集美大学船舶操纵教案第一章

1、AABBCDEGH观测坐标被控坐标操纵对象操纵设备敏感元件转换元件执行元件操纵装置反馈大洋航行情况动态规划船舶操纵设备操纵装置航迹规划信息量测静态规划人，驾驶员航向，航迹自动舵舵，车方向量测：磁罗径，电罗径位置量测：天文定位、地言定位、G P S 等航向，位置图11船舶旋回的运动过程 转舵阶段转舵阶段1. 转舵阶段横移内倾阶段横移内倾阶段1） 从0增加到C ，随着舵角的增加，产生YR和NR，由此产生横向加速度和旋转角加速度，由于船舶的质量和转动惯量很大，横移速度v和转动角速度r还不明显。较小，降速不明显，重心外移较小，降速不明显，重心外移L/100，船尾外移，船尾外移(1/51/10)L，内倾

2、，内倾。 内倾的原因是舵力作用中心较水动力作用中心低。内倾的原因是舵力作用中心较水动力作用中心低。 CYrmurmxvmG0rYvYrvrYvYrvGKYrmxvmGrYvYrvGKCYrmu0rYvYrvGK转舵阶段转舵阶段过度阶段过度阶段定常阶段定常阶段过渡阶段）2. 过渡阶段过渡阶段加速旋回阶段加速旋回阶段1 维持在维持在C，横向加速度、旋转角加速度、横移速度，横向加速度、旋转角加速度、横移速度v和和转动角速度转动角速度r都存在，并不断变化，只有舵角为常量。都存在，并不断变化，只有舵角为常量。增增加，加，Vs降低较快，出现外倾。降低较快，出现外倾。外倾的原因是离心力产生的外倾力矩大于内倾

3、力矩。外倾的原因是离心力产生的外倾力矩大于内倾力矩。 3. 定常旋回阶段定常旋回阶段1） 横向加速度、旋转角加速度均为横向加速度、旋转角加速度均为0。 ，v，r均为常量。航向角变化约均为常量。航向角变化约120之后，船舶之后，船舶开始进入定常旋回阶段。开始进入定常旋回阶段。 为定值，为定值，Vs降速不变，稳定外倾。降速不变，稳定外倾。船速越高，旋回直径越小，船速越高，旋回直径越小，GM越小则稳定外倾角越大。越小则稳定外倾角越大。 转舵阶段过渡阶段定常阶段vv rr r v rvttdb0图12 旋回圈的尺度与名称 DTD0TrLkAdVVRe 表表2 2- -3 3- -1 1 各各类类船船舶

4、舶相相对对回回转转直直径径统统计计表表 船舶种类 最大舵角时定常回转LD0 大型货船 56.5 中小型货船 45 油轮 2.57.5 大型远洋客船 7.58.0 中小型海上客船 45 大型客货船 57 中小型客货船 45 拖轮 1.53 巡洋舰 35 驱逐舰 510 潜艇 35图13 船舶首尾面上各点的漂角 图14 船舶旋回中的降速情况 o501001500100-10-20-30-40-50s t1.5 m1.2 m0.85 m0.6 mGM=Zenobia号集装箱船，初始航速V=10.8 m/s.图16 方形系数对旋回初径的影响 图17 减速旋回与加速旋回424-2-4231-1o35h/

5、d=1.51.2模型试验实船试验x0 /Ly0/L0直线稳定方位稳定位置稳定0 ,0 ,rt0 , 0 , 0 ,Gyrt0 , 0 , 0 ,Gyrt在固定坐标系中，船舶运动方程：在固定坐标系中，船舶运动方程： 由牛顿关于质心运动的动量定理和动量矩定理由牛顿关于质心运动的动量定理和动量矩定理 (1)m 船舶的质量船舶的质量Iz船舶质量对重心的垂直轴的惯性矩，转动惯量船舶质量对重心的垂直轴的惯性矩，转动惯量X0 Y0 N0为外力在为外力在O0X0和和O0Y0的分量，及力矩的分量，及力矩为速度分量和转首角速度为速度分量和转首角速度000NIYymXxmzoGoG x0y0 xGyGVu-vxyG

6、轨迹FN0r)cos()sin(00FYFX)2()()(NrIYurvmXvrumzMNrr IKrrTNMrrNI一阶KT方程，野本方程尼单位旋转角速度粘性阻船舶的转动惯量NIT尼单位旋转角速度粘性阻单位舵角回转力矩NMK0,00rtKrrTTtCerctTrdtTrdrrtrrT/1ln 10, ,00)1 (/0TteKr)1 (/0TteKr0Krt)1(/0TteKr063.0KTeTtTKr0037. 0TK)(0eTtTTtK0KLTTLKKss)131 (20KDt2)111 ()2tan3 .572(01KtTDsNC)121 (0Tr 根据实际经验，在舵效较好的一般货船上

7、，根据实际经验，在舵效较好的一般货船上，压舵角一般可取转向时所操舵角的压舵角一般可取转向时所操舵角的12；在；在舵效较慢的大型油轮上，尤其是超大型油轮舵效较慢的大型油轮上，尤其是超大型油轮在它们满载时应按照转头惯性的强弱，多取在它们满载时应按照转头惯性的强弱，多取与转向时所操舵角等大的压舵角。与转向时所操舵角等大的压舵角。0tTKr0TKTKTKTKRTdtdVmmx)(VVVVRVgt0000ln256VVVRVgS0000ln256200056VVRTdtdVg。)282(101.0)272(004.002000RVSRVtRTdtdVmmx1)(VVgkVVkmmSx00log56log)201 ()log(075.0)191 ()11(00105.000200020VVRVSVVRVt20056VVRdtdVg1)(kVkVdtdVmmxtmmkxeVVVV101)1)()(101tmmkxxeVV