第1章船舶操纵基础理论.ppt

1、洪壁宽联海事台，船舶操纵，第一章船舶可操作性基础，1，船舶可操作性金志洙K，T 2，船舶可操作性与金志洙K，T的关系3，K，T指数的影响因素4，K，T指数的应用，5节船舶可操作性金志洙1957年以来的雅本兼作和鲁宾Z型实验受到了广泛的重视和应用。雅本认为船舶的控制运动基本上是大质量物体在舵的作用下进行的缓慢旋转运动。他省略了船舶旋转角速度的高影响，将船舶运动描述为以下数学模型。船舶操纵性金志洙K，T，表达式中：I是船舶旋转转动惯量系数。n是船舶旋转产生的阻尼扭矩系数。c方向舵产生的转动力矩系数。常识的两端乘以1/N即可。我们设定T=I/N、K=C/N，并赋予常识。即一阶船舶操纵运动方程。雅本认

2、为，K，T表征了船舶可操作性的特征参数。船舶操纵性金志洙K，T，1。金志洙K，T的物理意义(1)机械意义可在T=I/N中看到。参数T是惯性矩与阻尼力矩之比。t值越大，船舶惯性越大，阻尼力矩越小。相反，T值越小，表示船舶惯性越小，阻尼力矩越大。k=在C/N中可见：参数k表示从方向舵生成的转动力矩与阻尼力矩之比，k值越大，从方向舵生成的转动力矩越大，阻尼力矩越小。相反，K值越小，表示关键点的转动力矩越小，阻尼力矩越大。为了提高船只的机动性，我们总是希望惯性尽可能小，方向舵产生的转动力矩尽可能大。也就是说，希望T尽可能小，K尽可能大。船舶操纵性金志洙K，T，1。金志洙K，T的物理意义(2)运动学意义

3、根据给定的初始条件t=0，r=0，求解上述方程，得到船舶旋转角速度的表达式。对于具有航路稳定性的船舶，对于没有航路稳定性的船舶，e-t/T不会随着T0、T的增加而衰减。也就是说，船只将继续旋转。船舶操纵性金志洙K，T，T的运动学意义是系统的时间常数，其符号决定了运动的稳定性，其大小决定了船舶达到一定旋转角速度的时间，其次是sec。对于具有航路稳定性的船只，T、r=K、K值越大，R牙齿就越大。k的运动学意义是船舶由单位持续键角产生的最终旋转角速度(由1/sec引起)。船舶操纵性金志洙K，T，2。金志洙K，T的无人化及其价值(1)K，T的无人化，目前，K，T指数广泛用于评估船舶的操纵性能。除了上述

4、原因形式外，为了便于比较，可以使用无人值K，T，这是船舶可操作性金志洙K，T，2。金志洙K，T的无人化及其度量(1)K，T的无人化，在一些数据中，P被称为“操舵效果金志洙”，船舶可操作性金志洙K，T，2。金志洙K，T的无人化及其价值(1)K，T的无人化，只需将e-1/T展开为平方。船舶操纵性金志洙K，T，2。金志洙K，T的无人化及其值(2)K，T的值K，T的值通过Z型实验得出。有10度，15度，20度等多种茄子实验。一般以10度实验结果为基础。对于普通船舶的操纵性能，K，T是满载货轮(L=100160m)K=1.52.0 T=1.52.5满载油轮(l=150250m) k=1范围内，2船舶操纵

5、性和金志洙K，T的关系，尾部倾斜增加：k，t同时减少；水深变浅：k，t同时减少；5.船型越大，K，T同时增加，影响K，T指数的三个茄子因素，K，T影响指数的三个茄子因素，1其值计算如下：其中：t1方向舵时间通常为T t1/2，称为旋转延迟时间。t增加时，Dr牙齿增加。T1牙齿增加时，Dr也增加。4K，T指数的应用，2其值以舵角(弧度)K旋转度金志洙计算，其他符号向前计算。k增加时，AC减少。4K，T指数的应用，=RC T可见，并且T增加时会相应增加。4K，T指数的应用，4如你所见，D与K成反比。4K，T指数的应用，在研究具体问题时，为了研究上的方便，不可避免地进行了一些假设，因此研究结果只能是

6、近似值，无法证明近似值如何。为了弥补牙齿缺陷，人们一直在开展实验研究。随着实际船舶操作的情况不断变化，不能一一进行实验，只能规定比较典型的船舶操作性实验。这些实验符合以下要求：简介，(1)必须具有普遍意义和实际意义。(2)便于理论分析。(3)便于直接观测，减少场地和设备的要求等。船舶固有的操纵性指标与使用船舶有关，因此一般对船舶可操作性实验项目有规定。目前常用的实验包括旋转实验、方向舵实验、Z型实验、螺旋实验或反螺旋实验、制动实验等。IMO标准对上述测试作了具体规定。船舶操作性能受水深、水体宽度、气象条件、水文条件等多种茄子因素的影响，因此为了使实线实验结果具有普遍意义，必须规定实验条件。IM

7、O安全委员会在MSC/Circ.644中制定了详细规定。1.水深、水体宽度不限，但要在掩蔽条件好的水域进行标准可操作性实验，其水深必须大于4倍以上船舶的平均饮用水。2.船舶装载状态和饮水车道钉应在满载(达到夏季饮用水)、平水(像差0)条件下进行试验。就是确认螺旋桨的深度是否足够深。一，实验条件，三。气象和海浪应该尽可能在比较平静的水域进行实验。具体规定如下。(1)风力不超过波氏5级(2)波氏4级(3)流场比较均匀，第一，测试条件，1。考试观测手段随着测量技术的发展，传统的方法基本淘汰了。当前观察位置的手段主要包括差异GPS(DGPS)、观察方向的手段是指南针或姿态测量仪等。随着计算机的发展，可

8、以自动处理实线实验测量中获得的数据。2.记录内容各船舶可操作性实验、相关实验条件、实验观察数据记录、这些条件和数据包括：2，观察和记录，(1)在船舶数据实验之前，应记录船舶的第一、尾饮用水，计算船舶的平均饮水、排水量、船舶的纵向中心位置等，还应记录实验的地理位置、实验水域情况等。此外，船舶的螺旋桨、舵、侧偏的特性和运行情况，(2)环境数据环境条件记录包括水深、海浪(波浪水平、海浪的周期和方向)、海流、能见度和其他天气、水文情况，(2)观测和记录，(3)实验等，由实验中各记录发出1.测试方法(1)保持船舶直线的恒定速度。(2)旋转以前的船长时，记录初始线速度、航线角度、推进器旋转速度等。3，旋转

9、测试，1 .测试方法(3)下达命令，快速转向指定的舵角，保持舵角。(4)随着船舶的旋转，以不超过20秒的间隔记录轨迹、速度、横向倾斜、螺旋桨旋转数等数据。(5)在整个船舶旋转中，可以保持各种控制，直到船舶旋转360度以上，完成一次实验。3，旋转测试，2。在旋转回路和特征参数旋转实验中，由船舶重心绘制的轨迹称为旋转回路。旋转回路是船舶旋转性能的重要指标。旋转回路越小，旋转性能越好，3，旋转测试(Turning Test)，Z形操作实验是评价船舶偏转抑制性能的实验，通过Z形操作实验结果，可以得到可操作性金志洙K，T。1.实验方法以10/10(分子表示操舵角度，分母表示相反操舵时的航行角度)Z形操作

10、实验为例，实验方法简述如下(1)保持船舶直线恒定的速度。出发前记录初始线速度、航线角度、推进器速度等。(2)发出命令，将右键快速转动到指定的舵角(10)，其舵角，4，Z形操纵实验，1。发出测试方法(3)命令，将右舵快速转向指定的舵装置(4)，船舶开始右转，船舶航向的变化量等于操纵的舵角时，迅速将左舵转向指定的舵角(10)并保持其击球角度。(5)船舶左侧航路变化量等于操纵的左侧击球角度时，迅速将右侧击球转向指定击球角度(10或20)，并保持该击球角度。(6)这样反复，舵手达到5次，就可以完成一次实验。4，Z形操纵实验(Zig-Zag Tests)，2。特征参数Z形操纵实验结果可以如下图所示。纵坐

11、标是导航角度或关键角度，横坐标是时间。图中直接提供了以下特征参数：4，Z形操纵实验(Zig-Zag Tests)，2。可以看出，特征参数(1)航行超越角(Overshoot Angle)航行超越角(Overshoot Angle)航行方向舵航路超越角是在航路变化量方面对船舶转动惯量的测量。超越角度越大，船舶的转动惯性就越大。一般使用第一超越角度和第二超越角度作为测量船舶惯性的参数。(2)航行超越时间(Overshoot Time)航行超越时间是从逆推时间到船东开始转向舵的时间间隔。航道超越时间是对时间方面船舶转动惯性的一种测量。超越时间越长，船舶的转动惯性就越大。一般使用第一超越时间和第二超越

12、时间作为测量船舶惯性的参数。4，Z形操作实验，由于船舶在海上不断碰撞的干扰作用，不能直接用实验测量船舶的航行方向稳定性和旋转运动稳定性，必须使用间接的实验方法、螺旋实验，这是狄德在20世纪40年代提出的。目的评价船舶的航路稳定性和旋转稳定性。1.试验方法(1)保持船舶直线航向速度，并在舵开始前记录初始线速度、航线角度、推进器转动速度等。(2)下达命令，迅速转向一个县指定的击球角度，保持击球角度，使船舶旋转。5，螺旋实验，(3)当旋转角速度达到正常值时，记录相应的角速度R和关键角。(4)将舵角更改为指定的角度，反复测量角速度R和舵角。例如，以15个舵角为例，舵角为右15右10右5右3右10左3左

13、3左3左3左5左10左5左3左10左3右5右10右10右15，舵角更改1周，回到起始值，结束，5，螺旋实验，特征参数键角相当于一种干涉，当干涉逐渐减少或消失时，实验结果可以使用正常旋转角速度作为键角的函数来获得图1和图2中的图形。5，螺旋实验，图1中的R与单值关系，船舶具有航路稳定性。图2中的R没有单值关系。舵角在A，B之间时，角速度大约在C，D之间，R和关系构成了循环(通常称为螺旋实验的延迟环)。5，螺旋实验，尾环范围内，舵角从右舵更改为0，则船舶仍然向右旋转，以C点的值，而不是0牙齿的速度。当击球角度变为左击球时，只要有A，船舶仍有向右转弯的角速度。这就是常说的反潮现象。到了a，船只突然开始向左转向，然后进入正常的向左舵，向左转弯。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，相反，当船只从左向右变化时，又重复上述过程。后排的宽度和高度是衡量船舶运动稳定性的标志，后排外的船舶运动是稳