1.4船舶操纵性试验解析
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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。
操纵性绪论操纵性定义:船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能,即船舶能保持或改变航速、航向和位置的性能。
操纵性内容:1. 航向稳定性:表示船舶在水平面内的运动受扰动而偏离平衡状态,当扰动完全消除后能保持其原有平衡状态的性能。
2.回转性:表示船舶在一定舵角作用下作圆弧运动的性能。
3.转首性和跟从性:表示船舶应舵转首及迅速进入新的稳定运动状态的性能。
4. 停船性能:船舶对惯性停船和盗车停船的相应性能。
附加质量和附加惯性矩:作不定常运动(操纵和耐波运动)的船舶,除了船体本身受到愈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。
根据作用力和反作用力,水对船体存在反作用力,这个反作用力称为附加惯性力。
附加惯性力是与船的加速度成比例的,其比例系数称为附加质量。
船舶操纵一、操纵运动方程1.1坐标系一、固定坐标系:固定坐标系是固结在地球表面,不随时间而变化的,如图所示。
首向角ψ:X 0与X 的夹角(由X 0转向X ,顺时针为正)。
二、运动坐标系:运动坐标系是固结在船体上的,随船一起运动的,如图所示。
重心坐标:X OG 、Y OG ; 船速:V 重心G 瞬时速度; 航速角ψ0:X0轴与船速V 夹角(顺时针为正);漂角:β船速与X 轴夹角(顺时针为正); 回转角速度:γ=dψdt;回转曲率:R 右舷为正; 舵角:δ左舷为正。
三、枢心:回转时漂角为零点、横向速度为零的点。
1.2线性运动方程一、坐标转换00cos sin sin cos ψψψψ=-=+G G x u v y u v二、简化方程当重心在原点处:X G =0 运动坐标系一般方程:三、对于给定船型、给定流体中的运动情况船型参数和流体特性为已知条件; 操纵运动为缓变过程,忽略高阶小量; 忽略推进器转速影响;操舵过程短暂,忽略转舵加速度。
则可将给定船型流体中受力情况表示如下:由泰勒展开式,用水动力导数表示如下:四、简化后的操纵运动线性方程式:2()()()ψψψψψψ=--=++=++G G Z G X m u v x Y m v u x N I mx vu 00cos sin ψψ=+G G X mx my 00cos sin ψψ=-G G Y mymx ()()ψψψ=-=+=z X m u v Y m v u NI (,,,,,,)(,,,,,,)(,,,,,,)X X u v r u v r Y Y u v r u v r N N u v r u v r δδδ===v r v r v r v r Y Y v Y r Y v Y r Y N N v N r N v N r N δδδδ=++++=++++11111()()()()()()()()v v G r r G v v z r G r v ur v u u r r v u rm Y v Y v mx Y r mu Y r Y mx N v N v I N r mx u N r N δδδδ+=++∆+∆=+--+-+-=--+-+-=1.3水动力导数一、定义:匀速直线运动时,只改变一个运动参数,其他不变引起的作用于船舶水动力对运动参数的变化率。
船舶操纵性试验规范1 范围本规范规定了用差分全球卫星定位系统(DGPS)接收机测试船舶操纵性的方法。
本规范适用于海船实船操纵性试验,水面舰艇可参照执行。
2 试验目的测定船舶操纵性能,绘制船舶驾驶室挂图,检验船舶操纵性能是否满足IMO 相关要求。
3 试验仪器、设备3.1 DGPS 测试系统包括DGPS 接收机、计算机、打印机。
3.2 DGPS 接收机DGPS 接收机应符合GB/T 15527的规定,且在差分信号作用200 n mile 内,定位误差应不大于 5 m(置信度95%,水平精度因子值不大于4)。
如果为双天线DGPS 接收机,定向误差不大于。
接收机应在标定的有效期内使用。
D 13.3 坐标和时间3.3.1 DGPS 测量采用WGS-84大地坐标系。
3.3.2 DGPS 测量采用协调世界时(UTC)记录。
每秒钟采集一组数据。
3.4 应用软件数据处理软件,包括采样软件和数据计算分析软件,应经检验合格认可后方可使用。
4 试验条件4.1 试验海区试验海区应开阔,有足够回旋余地。
水深不应小于船舶吃水的5倍。
4.2 试验海况风力不应大于蒲氏3级,海浪不应超过2级,潮流平稳。
4.3 船舶状态液货船一般为装载状态,其他船舶可为压载状态。
5 试验项目操纵性试验一般包括回转试验、紧急停船和惯性停船试验、Z 形操纵试验、威廉逊(Williamson)救生试验和航向稳定性试验等。
6 试验程序和方法6.1 试验前的准备 6.1.1 天线安装6.1.1.1 天线安装位置应尽量远离无线电干扰。
天线仰角以上的空间对卫星的视野应清晰,天线接地线应与船的接地系统连接。
D 56.1.1.2 天线位置尽可能安装在船舶重心垂直上方,否则应对测试结果进行位置修正。
如果为双天线,则两个天线中心位置的连线应与船舶中纵剖面线方向一致。
6.1.2 卫星信号和差分信号接收6.1.2.1 应能接收到4颗以上有足够强度的卫星信号。
6.1.2.2 应选择差分信号最强的差分台,保证差分信号良好。
实验(实践)1 船舶操纵性试验1.实践内容(1)(选做):旋回试验(满载、压载),实践要求:完成操作、记录、绘图,求出旋回要素。
1)试验方法:(1)保持船舶直线定常航速;(2)旋回之前一个船长时,记录初始船速、航向角、及推进器转速等;(3)发令,迅速转舵到指定的舵角,并维持该舵角;(4)随着船舶的转向,每隔不超过20秒的时间间隔,记录轨迹、航速、横倾角、及螺旋桨转数等数据。
(5)在整个船舶旋回中,保持舵角、转速不变,直至船舶航向角旋回360º以上。
2)实验报告内容(1)初始状态:船舶首、尾吃水、排水量,初始船速、主机转速。
(2)环境条件:水深、波浪(浪级,涌浪的周期及方向)、流向流速、风向风速。
旋回轨迹和旋回要素绘图离、超越角。
1)试验方法:以10º/10º(分子表示舵角,分母表示进行反向操舵时的航向角)Z形操纵试验为例:(1)保持船舶直线定常航速;发令之前记录初始船速、航向角、及推进器转速等;(2)发令,迅速转右舵到指定的舵角(10º),并维持该舵角;(3)船舶开始右转,当船舶航向变化量与所操舵角相等时,迅速将舵转为左舵到指定的舵角(10º),并维持该舵角;(4)当船舶航向改变量与所操左舵角相等时,迅速将舵转为右舵到指定的舵角(10º),并维持该舵角;(5)如此反复进行,操舵达5次时,可结束一次试验。
除上述10º/10ºZ形操纵试验之外,根据需要,还可进行20º/20º、5º/5ºZ形操纵试验。
2)实验报告内容(1)初始状态:船舶首、尾吃水、排水量,初始船速、主机转速。
(2)环境条件:水深、波浪(浪级,涌浪的周期及方向)、流向流速、风向风速。
Z型试验绘图1)试验方法(1)保持船舶直线定常航速;发令之前记录初始船速、航向角及推进器转速等;(2)发令,将主机由全速进车改为全速倒车;(3)船舶开始减速,当船舶对水速度为0时,可结束一次试验。
船舶操纵性自航模试验不确定度分析摘要:随着经济和科技水平的快速发展,操纵性是船舶重要的水动力性能之一,它与船舶航行安全密切相关,在船舶的设计阶段需对其操纵性能进行评估。
操纵性自航模试验是评估船舶操纵性能的重要技术手段。
浅水中操纵性自航模试验结果的不确定度水平。
给出了操纵性自航模试验结果的不确定度水平,包括Z形试验的超越角及回转试验的纵距、战术直径和稳定回转直径。
并针对回转试验的回转直径及Z形试验的超越角进行了不确定度计算。
对操纵性自航模试验的不确定度分析方法进行研究,形成自航模试验的不确定度分析方法;并以某集装箱船为研究对象,给出了回转试验和Z形试验的不确定度水平。
关键词:操纵性;自航模试验;不确定度引言由于气垫船自航模自由航行不受约束,且距离岸基有一定距离,其远程无线控制尤为关键。
在保证远程控制指令数据长距离传输稳定的同时,气垫船自航模其自身操作的复杂性,也应保证其远程控制系统具备大量数据互换的能力。
该文针对用于无约束状态下的模型试验气垫艇船自航模远程控制方法进行详细介绍,其中包括气垫船自航模自控系统与远程控制实施方法。
1系统工作流程系统工作流程分为两部分:一部分是图像采集和处理并与伺服系统形成闭环,调节船模成像到图像的正中心;另一部分是当船模成像到达图像正中心后,采集当前水平与垂直伺服系统的角度,计算当前船模坐标并与上一坐标点进行关联,绘制运行路径。
2自航模试验简介本文介绍的气垫船自航模总长小于5m,总重小于200kg它不同于常规水线面船艇,具有总重轻、航速高的特征,还包含水线面船艇所没有的围裙、空气螺旋桨、垫升风机、空气舵等特种设备。
同时,所进行的试验需在无障碍物的开阔水域进行,水域面积不小于1.5km×1.5km,数据传输距离长和数据传输同时性也需要保障。
自航模运动进行非线性仿真试验时,选择在开阔水域以获得相对真实的试验数据,因此,开阔水域对自航模远离岸基的远程操作控制提出了较高的要求。
第四章舰船操纵性试验舰船操纵性是舰船用其舵等控制装置改变或保持航向、航速、航行状态的性能,它是舰船重要的航海性能之一。
实船操纵性试验所得到的结果,具有重要的意义。
它综合地和直观地反映出了各种因素的影响,可直接供舰船操纵使用,同时又给设计和研究提供了客观依据,可改进设计和操纵性预报,可修正模型试验和实船试验的相关性系数。
舰船操纵性控制装置包括舵装置、导管装置、横推(侧推)装置等,种类很多。
本章中所介绍的主要是舵装置。
第15届国际船模试验水池会议的操纵性委员会提出了舰船操纵性分为舰船的固有操纵性和控制操纵性两种概念。
前者是指舰船在部分相关条件下,自身固有的操纵特性,它不依赖于外界环境条件,如风、浪、流等扰动及航道限制影响,也不依赖驾驶者(或自动驾驶仪)的技术水平。
后者是指舰船在全部相关条件下,考虑外界环境的影响及驾驶员技术水平时的操纵性能。
舰船操纵性指标是指能以定量的数值来评价舰船操纵性能好坏的判据。
舰船固有操纵性指标可分为两类。
一类称为“直接判据”,它是用试验中所测定的一些直观的运动参数,直接来判断舰船的操纵性能,如回转试验的纵距、横距、战术回转直径及稳定回转直径等;Z形操舵试验的执行操舵时间、航向超越角速度等等。
另一类称为“间接判据”或“分析判据”,它是根据试验结果分析计算而求出的,如静稳定指数、K、T判据及P指数等。
§4-1舰船操纵性试验的目的和项目舰船操纵性的好坏以及是否满足设计要求,需由实船操纵性试验确定,对于舰船的操纵人员来说(如船长、舵手),必须确切了解舰船操纵运动的诸参数(如回转直径、横距、纵距等),以便正确操船避免事故。
由于舰船操纵性与舰船的使用者有明确的联系,因此第14届国际船模试验水池会议操纵性委员会规定了八种试验方法来测定舰船的固有操纵性,即回转试验、回舵试验、零速启动回转试验、Z形试验、螺线试验和逆螺线试验、变航向试验、制动及横推试验。
我国水面舰船实船操纵性试验项目一般包括:回转试验、Z形操纵试验、回舵试验、制动(惯性)试验、变航向试验、正螺线试验、逆螺线试验、倒航试验、侧向推力装置试验、舵杆扭矩测定试验。
船舶操纵性与控制性能分析第一章船舶操纵性的定义与重要性船舶操纵性是指船舶在水上运动时对操纵指令的执行情况,包括转向性能、行进性能以及速度控制能力等。
船舶操纵性在航行安全和航行效率方面均具有重要意义。
良好的操纵性能使船舶能够准确地遵循船长的指令,并能够迅速应对紧急情况,确保船舶的稳定性和航行安全。
本章将对船舶操纵性的定义、指标和重要性进行分析。
第二章船舶操纵性指标船舶操纵性的指标主要包括转向半径、转向时间、航向稳定性和船舶速度控制性能。
转向半径是指船舶在接受操纵指令之后,从原来的航向转向到新航向所需的圆周半径。
转向时间是指从船舶接收操纵指令到其开始转向并最终稳定在新航向的时间。
航向稳定性是指船舶在无外部扰动的情况下能够稳定地维持航向的能力。
船舶速度控制性能是指船舶能够准确控制航行速度,在不同的航行条件下保持稳定。
第三章影响船舶操纵性的因素船舶操纵性受到多种因素的影响,包括船舶的设计参数、水动力因素、环境条件以及航行用途等。
船舶的设计参数如船体形状、船体尺寸、操纵装置的位置和类型等对船舶操纵性产生重要影响。
水动力因素包括航行速度、水流和风力等,在不同的水动力条件下,船舶的操纵性能会有所变化。
环境条件如水域深度、水温和水质等也可能对船舶操纵性产生影响。
此外,航行用途如货船、客船和军舰等也对船舶操纵性有所要求。
第四章船舶操纵性的改进方法为了提高船舶的操纵性能,设计师和船舶操纵员可以采取多种方法。
在设计方面,可以通过优化船体结构、改善操纵装置的设计和布置以及改进船舶的推进系统来提高船舶的操纵性。
在操纵操作方面,船舶操纵员可以通过合理的操作技术和训练来提高船舶的操纵性能。
此外,船舶的自动化技术和辅助操纵系统的引入也可以提高船舶的操纵能力。
第五章船舶操纵性的应用船舶操纵性在船舶的各个领域中都具有重要应用价值。
在商业航运中,良好的船舶操纵性能可以提高货船的航行效率,降低燃油消耗。
在客船运输中,船舶的操纵能力直接关系到乘客的舒适度和安全性。
船舶操纵性试验方法船舶操纵性是在“船舶原理”各学科中新近发展起来的、并且还不很完善的一门学科。
对于操纵性,可简单地理解为船舶按照驾驶者的意图去保持或改变船舶运动状态的性能。
就我国内河水运航道目前的状况和船舶驾驶者的实用角度来讲,较为实用的实船操纵性试验主要有以下几种:①定常回转性试验;②航行稳定性试验;③实船航行制动性试验;④Z形操纵试验。
1 船舶定常回转性试验船舶定常回转性试验的目的是评价船舶回转的迅速程度和所需要的水域大小,从而使驾驶者掌握船舶在港湾、狭窄江面或航道上安全地回旋、转向并在紧急情况下正确地进行避让,防范碰撞事故的能力。
定常回转性试验是船舶实船试验中典型的操纵性试验。
大多数船舶在交船试验中都必须进行此项试验。
船舶定常回转性试验的方法很多,内河船舶常采用轨迹观察法和轨迹测量法测试。
前一种方法主要考核船舶在满车(100%的主机转速)满舵角条件下回转的安全性,对定常回转性直径作定性观察,主要定量的测量参数是船舶回转式的最大动力横倾角和定常回转性时的最大静力横倾角(船舶在稳定回转时的最大横倾角)。
后一种方法,是我们要详细介绍的,即轨迹测量法:轨迹测量的具体实施办法有许多种,较为常用的是经纬仪交会法。
该方法的主要优点是:①比较适合我国目前内河航道的要求,只要有足够的助航段(主机转速稳定后,船舶进入直航时的距离能保证有60~100倍的船长),在满车满舵的工况下,被测船舶或船队能回旋540°~720°的航道宽度即可。
②通过测量船舶在试验航行时的船位测点,并将船位测点的数据经计算机或人工数据分析处理,就可以绘出船舶在操纵航行过程中的实际运动轨迹,从而定量地得到船舶在规定工况下的定常回转直径、回转时最大动力横倾角、定常回转时最大静力横倾角、定常回转时的平均角速度及回转率(定常回转直径与船长之比)等。
③该测量方法还同时可以用于船舶诸如航速、横移、船舶制动性等试验,并减少了架设测量仪器等繁琐工作。
《船舶操纵》课程船舶操纵性试验、航行训练报告书班级:学号:姓名:南京海员技术学校目录一、船舶改向性试验二、船舶停船试验(倒车冲程试验)三、船舶旋回试验四、船舶Z型操纵试验五、船舶航行训练附录:IMO颂发的《船舶操纵性临时临时标准》摘录1.旋回性:在用35°或最大允许舵角向左(右)操舵并以试验速度旋回时,进距不应大于4-5倍船长,旋回初径不应大于5倍船长。
2.初始旋回性:向左(右)操10°舵舵角,在船首向自初始航向改变10°的时间内船舶前进的距离不应大于2.5倍船长。
3.抑制偏摆角:在10°/10°Z性操纵试验中出现的第一个惯性转头角不得超过舵角的120%,第二个至第四个惯性转头角不得超过舵角的150%-200%;在20°/20°Z形试验中出现的第一个惯性转头角不得超过舵的100%-125%。
4.保向性:保向性应能维持令人满意的航向,操舵人员为适应保向需要的压舵舵角不得超过30°。
5.停船性能:全速倒车停船试验中的制动行程不应超过15倍船长。
一、船舶改向性试验(Couse Change Test)1.设备:桌面操纵模拟器2.试验目的与方法:目的:掌握船舶改向性能的实船试验,求船舶从操舵至改驶新航向上的距离。
方法:1)船舶定速直航、操左(右)舵15°,记下操舵15°的时间和船位A点。
2)当船产向左(右)转首达15°度时(船位于B点)迅速操正舵并接着压相反的舵角。
3)转头中在压舵后,转头角速度逐渐减小;衰减为零前操正舵,使正舵后转头角速度为零,并记下船位C点与时间。
3.记录表(Rrcord Table)(初始航向:000°、船速:)4.在空白定位图上画出船舶重心移动的轨迹,求出新航向上的距离。
船舶种类:排水量:吃水:船速:转向角:新航向距离:5.心得体会:二、倒车冲程试验(Crash Stop Test)1.设备:桌面操纵模拟器2.试验目的与方法:目的:测定船舶紧急停船性能。
浅谈船舶操纵性试验内容和方法
胡卓
【期刊名称】《广东造船》
【年(卷),期】2003(000)003
【摘要】@@ 一前言rn船舶操纵性是指船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能,即船舶能保持或改变航速、航向和位置的性能.船舶操纵性包括三个方面的内容:
【总页数】4页(P13-16)
【作者】胡卓
【作者单位】华南理工大学交通学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于实船与模型试验的船舶操纵性相关性分析 [J], 刘小健;夏召丹;聂军;范佘明
2.船舶操纵性能试验在自卸砂船中的应用 [J], 潘海优
3.船舶操纵性试验方法 [J], 李杨
4.船舶操纵性自航模试验不确定度分析 [J], 师超;韩阳
5.浅谈桥涵工程试验检测内容、方法、频率--以老桥为例 [J], 程勇刚
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