船舶操纵性能.doc

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1、第一章船舶操纵性能说课笔记知识与技能掌握要点：通过学习，掌握船舶的旋回性能。重点对三副岗位值班与船舶操纵知识及能力要求相联系，做到技能在航运船舶工作中能实际运用；对操纵运动方程与K、T指数能进行定性分析。对于船员职务晋升多项考试具有重要指导作用。并做到工学结合，使船舶操纵知识及能力要求与岗位紧密相联。对航向稳定性与保向性、变速运动性能能准确理解。通过旋回试验等实训操作，对中、大型商船操纵有感性认识，为下一步深入学习打下基础。掌握Z形试验与螺旋试验方法。使学生明确用途，以及在新船试航及修船试航中三副的操

2、作要点。工学结合：三副值班时，船舶操纵知识及能力要求与本次课的关联；岗位与船舶操纵知识及能力要求实际应用；测试冲程选外高桥叠标场仿真场景，突出训练三副角色。课程教学特色：理论性较强，注意三校生与普高生的认知能力差别；充分运用企业提供生产案例和影视资料，使内容贴近航运岗位；KT指数讲解插入本校教师几十年前的理论贡献，增强学生荣誉感；在重点训练外高桥测速场冲程实验后，运用仿真模拟设备让学生领略世界主要狭水道场景。对学生职业兴趣的培养有意义。第一节船舶旋回性能在船舶操纵中，就舵的使用而言，大致可分为小舵角的

3、保向操纵、一般舵角的转向操纵及大舵角的旋回操纵三种，船舶旋回性是船舶操纵中极为重要的一种性能。一、船舶旋回运动的过程船舶以一定航速直线航行中，操某一舵角并保持之，船舶将作旋回运动。根据船舶在旋回运动过程中的受力特点及运动状态的不同，可将船舶的旋回运动分为三个阶段，如图1—1所示。1.第一阶段——转舵阶段船舶从开始转舵起至转至规定舵角止（一般约8~15s），称为转舵阶段或初始旋回阶段。如图1—1所示，该阶段中，船速开始下降但幅度甚微；漂角也已出现但量较小；旋回角速度不大，但旋回角加速度最大。由于船舶运动

4、惯性的原因，船舶重心G基本上沿原航向滑进，在舵力转船力矩Mδ的作用下，船首有向操舵一侧回转的趋势，重心则有向操舵相反方向的微量横移，与此同时，船舶因舵力位置比重心位置低而出现少量内倾。因此，该阶段也称为横移内倾阶段。1.第二阶段——过渡阶段操舵后，由于船舶出现向操舵相反一侧横移而使其运动方向发生改变，形成了漂角β。越来越明显的斜航运动将使船舶进入加速旋回阶段，同时伴有明显的降速。如图1—2（a）所示，该阶段中，船舶的旋回角速度、横移速度和漂角均逐步增大，水动力Fw的作用方向由第一阶段来自正前方，逐渐改

5、变为来自船首外舷方向。由于水动力FW作用点较重心更靠近船首，因而产生水动力转船力矩Mδ，方向与舵力转船力矩MJ一致，使船舶加速旋回；与此同时，随着旋回角速度的不断提高，又会产生不断增大的船舶旋回阻矩，从而使旋回角速度不断降低，角速度的增加受到限制。该阶段中船舶的运动特点是：1）船舶降速明显。其首要因素是船舶斜航时水动力Fw的纵向分力Fwx的增加，其次是舵力Pn的纵向分力Pnx，旋回运动产生的离心力Q的纵向分力Qx以及旋回中推进效率的下降。2）由反向横移变成向操舵一侧正向横移。原因是船舶在旋回中，随着漂

6、角β的增大，水动力Fw不断增大，而舵力却有所下降，以致FW的横向分力大于Pn的横向分力。3）船舶出现外倾并逐渐增大。其原因是舵力横向分力Pny、水动力横向分力Fwy以及旋回中产生的离心力的横向分力Qy作用于船舶垂直方向的不同位置，构成了力矩，从而使船舶由初始阶段的内倾变为外倾。如图1—2（b）所示。4）船舶加速旋回。2.第三阶段——定常旋回阶段随着旋回运动的不断发展，一方面，舵力的下降使舵力转船力矩Mδ减小，水动力Fw的作用点W随着漂角的增大不断后移，水动力转船力矩Mβ减小。另一方面，随着船舶旋回角速

7、度的增加，由阻止船舶回转的阻力Rf、Ra所构成的水阻力转船力矩Mf、Ma也同时增大。如图1—3所示，当漂角β增加到一定值时，作用于船体的诸力及其力矩达到平衡，即船舶进入定常旋回。该阶段中，船体所受合力矩为零，船舶旋回角加速度为零，转头角速度达到最大并稳定于该值，船舶降速达到最大值，外倾角、横移速度也趋于稳定。船舶以稳定的线速度、角速度作旋回运动，故又称第三阶段为稳定旋回运动阶段。不同载况的船舶进入定常旋回状态的时间也各不相同。空载船大约在转首60o左右，满载船大约在转首100o~120o左右进入定常旋

8、回阶段。图1—1图1—3图1—2一、旋回圈及其要素定速直航（一般为全速）的船舶操一定舵角（一般为满舵）后，船舶将作旋回运动，其重心所描绘的轨迹叫做旋回圈。在“船舶操纵性临时标准”中，将旋回圈定义中的试验速度规定为至少达到主机最大输出功率85%时所对应的速度的90%。旋回圈及其要素如图1—20所示。1.进距Ad（advance）进距是指开始操舵到航向转过任一角度时重心所移动的纵向距离。进距又称纵距，通常所说的进距是指航向转过90o时的进距。在此基础上，如再