船舶设计原理 第10章操纵性.pptVIP

* 二、航向稳定性 当船受外力干扰，偏离直线运动，V与船夹角β。此时受到力及作用如图： * Yr ——转首力（是离心力V1与转角阻尼力YR的合力，有＋－之分。图示的Yr为负值 ——转首稳定力臂 ——位置阻尼力臂 1、直线运动稳定性判据：Yr 0（合力为负值），且 （转首稳定力臂位置阻尼力臂） 2、动稳定的简易判别式： 3、“内河船设计手册”进出一个判据： ，且 注意：随船肥大化，这一判据可能变化，且应与L/T的大小有关。 * 三、按型船预报新船操纵性 书中以实例计算，得出新船操纵性指标。 * §10-4 影响操纵性的主要因素 一、船型 1、修长度 值大，船肥短，回转阻尼 降低，回转性及转首性好，；值小，船瘦长，回转阻尼增大，稳定性好。 * 修长度——也称肥瘦度，代表惯性大小，对操纵性影响很大，所以在初步设计阶段，在船尺度方面，从增加稳定性考虑，取Cb下限（船瘦，修长度小）， 取L/B上限（船长，修长度小）；从增加回转性考虑，Cb取上限（船肥），L/B取下限（船短）。 * 2、宽度吃水比B/T B/T变化决定船水下侧面积变化，值小，稳定性好，回转性不利；值大，回转性好，稳定性不利。 满足直线稳定性要求 * 3、中纵平面面积F1及其形心位置 ⑴ 中纵剖面面积和形状是影响操纵性最为重要的因素。增加中纵剖面尾部面积，有利于直线稳定性的提高；增加中纵剖面首部面积，对操纵性的影响并不明显。当L一定，F1增加即T增加，则B/T减小，对稳定性有利； ⑵F1面积形心在船重心之后，可增加稳定性，降低回转性； ⑶加大尾鳍，增大尾倾，都可使形心后移，改善稳定性和跟从性，而回转性恶化。 * 中纵剖面面积 (4)试验研究表明，当舵角θ=10°~20°时，纵倾影响较大，纵倾改变1%，回转半径的改变可达10%；当θ ＞20°后，几乎没有什么影响。 ★为提高船舶的直线稳定性，可以采取措施使中纵剖面尾部面积增加、中纵剖面面积形心后移，最好使形心处于重心之后。如增加呆木，增加尾倾，切去前踵，前倾首柱等。 ★为提高船舶的回转性，需采取削弱航向稳定性的措施。如减小呆木或在呆木上开孔 * 4、首、尾肋骨形状 ⑴V形剖面（Cb小，船瘦）可增大回转阻尼，使稳定性改善；U形剖面使回转阻尼减小，对回转性有利。 ⑵球首相当于使的F1形心前移，使稳定性变差，回转性略改善。但倒车稳定性有改善。 ⑶尾部形状：巡洋舰尾回转阻尼可比普通尾增大25%，对稳定性有利。但单桨船尾框不宜过大，否则将削小尾鳍面积，对稳定性不利。 * 5、重心位置 重心前移，相当于F1面积形心后移，对稳定性有利。所以肥大型船浮心及重心在船中之前，可使稳定性得到一些改善。 6、水上受风面积 减少受风面积Av，并使其形心向尾部移动可改善稳定性，从而可减小满足稳定性要求的舵面积。 * 7、航速 ⑴Fn＜0.1的极低速船，舵效差，回转性及应舵性都差。 ⑵Fn＞0.3，兴波较大，并产生尾倾，对稳定性有利，但对回转直径增大，且当Fn＞0.5，影响更显著。 8、吃水水深比（T/h） T/h＞0.25出现浅水影响 ，T/h＞0.5影响明确加大。 对瘦船：浅水效应使航向稳定性及跟从性改善，但回转性变差； 对肥胖型船：稳定性严重恶化。 * 9、方形系数Cb ⑴方形系数Cb增加，修长度增大，使船的直线稳定性变差，从而提高了回转性。 ⑵肥大船型的异常操纵现象 主要是由于船型丰满而产生的水流分离或舭部涡流造成的，致使船在小舵角下可能是稳定的，也有可能是随机不稳定的。 异常操纵现象给船舶驾驶带来一定的困难，在建造肥大型船舶时必须予以考虑。 * 二、附体面积及位置 当船体主尺度及线性都不能变动时，可以考虑变更附体的大小及位置。 1.加大尾鳍 减少尾部空缺面积，加大尾鳍面积，相当于F1的形心后移， F1放大，可改善稳定性；反之在尾鳍上开孔，可改善回转性。 2.加装稳定鳍 稳定鳍可安装在悬挂舵上方，桨上方，位于水线与基线之间，也可突出于基线以下；如吃水没有限制，基线以下的鳍效果更佳。 螺旋桨上方的鳍是消除不稳定流动及异常现象的有效措施。 * 三、舵 1、舵面积Ar ⑴增大舵面积可增大转舵力矩，提高回转性； ⑵当舵角为零时，大的舵面积有大的鳍效应，也提高了稳定性； ⑶Ar过大，将导致舵机功率大，从而使得布置困难； * ⑷受船尾部形状制约，不能过大； ⑸最佳舵面积比： 1/30 1/40