船舶耐波性预习要领

船舶耐波性总结第一章耐波性概述一、海浪的描述、、。

船舶耐波性是船舶在波浪中运动特性的统称，它包括船舶在波浪中所产生的各种摇荡运动以及由这些运动引起的抨击、飞溅、上浪、失速、螺旋桨飞车和波浪弯矩变化等性能，直接影响船舶在风浪作用下维持正常功能的能力。

二、6个自由度的摇荡运动船舶任意时刻的运动可以分解为在Oxyz坐标系内船舶中心G沿三个坐标轴的直线运动及船体绕三个坐标轴的转动。

而这些运动中又有直线运动和往复运动垂荡对船舶航行影响最大，是研究船舶摇荡运动的主要内容。

船舶摇荡是指船舶在风浪作用下产生的摇荡运动，他们的共同特点是在平衡位置附近做周期性的震荡作用。

产生何种摇荡运动形式取决于船首方向与风浪船舶方向之间的夹角，称为遭遇浪向。

三、动力响应船舶耐波性是船舶在风浪中性能的总的反应，它主要包括船舶摇荡、砰击、上浪、失速、螺旋桨飞车。

剧烈的横摇、纵摇和垂荡对船舶产生一系列有害的影响，甚至引起惨重后果，主要表现在以下三个方面：1）、对适居性的影响；2）、对航行使用性的影响；3）、对安全性的影响；船舶在风浪中产生摇荡运动时，船体本身具有角加速度和线加速度，因此属于非定常运动。

第二章海浪与统计分析2-1 海浪概述风浪的三要素：风速、风时、风区长度。

风浪要素定义：表观波长、表观波幅、表观周期。

充分发展海浪条件：应有足够的风时和风区长度。

海浪分类：风浪、涌浪、近岸浪。

风浪的要素表示方法：统计分析方法。

2-2规则波的特性波面可以用简单的函数表达的波浪称为规则波。

A 0=cos kx -t ξξω（）A k ξξω为波面升高，为波幅，为波数，为波浪圆频率。

在深水条件下，波长T c λ、周期和波速之间存在以下关系 ：≈； 2=1.56T λ； c==1.25T λλ； 2=T πω； 2k=g ω 波浪中水质点的振荡，并没有使水质点向前移动，也没用质量传递。

但是水质点具有速度且有升高，因此波浪具有能量。

余弦波单位波表面积的波浪所具有的能量2A 1E=g 2ρξ2-3不规则波理论基础一、不规则波的基本概念 1、确定性关系和统计关系我们所讨论的不规则波引起的船舶摇荡运动等都是属于统计规律范畴之内的。

第十章耐波性学习目标知识目标1.船舶摇摆对船舶的危害；2.船舶静水摇摆周期、波浪周期；波浪表观周期；3.船舶谐摇对船舶的危害及如何避免；4.减摇装置及减摇原理。

能力目标1.能计算船舶静水摇摆周期、波浪周期；波浪表观周期。

第一节概述船舶耐波性是船舶在波浪中运动特性的统称，它包括船舶在波浪中所产生的各种摇荡运动以及由这些运动引起的砰击、飞溅、上浪、失速、螺旋桨飞车和波浪弯矩变化等性能，直接影响船舶在风浪作用下维持其正常功能的能力，历来是船舶及其他海洋结构物的设计和使用者十分关心的问题。

研究船舶在波浪中产生的一系列运动，是学习船舶耐波性的首要目的。

了解了船舶在波浪中运动机理后，就可以探讨保证船舶在波浪中航行安全和维持其使用功能的措施。

在海上航行的船舶，像任何刚体一样，可以产生六个自由度的运动。

为了研究这些运动，通常采用以下右手坐标系(见图10-1)：图10-1 研究船舶运动的坐标系它是以船舶重心位置G为原点而固定于船体上的直角坐标系。

x 轴在中线面内，平行于基面，指向船首为正；z轴向上为正。

x、y和z 轴可近似认为是船体的三根惯性主轴。

Oxyz坐标系内船舶重心G沿坐标轴的直线运动船舶任意时刻的运动可以分解为在及船体绕三个坐标轴的转动。

在这些运动中又有单向运动和往复运动之分，因此共有12种运动形式，如图10-2所示。

习惯采用的名称见表10-1。

表 10-l 12种运动形式的习惯名称图 10-2船舶的运动形式图 10-3 船的遭遇浪向船的遭遇浪向见图10-3，横浪对横摇影响最大；顶浪顺浪产生纵摇；纵荡，垂荡。

耐波性是船舶在风浪中性能的总的反应，它包括以下主要内容。

1.船舶摇摆船舶摇摆是指在外力作用下船舶产生倾斜，当外力消除后船舶围绕原平衡位置所的往复运动。

其中运动显著而影响严重的是横摇、纵摇和垂荡。

2.砰击由于严重的纵摇和垂荡，船体与风浪之间产生猛烈的局部冲击现象称为砰击。

砰击多发生在船首部。

砰击发生时首柱底端或船底露出水面，然后在极短的时间内以较大的速度落入水中而发生猛烈的撞击。

漂角：船舶重心处速度与动坐标系中ox轴之间的夹角，速度方向顺时针到ox 轴方向为正。

首向角：船舶纵剖面与固定坐标系OX轴之间的夹角，OX到x轴顺时针为正舵角：舵与动坐标系ox轴之间的夹角，偏向右舷为正航速角：重心瞬时速度与固定坐标系OX轴的夹角，OX顺时针到速度方向为正浪向角：波速与船速之间的夹角。

作用于船体的水动力、力矩将与其本身几何形状有关（L、m、I），与船体运动特性有关(u、v、r、n)，也与流体本身特性有关（密度、粘性系数、g）。

对线速度分量u的导数为线性速度导数Xu，对横向速度分量v的导数为位置导数Yv,Nv，对回转角速度r的导数为旋转导数Nr,Yr，对各角速度分量和角加速度分量的导数为加速度导数Xu,Yv,Yr，对舵角的导数为控制导数Y。

直线稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终能恢复指向航行状态，但是航向发生了变化；方向稳定性：船舶受瞬时扰动后，新航线为与原航线平行的另一直线；位置稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终仍按原航线的延长线航行；具备位置稳定性的必须具备直线和方向稳定性，具备方向稳定性的必定具有直线线运动稳定性。

1. 反横距2. 正横距3.纵距4. 战术直径5. 定常回转直径回转的三个阶段船舶回转过程中，在船上还存在一点，于改点上其横向速度分量为零，称之为枢心点P。

一、转舵阶段二、过渡阶段三、定常回转阶段耦合特性：船舶在水平面内作回转运动时会同时产生横摇、纵摇、升沉等运动,以及由于回转过程中阻力增加引起的速降。

以上所述可理解为回转运动的耦合,其中以回转横倾与速降最为明显。

舵的布置原则1. 为了产生尽可能大的舵力矩，舵应布置在远离船舶重心处：船首尾部。

2. 注意使舵得到突出的尾型的保护。

3. 为了获得桨的尾流来提高舵效，一般布置在桨的后方。

4. 多舵布置时必须注意舵之间的干扰问题。

船舶耐波性：船舶任意时刻的运动可以分解为船舶重心G沿Ox轴的直线运动称为纵荡，以x（t）表示；沿Oy轴的直线运动称为横荡，以y（t）表示；沿Oz轴的直线运动称为垂荡，以z（t）表示；船体绕Gxb轴的转动称为横摇，以θ（t）表示；绕Gyb轴的转动称为纵摇，以ψ（t）表示；绕Gzb轴的转动称为首摇，以φ（t）表示。

漂角：船舶重心处速度与动坐标系中ox轴之间的夹角，速度方向顺时针到ox轴方向为正。

首向角：船舶纵剖面与固定坐标系OX轴之间的夹角，OX到x轴顺时针为正舵角：舵与动坐标系ox轴之间的夹角，偏向右舷为正航速角：重心瞬时速度与固定坐标系OX轴的夹角，OX顺时针到速度方向为正浪向角：波速与船速之间的夹角。

作用于船体的水动力、力矩将与其本身几何形状有关（L、m、I），与船体运动特性有关(u、v、r、n)，也与流体本身特性有关（密度、粘性系数、g）。

对线速度分量u的导数为线性速度导数，对横向速度分量v的导数为位置导数，对回转角速度r的导数为旋转导数，对各角速度分量和角加速度分量的导数为加速度导数，对舵角的导数为控制导数。

直线稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终能恢复指向航行状态，但是航向发生了变化；方向稳定性：船舶受瞬时扰动后，新航线为与原航线平行的另一直线；位置稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终仍按原航线的延长线航行；具备位置稳定性的必须具备直线和方向稳定性，具备方向稳定性的必定具有直线运动稳定性。

1.定常回转直径2.战术直径3.纵距4.正横距5.反横距回转的三个阶段一、转舵阶段二、过度阶段三、定常回转阶段耦合特性：船舶在水平面内作回转运动时会同时产生横摇、纵摇、升沉等运动,以及由于回转过程中阻力增加引起的速降。

以上所述可理解为回转运动的耦合,其中以回转横倾与速降最为明显。

Tr r Kδ+=回转性指数K是舵的转首力矩与阻尼力矩系数之比，表征船舶转首性，应舵指T 是惯性力矩数系数与阻尼力矩系数之比，由T=I/N可见：参数T是惯性力矩与阻尼力矩之比，T值越大，表示船舶惯性大而阻尼力矩小；反之，T值越小，表示船舶惯性小而阻尼力矩大。

由K=M/N可见：参数K是舵产生的回转力矩与阻尼力矩之比，K值越大，表示舵产生的回转力矩大而阻尼力矩小；反之，K值越小，表示舵产生的回转力矩小而阻尼力矩大。

K值越大,相应回转直径越小,回转性越好.T为小正值时,船舶具有良好的航向稳定性. K表示了回转性,T表示了应舵性和航向稳定性。

船舶工程师耐波性设计能力提升在广阔无垠的海洋上，船舶的航行安全与性能表现很大程度上取决于其耐波性设计。

对于船舶工程师而言，提升耐波性设计能力不仅是职业发展的关键，更是保障船舶在复杂海况下稳定运行的重要职责。

耐波性设计是一个综合性的工程领域，涉及到流体力学、结构力学、船舶动力学等多个学科的知识。

要提升这一能力，首先需要对相关基础理论有深入的理解和掌握。

船舶工程师应当系统学习流体力学中的黏性流体理论、势流理论，以及波浪理论等，这些理论是分析船舶在波浪中运动和受力的基础。

同时，结构力学中的强度和刚度分析方法也是不可或缺的，它们有助于评估船舶结构在波浪载荷作用下的安全性。

实践经验在耐波性设计能力的提升中起着至关重要的作用。

船舶工程师应积极参与实际项目，从船舶的初步设计到详细设计，再到后续的试验和改进阶段，全程跟进。

通过实际操作，能够更直观地理解理论知识在工程中的应用，积累解决实际问题的经验。

例如，在船舶模型试验中，观察船舶在不同波浪条件下的运动响应，分析试验数据，找出设计中的不足之处，并提出改进方案。

这种实践经验的积累能够培养工程师敏锐的洞察力和解决问题的能力。

掌握先进的设计工具和软件也是提升耐波性设计能力的重要途径。

随着计算机技术的飞速发展，各种专业的船舶设计软件应运而生。

这些软件能够快速准确地进行船舶水动力性能的模拟分析，为设计工作提供有力的支持。

船舶工程师需要熟练掌握如 ANSYS、STARCCM+等主流软件的使用方法，能够根据设计要求进行建模、网格划分、边界条件设置，并对计算结果进行准确的解读和分析。

同时，还应关注软件的更新和发展，及时学习和应用新的功能和算法，以提高设计效率和质量。

与同行的交流和合作也是提升耐波性设计能力的有效方式。

船舶工程领域的发展日新月异，通过参加行业会议、研讨会和技术交流活动，船舶工程师可以了解到最新的研究成果和工程实践经验。

与同行专家的交流能够拓宽视野，激发创新思维。

在合作项目中，不同背景和经验的工程师共同探讨问题、分享观点，能够互相学习、取长补短，共同提升耐波性设计水平。