1.4船舶操纵性试验

2．Z形试验
目的是模拟船舶不断小舵角操纵的情况,能较好 地分析船舶的转首性和方向稳定性。也可以预报K T指数。
（1）试验船模放于适当的位置，启动船模作直线航 行；
（2）待达到稳定的航速 V时，迅速操舵转至右10°。 船模便开始实现Z形运动，待首向角向右达到10° 时，又自动切换舵角至左10°，待首向角向左达到 10°时，又自动切换舵角至右10°，如此反复操舵， 便可得出舵角δ与首向角ψ随时间t的变化曲线，通 常当首向角ψ曲线出现三个峰值后便完成了Z形试 验。
(T )
(n k)
T T kT n k T
nn
由上得
Rx
(
kT n
)
n
1
k
nk
[x(ti )
i 1
m1 (
)][ x(xik
)
m1 (
' )]
式中
m1 m1
( (
) ')
1 nk n k i1 x(ti )
1n
n
k
x(ti
i 1 k
)
把相关函数Rx ( )表示成标准相关函数 rx ( ) 为
试验原理
▪ 几何相似 ▪ 运动相似:螺旋桨和舵的角速度、角加速度
很难保证相似(主机、舵机特性不相似) ▪ 动力学相似：直航傅汝德相似，机动状态
的动力学相似都比较难以满足.
试验操作人员通过遥控发射器发出控制信号，船模 上的接收器收到信号后把信息输入指令分配箱，对主 机、舵的动作进行控制，实现船模在水池中加速、减 速和改变航向等各种操纵运动。图1是操纵试验船模及 其测试设备布置的示意图。
T1，T2，T3称为转首滞后，是 指舵角δ回复到0°时刻至最大转 首角时的时间间隔，表示在零 舵角之后出现零角速度的时间 滞后， T小表示船的跟从性好， 是衡量跟从性的一个量度。

小倾角稳性（初稳性）（2）
• 当外力消失后，若船舶在该力偶矩的作用下能够恢复到初始平衡位置，则该船具有稳性，该 力偶矩称为稳性力矩（也称为扶正力矩）。若该力偶矩使船舶沿着倾斜方向继续倾斜，则该 船没有稳性，该力偶矩称为倾覆力矩。
小倾角稳性（初稳性）（3）
• 从图l－3－3中可以看出：船舶倾斜前后的浮力作用线相交于M点，我们把M点称为横稳心， GM称为初稳性高度。它是衡量船舶初稳性大小的基本标志。当G点位于M点之下时，GM取 正值，船舶具有稳性力矩；当G点位于M点之上时，GM取负值，船舶具有倾覆力矩；当G点 与M点重合时，GM为零，船舶处于随遇平衡状态。
1.4-船舶的航行性能解析
一、浮性（1）
• 浮性是指船舶在各种载重情况下，保持一定浮态的性能。
• 船舶在水中受到重力和浮力的共同作用。如图1－3－l所示。重力是指船舶所受的地球引力， 也就是船舶的重量。它包括货物重量、空船重量、消耗品及储备品重量等。重力的作用点称 为重心G，其方向垂直向下。浮力是指水对船舶表面压力的合力。根据阿基米德定律，其值等 于船舶所排开的同体积水的重量。浮力的作用点称为浮心B，即排水体积的几何中心，其方向 垂直向上。
六、操纵性（3）
• 船舶操纵的主要工具是螺旋桨和舵，此外还有锚和缆。在掌握风和流对船舶作用规律的前提 下，可以将风和流作为船舶操纵的借助因素。现代船舶的系泊作业则主要依靠拖轮。
• 海上航行的船舶，由于风、流和浪等外界因素的影响，以及螺旋桨工作时产生的横向力，经 常使船舶偏离航向，若要保持或改变航向则需不断地操舵。
二、稳性
• 稳性是指船舶受外力作用离开平衡位置而倾斜，当外力消除后能够自行恢复到平衡位置的性能。 • 稳性按倾斜方向的不同可分为横稳性和纵稳性；按倾斜角度大小的不同可分为小倾角稳性（初

船海系：邱磊
回舵试验
《船舶操纵性与耐波性》课件
通常将回舵试验结果绘成如图4-7 所示的试验曲线。 对于具有直线运动稳定性的船舶， 最终的回转角速度均趋于零，即在 零舵角下，船舶将恢复为直线航行。 这正是船舶具有直线运动稳定性的 一种特征。 对于不具有直线稳定性的船舶，最 终将以某角速度值作定常回转，表 示即使舵角为零，船舶仍将作回转 运动，这正是船舶不具有直线运动 稳定性的特征。 图4-7(a)中的ab之间距离相当于螺 线试验中迟滞环线的环高，可表征 不稳定程度。
船海系：邱磊
逆螺线试验
《船舶操纵性与耐波性》课件
逆螺线试验与螺线试验相反，它是 事先规定一系列回转角速度r0值， 而通过自动驾驶仪或人工操舵的方 法使船舶保持各角速度值定常回转。 由于它是固定r0而改变δ，与螺线试 验固定δ而r则任其发展变化到r0的 操纵方式相逆，所以试验时间大大 缩短。实际试验仅需30min。 此外，在小舵角回转时，船舶易受 风，浪等外来扰动影响，使试验结 果不可靠，逆螺线试验由于采用主 动操舵而保持r0定值，抗外界干扰 能力增强了，故此法被提出后，受 到操纵性研究者的广泛支持。
L0 LA LB
在图上任取一点O，作直线Ox0， 并取其为船舶初始航线。按一 定的比例尺，以O为圆心，L0为 半径作圆。各时刻tj 船舶重心 点位置作图如下:
光学跟踪的绕标方法结果精确，但 需在试验水域设置浮标，不方便。
图4-2(b)
船海系：邱磊
光学跟踪的绕标方法
《船舶操纵性与耐波性》课件
船舶操纵性与耐波性
第四章自由自航船舶操纵性试验 邱磊 qiu-lei01@
PMM平面运动机构试验
《船舶操纵性与耐波性》课件
船海系：邱磊

船舶设计考试试题及答案1. 船舶设计的基本原理和概念船舶设计是指按照特定的要求和标准，对船舶的结构、性能、稳性、操纵性等进行整体设计和计算的过程。

船舶设计的基本原理包括以下几个方面：1.1 流体力学原理：流体力学是船舶设计的基础，主要涉及到船舶在水中的运动与水的运动之间的相互作用。

在船舶设计时，需要了解流体力学的基本原理，如压力、速度、流量等。

此外，还需掌握对流体的阻力和升力的计算方法。

1.2 结构力学原理：结构力学是指在船舶设计中，对船体结构的强度、刚度和稳定性进行计算和分析的学科。

在船舶设计中，需要考虑各个结构部件如船体、甲板、船尾等的强度和刚度，以确保船舶在运行过程中具有足够的稳定性和安全性。

1.3 稳性原理：稳性是指船舶在各种工况下保持平衡的能力。

在船舶设计中，稳性的计算和分析是非常重要的一项工作。

稳性计算主要包括初步稳性计算和细致稳性计算两个阶段，其中初步稳性计算是在设计初期对船舶的稳性状况进行估算，而细致稳性计算则是在船舶设计完成后进行的精确计算。

1.4 操纵性原理：操纵性是指船舶在不同航行状态下的操纵性能力。

在船舶设计中，需要对船舶的操纵性进行评估和计算。

操纵性评估主要包括舵效、转向性能、加速度和纵向稳定性等方面的考虑。

2. 船舶设计考试试题2.1 问题一：请简要说明船舶设计的基本原理及其在船舶设计中的应用。

2.2 问题二：解释流体力学原理在船舶设计中的重要性，并结合实际案例进行说明。

2.3 问题三：船舶的稳性是船舶设计中的重要考虑因素，请以特定的船舶类型为例，分析稳性计算的过程和应用。

2.4 问题四：船舶的操纵性对于船舶的正常运行和安全性至关重要，请列举几个与船舶操纵性相关的设计因素，并解释其影响。

3. 船舶设计考试试题答案3.1 答案一：船舶设计的基本原理包括流体力学原理、结构力学原理、稳性原理和操纵性原理。

在船舶设计中，这些原理的应用可以帮助设计师确定船舶的结构、稳定性和性能等方面的要求，并进行相应的计算、分析和评估。