船舶操纵ppt课件

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1、船舶操纵SHIPMANOEUVRING大连理工大学运载工程与力学学部船舶工程学院2010年春季学期主讲教师李海涛liht@dlut.edu.cn船池307，84708451-8036船舶性能研究静止船舶或匀速直线运动状态的性能船舶静力学和船舶快速性研究具有变速运动的船舶性能船舶操纵和摇荡水上操纵录像水下操纵录像第一章操纵性概论1.1操纵性总论什么是操纵性指的是船舶按照驾驶者的意图保持或者改变运动状态（航速、航向和位置）的性能。航向稳定性；回转性；转首性和跟从性；1.1操纵性总论操纵性的完整含义是发展的1946戴维

2、逊（Davidson）从动运稳定性理论出发，稳定性和回转性两个相互制约的方面1970年，船舶操纵性会议上指出满足驾驶者的使用要求，应该包括：小舵角的航向保持性中舵角的航向机动性大舵角的紧急规避性1.1操纵性总论操纵性的重要意义（安全性要求）船舶向着大型化、专业化和高速化的方向发展，船舶数量急剧增加，使得大型船舶航行的航道显得越来越窄和越来越浅，事故的后果更加严重；50万吨油轮，倒车功率为50%的情况下，40分钟8km制动距离，1度的航向精度，需要4倍的船宽（200m）1500t~10000t的船只需要2倍船宽就可以

3、（30~50m）大型油船和化学品船失事后的污染问题1.1操纵性总论操纵性的重要意义（安全性要求）对于小型船舶，耐波性重要；大型船舶或限制水域频繁机动的船舶操纵性重要；1.1操纵性总论操纵性的重要意义（经济性要求）在海上的直航运动，航向稳定性好不用经常地去操舵，航迹接近直线不好的船频繁操舵纠正航向，经历曲折的航线，增加了实际的航行距离，同时增加了操纵装置和推进装置的功率消耗由于操舵增加的功率消耗占主机功率的2%-3%，航向稳定性不好的船，可以高达20%。1.1操纵性总论影响操纵性的因素船体的外形；操纵装置：舵可转导管

4、平旋推进器主动转向装置等1.1操纵性总论船舶操纵的内容：靠离码头；系带浮筒；狭窄航道内航行；风浪中操纵；紧急避碰；海上救助等研究对象水面舰船操纵六要素：舵、车、锚、缆、风和流船舶操纵性研究的发展过程独木舟时期：刳木为舟，剡木为楫，具有推进和操纵功能；随船舶容积的增加：一排长桨---〉短而宽的船尾桨；摇橹和舵是中国在操船技术上的重大发明，具有重要意义；19世纪后，风帆被蒸汽机和柴油机动力所代替，但是舵却一直沿用至今。经历了从简单到复杂，试验到理论的过程1.1船舶操纵性总论船舶操纵性研究的发展过程1912，霍夫加特（W

5、.Hovgaard）建立了船舶稳定回转直径的实用方法和图谱1932，库查尔斯基（W.Kucharski）把船舶当作机翼处理，《关于船舶的操纵性》1938，温布伦（G.Weinblum）建立了有效的数学研究方法，借鉴飞艇操纵理论1939，巴辛利用里亚谱诺夫运动稳定理论研究船舶的运动稳定性1.1船舶操纵性总论船舶操纵性研究的发展过程1944，肯夫（kemf）提出了用Z形操舵试验来评价船舶的操纵性，开创了船舶对操舵的动态响应研究1946，戴维逊(K.S.Davidson)和许夫(L.I.Schiff)在论文《回转和航向保

6、持性》中提出了船舶操纵运动方程的正确形式，表征船舶回转性和航向稳定性的指数，建立了船舶操纵性的线性理论。作为现代船舶操纵性理论研究的开端1949，巴辛《船舶航向稳定性和回转理论》进一步发展1.1船舶操纵性总论船舶操纵性研究的发展过程迪德提出了用于评价航向稳定性的螺旋试验方法阿勃柯维奇6自由度运动方程，及泰勒基数展开，为非线性研究提供了数学工具野本兼作（1957）整个系统看作一个动态系统，研究了船舶对操舵的频域响应，1.1船舶操纵性总论船舶操纵性研究的发展过程迪德提出了用于评价航向稳定性的螺旋试验方法阿勃柯维奇6自由

7、度运动方程，及泰勒基数展开，为非线性研究提供了数学工具野本兼作（1957）整个系统看作一个动态系统，研究了船舶对操舵的频域响应（舵做输入，船运动作输出）计算船舶水动力学的发展约束船模试验；仿真技术1.1船舶操纵性总论船舶运动的自由度；坐标系的选取；船舶运动的基本方程；1.2船舶操纵性的基础知识1.2船舶操纵性的基础知识空间中运动的刚体有6个自由度。运动形式分为单向和往复的两大类。横摇rolling纵摇/pitching首摇/yawing纵荡/surging横荡/swaying垂荡/heaving首向角漂角舵角1.2

8、船舶操纵性的基础知识固定坐标系右手笛卡尔坐标系为静水面轴竖直向下随船坐标系船舶重心位置向首向右向下1.2船舶操纵性的基础知识V船舶重心G的瞬时速度，沿重心轨迹的切线方向航速角：x0转到速度矢量方向顺时针为正首向角：由x0到x轴的顺时针方向为正漂角：由瞬时速度方向到x轴顺时针为正舵角：舵面偏向右舷为正坐标系之间的转换关系外力在动坐标系中的分量速度在固定坐标系中