船舶操縱性與耐波性簡答

漂角：船舶重心處速度與動坐標系中ox軸之間的夾角，速度方向順時針到ox軸方向為正。首向角：船舶縱剖面與固定坐標系OX軸之間的夾角，OX到x軸順時針為正舵角：舵與動坐標系ox軸之間的夾角，偏向右舷為正航速角：重心瞬時速度與固定坐標系OX軸的夾角，OX順時針到速度方向為正浪向角：波速與船速之間的夾角。作用于船體的水動力、力矩將與其本身幾何形狀有關(guān)（L、m、I），與船體運動特性有關(guān)（u、v、r、n），也與流體本身特性有關(guān)（密度、粘性系數(shù)、g）。對線速度分量u的導數(shù)為線性速度導數(shù)Xu，對橫向速度分量v的導數(shù)為位置導數(shù)Yv,Nv，對回轉(zhuǎn)角速度r的導數(shù)為旋轉(zhuǎn)導數(shù)Nr,Yr，對各角速度分量和角加速度分量的導數(shù)為加速度導數(shù)Xu,Yv,Yr，對舵角的導數(shù)為控制導數(shù)Y。直線穩(wěn)定性：船舶受瞬時擾動后，最終能恢復指向航行狀態(tài)，但是航向發(fā)生了變化；方向穩(wěn)定性：船舶受瞬時擾動后，新航線為與原航線平行的另一直線；位置穩(wěn)定性：船舶受瞬時擾動后，最終仍按原航線的延長線航行；具備位置穩(wěn)定性的必須具備直線和方向穩(wěn)定性，具備方向穩(wěn)定性的必定具有直線線運動穩(wěn)定性。1.反橫距2.正橫距3.縱距4.戰(zhàn)術(shù)直徑5.定?；剞D(zhuǎn)直徑回轉(zhuǎn)的三個階段船舶回轉(zhuǎn)過程中，在船上還存在一點，于改點上其橫向速度分量為零，稱之為樞心點P。一、轉(zhuǎn)舵階段二、過渡階段三、定常回轉(zhuǎn)階段耦合特性：船舶在水平面內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動時會同時產(chǎn)生橫搖、縱搖、升沉等運動，以及由于回轉(zhuǎn)過程中阻力增加引起的速降。以上所述可理解為回轉(zhuǎn)運動的耦合,其中以回轉(zhuǎn)橫傾與速降最為明顯。舵的布置原則為了產(chǎn)生盡可能大的舵力矩，舵應布置在遠離船舶重心處：船首尾部。注意使舵得到突出的尾型的保護。為了獲得槳的尾流來提高舵效，一般布置在槳的后方。多舵布置時必須注意舵之間的干擾問題。船舶耐波性：船舶任意時刻的運動可以分解為船舶重心G沿Ox軸的直線運動稱為縱蕩，以x(t)表示；沿Oy軸的直線運動稱為橫蕩，以y(t)表示；沿Oz軸的直線運動稱為垂蕩，以z(t)表示；船體繞Gxb軸的轉(zhuǎn)動稱為橫搖，以9(t)表示；繞Gyb軸的轉(zhuǎn)動稱為縱搖，以W(t)表示；繞Gzb軸的轉(zhuǎn)動稱為首搖，以6(t)表示。船舶耐波性除搖蕩運動外，還包括1砰擊：由于嚴重的縱搖和垂蕩，船體與波浪之間產(chǎn)生猛烈的局部沖擊現(xiàn)象；2上浪：船舶在波浪中劇烈搖蕩時波浪涌上甲板的現(xiàn)象；3失速：包括波浪失速和主動減速。4螺旋槳飛車：船舶在波浪中航行，部分螺旋槳露出水面，轉(zhuǎn)速劇增，并伴有強烈振動的現(xiàn)象Z形操舵試驗是一種評價船舶操舵響應的試驗方法，同時，可通過Z形操縱試驗結(jié)果求取操縱性指數(shù)K、T。航向超越角為從反向轉(zhuǎn)為從反向轉(zhuǎn)舵瞬時起，直到船舶反向轉(zhuǎn)首瞬時的航向角變化。回轉(zhuǎn)試驗是指在試驗船速直航條件下，操左35°舵角和右35°舵角或設(shè)計最大舵角并保持之，使船舶進行左、右旋回運動的試驗。操縱性船模試驗滿足條件.自航船模與實船保持幾何形狀相似。.保持無因次速度、加速度參數(shù)相等。.滿足傅汝德數(shù)Fn相等，但是無法滿足雷諾數(shù)Rn相等。對于旋轉(zhuǎn)運動，表現(xiàn)為阻尼力矩的形式，大致由以下三個主要原因產(chǎn)生的：1.摩擦阻尼，它是由水的粘性摩擦產(chǎn)生的，其絕對值的大小一般認為與角速度平方成比例；2.興波阻尼，船體運動在水表面形成的波浪，消耗了船體本身的能量所造成的阻尼。一般認為它比例于角速度的一次方；3.漩渦阻尼，在船體彎曲部分或突出物附近形成漩渦，損失一部分能量，形成漩渦阻尼。一般認為它比例于角速度的平方。船舶在靜水中垂蕩運動和縱搖運動的固有周期是很接近的。波浪擾動力矩：為了簡化分析并得到單純橫搖的微分方程，在分析船體受力時作以下4個假定：(1)遭遇浪向u=90°，即波峰線平行于船體中線面；(2)船寬遠小于波長，因此可以把波浪對船體的作用，以一作簡諧角振蕩的波平面來代替波曲面；(3)在橫搖角比較小的情況下，初穩(wěn)性公式仍使用；(4)波內(nèi)的壓力場不因船體的存在而受影響，即所謂傅汝德一克雷洛夫假定。K0a代表橫搖幅值與有效波傾之比，稱為放大因數(shù)。當A0=(3/n。)=(T0/TB)^O時，K0a^1，S9a^0o這種情況相當于波浪很長，而船的初穩(wěn)性高很大，橫搖固有周期T。很小。當△Ofg時，K0a-O，S9a--18O°。這種情況相當于大船處在極短的波浪上，此時船幾乎不發(fā)生橫搖運動。當AO=1時，KOa=1/(2u0)，S9a=-90°。此時波浪周期Tb等于船的橫搖固有周期TO,船的橫搖運動滯后波浪90°。船模試驗的相似條件：1幾何相似，對應的線性尺度比例一樣2運動相似，對應點上的速度值成同一比例3動力相似，包括粘性力相似、重力相似和慣性力相似。即雷諾數(shù)相等，傅汝德數(shù)相等，斯圖羅哈數(shù)相等。船舶與實船應遵守質(zhì)量分布相似。池壁效應：如果模型速度和遭遇頻率過低，則船模運動的興波阻力向池壁擴散并將反射回來干擾船模邊緣的波浪，使船模邊緣原來的波型和峰谷的位置受到影響，從而使船模的運動發(fā)生變化。池壁效應與水池寬度，模型長度，模型速度和試驗波長有關(guān)。船模2?4m減搖裝置：舭龍骨，減搖鰭，減搖水艙。從耐波性要求選型應具備的以下條件：1有可靠的海浪資料和預報耐性性能的方法；2有統(tǒng)一的耐波性衡準指標。超越角：反向轉(zhuǎn)舵瞬時起，直到船舶反向轉(zhuǎn)首瞬時的航向角的變化。轉(zhuǎn)向滯后：反向轉(zhuǎn)舵通過零舵角位置的瞬時直到船舶達到最大轉(zhuǎn)首角時所經(jīng)歷的時間。影響航向穩(wěn)定性的因素：1,沿船縱向設(shè)置升力面，可以改善航向穩(wěn)定性，但設(shè)在船尾比設(shè)在船首要好。2,船長大者航向穩(wěn)定性好，超大油型船不具航向穩(wěn)定性。3,水深變化影響航向穩(wěn)定性。對一般船舶來講，淺水航向穩(wěn)定性好于深水中。舵的分類：面積：普通舵，平衡舵，半平衡舵。坡面：平底舵，流線型舵，特種舵。支承：多支承的舵，雙支承舵，半懸掛舵，懸掛舵。助尼對橫搖周期的影響是非常微小的。因為垂蕩運動阻尼比較大，所以不能把靜水有阻尼垂蕩周期近似為垂蕩固有周期船舶在靜水中垂蕩運功和縱搖運功的固有周期是很接近的。破浪下任一點動壓力隨深度按指數(shù)遞減的規(guī)律，稱為史密斯效應。由于海浪是極不規(guī)則的隨機過程，因此由海洋引起的船舶搖蕩運功也是一