船舶操纵性基本知识.ppt

船舶操纵性基本知识*第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日本次课主要教学内容1、操纵性概述船舶操纵与摇摆第一章船舶操纵性基本知识2、附加质量和附加惯性矩3、船舶操纵运动方程式第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日本次课主要教学要求1、掌握船舶操纵性、操纵性衡准等基本概念。这是本次课的教学重点。2、了解船舶附加质量和附加惯性矩的基本知识。这是本次课的一个教学难点。3、了解船舶操纵运动方程式基本知识。这是本次课的另一个教学重点。船舶操纵与摇摆第一章船舶操纵性基本知识第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日第一章船舶操纵性基本知识1、操纵性：船舶能保持或改变航速、航向和位置的能力。通常包括四个方面的内容：A、航向稳定性船舶操纵性基本知识B、回转性C、转首性及跟从性§1-1船舶操纵性概述D、停船性能第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日具有良好操纵性的船舶，在直线航行时能保持运动方向；需要转向时能迅速地改变航向，使船舶按照预定的航向航行；并且具有适当的停船性能。2、船舶操纵工具靠离码头、在狭窄水道内航行、风浪中操纵、紧急避碰、拖带船舶及海上救济等。3、船舶操纵的具体内容舵、转动导管、平旋推进器和主动旋转装置等船舶操纵性基本知识*第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日4、船舶操纵性是船舶的重要性能之一。6、研究船舶操纵和耐波性问题，属于非定常运动范畴。而阻力与推进属于定常运动范畴。5、船舶操纵的控制回路船舶操纵性基本知识第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日1、附加惯性力§1-2附加质量和附加惯性矩由于研究船舶操纵和耐波性问题，属于非定常运动范畴，因此必须考虑惯性问题。作不定常运动的船舶，除了船体本身受到与加速度成比例的惯性力外，同时船体作用于周围的水，使之得到加速度，根据作用与反作用原理，水对船体存在反作用力，这个反作用力称为附加惯性力。船舶操纵性基本知识第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日2、附加质量附加惯性力与船的加速度成比例，其比例系数称为附加质量。如果物体在真空中，而不计阻尼：如果物体在水中，要计阻尼：附加质量与物体本身的形状和运动方向有关。船舶操纵性基本知识第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日3、船体质量惯性矩船体沿坐标轴的移动，惯性作用表现为力的形式；船体绕坐标轴的转动，惯性作用表现为力矩的形式，用船体质量惯性矩来衡量。船舶操纵性基本知识第9页，共36页，星期日，2025年，2月5日在实际计算时可以按不见计算，如：依据实际载荷分布来计算跟复杂，对于通常船型都采用经验公式计算惯性矩。船舶操纵性基本知识第10页，共36页，星期日，2025年，2月5日4、附加惯性矩附加质量和附加惯性矩都是流体对物体的反作用力，所以它们是水下船体的函数。一般都由模型试验或经验公式确定，也可以采用切片法或有限元法等进行数值计算。船舶操纵性基本知识*第11页，共36页，星期日，2025年，2月5日船舶操纵性基本知识第12页，共36页，星期日，2025年，2月5日船舶操纵性基本知识第13页，共36页，星期日，2025年，2月5日一、坐标系与运动方程§1-3船舶操纵运动方程式1、固定坐标系首向角船舶操纵性基本知识*第14页，共36页，星期日，2025年，2月5日2、运动坐标系船舶操纵性基本知识*第15页，共36页，星期日，2025年，2月5日在运动坐标系中的船舶运动方程：上式在形式上虽然复杂一些，但由于式中的外力不再与船舶相对于固定坐标的方向有关，在表达上将带来很大的方便。船舶操纵性基本知识*第16页，共36页，星期日，2025年，2月5日二、操纵运动的线性方程式1、外力的种类一类是由于船舶与水之间的相互作用引起的水动力和力矩。另一类是由于其它原因引起的外力，如拖缆力、风压力等。对于迎风面积不大的船舶通常在风速下航行时，风压力一般影响不大。对于外力，一般只考虑水动力和力矩。船舶操纵性基本知识*第17页，共36页，星期日，2025年，2月5日2、船舶操纵性运动方程船舶操纵性基本知识*第18页，共36页，星期日，2025年，2月5日第二章舵设计基本知识一、操纵性衡准为了具有良好的操纵性能，提高航行安全，减少海损事故，有必要制定科学的、统一的操纵性衡准，来指导船舶设计工作。§2-1概述船舶操纵性基本知识第19页，共36页，星期日，2025年，2月5日操纵性衡准：1、回转能力。由回转试验确定。2、初始回转能力。由初始回转试验确定。3、偏