船舶操縱性與耐波性簡(jiǎn)答

漂角：船舶重心處速度與動(dòng)坐標(biāo)系中ox軸之間的夾角，速度方向順時(shí)針到ox軸方向?yàn)檎?。首向角：船舶縱剖面與固定坐標(biāo)系OX軸之間的夾角，OX到x軸順時(shí)針為正舵角：舵與動(dòng)坐標(biāo)系ox軸之間的夾角，偏向右舷為正航速角：重心瞬時(shí)速度與固定坐標(biāo)系OX軸的夾角，OX順時(shí)針到速度方向?yàn)檎讼蚪牵翰ㄋ倥c船速之間的夾角。作用于船體的水動(dòng)力、力矩將與其本身幾何形狀有關(guān)（L、m、I），與船體運(yùn)動(dòng)特性有關(guān)（u、v、r、n），也與流體本身特性有關(guān)（密度、粘性系數(shù)、g）。對(duì)線速度分量u的導(dǎo)數(shù)為線性速度導(dǎo)數(shù)Xu，對(duì)橫向速度分量v的導(dǎo)數(shù)為位置導(dǎo)數(shù)Yv,Nv，對(duì)回轉(zhuǎn)角速度r的導(dǎo)數(shù)為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)Nr,Yr，對(duì)各角速度分量和角加速度分量的導(dǎo)數(shù)為加速度導(dǎo)數(shù)Xu,Yv,Yr，對(duì)舵角的導(dǎo)數(shù)為控制導(dǎo)數(shù)Y。直線穩(wěn)定性：船舶受瞬時(shí)擾動(dòng)后，最終能恢復(fù)指向航行狀態(tài)，但是航向發(fā)生了變化；方向穩(wěn)定性：船舶受瞬時(shí)擾動(dòng)后，新航線為與原航線平行的另一直線；位置穩(wěn)定性：船舶受瞬時(shí)擾動(dòng)后，最終仍按原航線的延長(zhǎng)線航行；具備位置穩(wěn)定性的必須具備直線和方向穩(wěn)定性，具備方向穩(wěn)定性的必定具有直線線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。1.反橫距2.正橫距3.縱距4.戰(zhàn)術(shù)直徑5.定?；剞D(zhuǎn)直徑回轉(zhuǎn)的三個(gè)階段船舶回轉(zhuǎn)過程中，在船上還存在一點(diǎn)，于改點(diǎn)上其橫向速度分量為零，稱之為樞心點(diǎn)P。一、轉(zhuǎn)舵階段二、過渡階段三、定?；剞D(zhuǎn)階段耦合特性：船舶在水平面內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生橫搖、縱搖、升沉等運(yùn)動(dòng)，以及由于回轉(zhuǎn)過程中阻力增加引起的速降。以上所述可理解為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的耦合,其中以回轉(zhuǎn)橫傾與速降最為明顯。舵的布置原則為了產(chǎn)生盡可能大的舵力矩，舵應(yīng)布置在遠(yuǎn)離船舶重心處：船首尾部。注意使舵得到突出的尾型的保護(hù)。為了獲得槳的尾流來提高舵效，一般布置在槳的后方。多舵布置時(shí)必須注意舵之間的干擾問題。船舶耐波性：船舶任意時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)可以分解為船舶重心G沿Ox軸的直線運(yùn)動(dòng)稱為縱蕩，以x(t)表示；沿Oy軸的直線運(yùn)動(dòng)稱為橫蕩，以y(t)表示；沿Oz軸的直線運(yùn)動(dòng)稱為垂蕩，以z(t)表示；船體繞Gxb軸的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為橫搖，以9(t)表示；繞Gyb軸的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為縱搖，以W(t)表示；繞Gzb軸的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為首搖，以6(t)表示。船舶耐波性除搖蕩運(yùn)動(dòng)外，還包括1砰擊：由于嚴(yán)重的縱搖和垂蕩，船體與波浪之間產(chǎn)生猛烈的局部沖擊現(xiàn)象；2上浪：船舶在波浪中劇烈搖蕩時(shí)波浪涌上甲板的現(xiàn)象；3失速：包括波浪失速和主動(dòng)減速。4螺旋槳飛車：船舶在波浪中航行，部分螺旋槳露出水面，轉(zhuǎn)速劇增，并伴有強(qiáng)烈振動(dòng)的現(xiàn)象Z形操舵試驗(yàn)是一種評(píng)價(jià)船舶操舵響應(yīng)的試驗(yàn)方法，同時(shí)，可通過Z形操縱試驗(yàn)結(jié)果求取操縱性指數(shù)K、T。航向超越角為從反向轉(zhuǎn)為從反向轉(zhuǎn)舵瞬時(shí)起，直到船舶反向轉(zhuǎn)首瞬時(shí)的航向角變化?；剞D(zhuǎn)試驗(yàn)是指在試驗(yàn)船速直航條件下，操左35°舵角和右35°舵角或設(shè)計(jì)最大舵角并保持之，使船舶進(jìn)行左、右旋回運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)。操縱性船模試驗(yàn)滿足條件.自航船模與實(shí)船保持幾何形狀相似。.保持無因次速度、加速度參數(shù)相等。.滿足傅汝德數(shù)Fn相等，但是無法滿足雷諾數(shù)Rn相等。對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為阻尼力矩的形式，大致由以下三個(gè)主要原因產(chǎn)生的：1.摩擦阻尼，它是由水的粘性摩擦產(chǎn)生的，其絕對(duì)值的大小一般認(rèn)為與角速度平方成比例；2.興波阻尼，船體運(yùn)動(dòng)在水表面形成的波浪，消耗了船體本身的能量所造成的阻尼。一般認(rèn)為它比例于角速度的一次方；3.漩渦阻尼，在船體彎曲部分或突出物附近形成漩渦，損失一部分能量，形成漩渦阻尼。一般認(rèn)為它比例于角速度的平方。船舶在靜水中垂蕩運(yùn)動(dòng)和縱搖運(yùn)動(dòng)的固有周期是很接近的。波浪擾動(dòng)力矩：為了簡(jiǎn)化分析并得到單純橫搖的微分方程，在分析船體受力時(shí)作以下4個(gè)假定：(1)遭遇浪向u=90°，即波峰線平行于船體中線面；(2)船寬遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，因此可以把波浪對(duì)船體的作用，以一作簡(jiǎn)諧角振蕩的波平面來代替波曲面；(3)在橫搖角比較小的情況下，初穩(wěn)性公式仍使用；(4)波內(nèi)的壓力場(chǎng)不因船體的存在而受影響，即所謂傅汝德一克雷洛夫假定。K0a代表橫搖幅值與有效波傾之比，稱為放大因數(shù)。當(dāng)A0=(3/n。)=(T0/TB)^O時(shí)，K0a^1，S9a^0o這種情況相當(dāng)于波浪很長(zhǎng)，而船的初穩(wěn)性高很大，橫搖固有周期T。很小。當(dāng)△Ofg時(shí)，K0a-O，S9a--18O°。這種情況相當(dāng)于大船處在極短的波浪上，此時(shí)船幾乎不發(fā)生橫搖運(yùn)動(dòng)。當(dāng)AO=1時(shí)，KOa=1/(2u0)，S9a=-90°。此時(shí)波浪周期Tb等于船的橫搖固有周期TO,船的橫搖運(yùn)動(dòng)滯后波浪90°。船模試驗(yàn)的相似條件：1幾何相似，對(duì)應(yīng)的線性尺度比例一樣2運(yùn)動(dòng)相似，對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的速度值成同一比例3動(dòng)力相似，包括粘性力相似、重力相似和慣性力相似。即雷諾數(shù)相等，傅汝德數(shù)相等，斯圖羅哈數(shù)相等。船舶與實(shí)船應(yīng)遵守質(zhì)量分布相似。池壁效應(yīng)：如果模型速度和遭遇頻率過低，則船模運(yùn)動(dòng)的興波阻力向池壁擴(kuò)散并將反射回來干擾船模邊緣的波浪，使船模邊緣原來的波型和峰谷的位置受到影響，從而使船模的運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化。池壁效應(yīng)與水池寬度，模型長(zhǎng)度，模型速度和試驗(yàn)波長(zhǎng)有關(guān)。船模2?4m減搖裝置：舭龍骨，減搖鰭，減搖水艙。從耐波性要求選型應(yīng)具備的以下條件：1有可靠的海浪資料和預(yù)報(bào)耐性性能的方法；2有統(tǒng)一的耐波性衡準(zhǔn)指標(biāo)。超越角：反向轉(zhuǎn)舵瞬時(shí)起，直到船舶反向轉(zhuǎn)首瞬時(shí)的航向角的變化。轉(zhuǎn)向滯后：反向轉(zhuǎn)舵通過零舵角位置的瞬時(shí)直到船舶達(dá)到最大轉(zhuǎn)首角時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。影響航向穩(wěn)定性的因素：1,沿船縱向設(shè)置升力面，可以改善航向穩(wěn)定性，但設(shè)在船尾比設(shè)在船首要好。2,船長(zhǎng)大者航向穩(wěn)定性好，超大油型船不具航向穩(wěn)定性。3,水深變化影響航向穩(wěn)定性。對(duì)一般船舶來講，淺水航向穩(wěn)定性好于深水中。舵的分類：面積：普通舵，平衡舵，半平衡舵。坡面：平底舵，流線型舵，特種舵。支承：多支承的舵，雙支承舵，半懸掛舵，懸掛舵。助尼對(duì)橫搖周期的影響是非常微小的。因?yàn)榇故庍\(yùn)動(dòng)阻尼比較大，所以不能把靜水有阻尼垂蕩周期近似為垂蕩固有周期船舶在靜水中垂蕩運(yùn)功和縱搖運(yùn)功的固有周期是很接近的。破浪下任一點(diǎn)動(dòng)壓力隨深度按指數(shù)遞減的規(guī)律，稱為史密斯效應(yīng)。由于海浪是極不規(guī)則的隨機(jī)過程，因此由海洋引起的船舶搖蕩運(yùn)功也是一