船舶操纵课件--第3章 外界因素对船舶操纵的影响

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1、第三章外界因素对船舶操纵的影响船舶在航行时，可能受到浅水、受限水域、风、流、过往船舶以及本船首、尾波的影响，操船者应对这些影响进行全面正确的评估，以利于船舶安全航行第一节风对操船的影响第二节流对操船的影响第三节受限水域对操船的影响第四节船间效应第五节海浪对操船的影响6/24/20211第一节风对操船的影响一风动力与风动力转船力矩二水动力与水动力转船力矩三风致偏转和漂移的规律四强风中操船的保向界限简介6/24/20212一、风动力与风动力转船力矩1.风力及风力矩的计算公式作用于x,y轴的风力和对重心的风力距为：6/24/20213一、风动力与风动力转船

2、力矩作用于x,y轴的风力和对重心的风力距为：6/24/20214一、风动力与风动力转船力矩2.风力系数的表达方式及其特点风力系数Ca由船模风洞试验求得，当船模一定时，Ca表示为：风速一定时，船模在风洞中在不同的风舷角下测得其受力Fa，然后用上式计算出Ca的大小，进而得到Ca与风舷角之间的函数关系。其有下列几种表达方式。6/24/20215一、风动力与风动力转船力矩（1）列表法将Ca与风舷角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的风洞试验结果如下：（2）曲线法将上表数据标绘成曲线，即得风力系数曲线图，见教材P68。θ0204060809010012

3、0140160180Ca0.501.101.351.301.051.001.051.301.351.200.606/24/20216一、风动力与风动力转船力矩（3）近似估算法当精度要求不太高的情况下，可按照下列近似公式计算：6/24/20217一、风动力与风动力转船力矩（4）风力系数的特点a.当θ＝0或180时，Ca最小b.当θ＝30－40或140－160时,Ca最大c.船型不同，Ca曲线分布也不相同。6/24/20218一、风动力与风动力转船力矩3.风力作用中心一般用无因次量a/L表示，其大小也是风舷角的函数：（1）曲线法见P68（2）近似估算法风

4、力作用中心的特点：a/L基本是风舷角的线性函数侧面积在纵向分布决定了风力作用中心的位置。6/24/20219一、风动力与风动力转船力矩4.风力角与风舷角的关系风力角一般用α表示，其大小也是风舷角的函数：（1）曲线法见P68（2）近似估算法风力角的特点：a.风舷角越大，风力角也越大；b.除风舷角θ＝0和180之外，风力角α均大于风舷角θ。6/24/202110一、风动力与风动力转船力矩5.风力系数及风力矩系数的其它表达方式将风力Fa分解为Xa和Ya，力矩为Na，则得到三个系数：6/24/202111一、风动力与风动力转船力矩6.船舶受风面积的估算一般情

5、况下，船舶正面和侧面受风面积应从船舶资料中查找。如果船舶资料不全或无资料可查，在精度要求不高的情况下，可通过近似计算求得：Aa＝C1B2Ba＝C2L2C1,C2与船型有关，见P676/24/202112二、水动力与水动力转船力矩水动力是由于船舶对水有相对运动而产生的水对船舶的作用力，其大小与船速、漂角等因素有关。与风力的表达方式相似，水动力可由下式表示：1.水动力及水动力距的计算公式作用于x,y轴的水动力和对重心的水动力距为：6/24/202113二、水动力与水动力转船力矩2.水动力系数的数学表达方式水动力系数Cw由船模循环水槽试验求得，当船型一定时

6、，Cw表示为：相对流速一定时，船模在循环水槽中在不同的漂角下测得其受力Fw，然后用上式计算出Cw的大小，进而得到Cw与漂角之间的函数关系。其有下列几种表达方式。6/24/202114二、水动力与水动力转船力矩1）.列表法将Cw与漂角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的循环水槽的深水试验结果如下：2）.曲线法将上表数据标绘成曲线，即得水动力系数曲线图，见教材P623.水动力作用中心与漂角之间的关系β02040608090100120140160180Cw0.20.50.80.90.950.90.80.60.26/24/202115二、水动力与水

7、动力转船力矩水动力作用中心一般用无因次量aw/L表示，其大小也是漂角的函数：1).曲线表示法见P632).水动力作用中心的特点①aw/L随着漂角的增大而增大；②一般aw/L值为0/25-0.75之间；③尾倾越大，aw/L值越大。4.水动力角与漂角之间的关系水动力角一般用γ表示，其大小也是漂角的函数：由于船体水下侧面积形状沿x轴方向变化不大，因此，γ较集中在90度附近。6/24/202116二、水动力与水动力转船力矩5.水动力系数及水动力距系数的其它表达方式将风力Fw分解为Xw和Yw，力矩为Nw，则得到三个系数：6/24/202117三风致偏转和漂移的

8、规律风中偏转分析方法分析船舶风中偏转规律必须知道以下条件：船舶本身条件：上层建筑形状、面积、船舶运动状态（系