船舶操纵性_第0章绪论

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1、HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学船舶工程学院本科生专业基础理论课程船舶操纵性哈尔滨工程大学船舶工程学院绪言一、船舶操纵性的概念船舶操纵性:是指船舶借其控制装置来改变或保持其运动速率、姿态和方向的性能。船舵螺旋桨速率姿态方位启动、加速、减速、停车保持航向、航迹、位置回转、规避良好的操纵性包括两个方面：方便、稳定地保持（稳定性）迅速、灵活地改变（机动性）哈尔滨工程大学船舶工程学院学习船舶操纵性的目的意义：船舶的重要性能分为：快速性稳性耐波性操纵性抗沉性船舶的重要性能之一（1）操纵性好

2、的船在战斗中可以灵活地运动，占据有利阵位，发扬火力，打击敌人和规避敌人火力的攻击。（2）航向稳定性不好的船在航行中容易左右偏航，增加航行阻力和航程、从而增加油耗和延长航行时间。研究船舶操纵性的目的：掌握船舶操纵运动规律，建立船舶操纵性标准和完善的操纵性计算、试验方法，研究船形等对操纵性的影响，满足、改进船舶操纵性。船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等

3、原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：船舶因操纵性等原因造成的事故触目惊心：哈尔滨工程大学船舶工程学院现代海运的特点：a．航行密度大；b．航行速度高；c．船舶大型化、专门化；d．操纵性计算书和试验报告已成为船舶必备的重要文件；e．“船舶操纵性标准的制定”（国际海事组织IMO）。操纵困难、事故频繁、损失巨大，因操纵性原因而导致碰撞和触礁的约占失事船总吨位的48%哈尔滨工程大学船舶工

4、程学院人类利用各种操纵装置来控制船舶的运动已经有很长的历史（公元前我国劳动人民就已学会使用舵）。但是，船舶操纵正式成长为一门学科还是很年轻的。剡木为楫：篙、桨、橹：舵：在帆船时代有了舵甚至可以逆风航行，19世纪后，风帆由蒸汽和柴油机动力所代替，而舵一直延用至今。二、船舶操纵性研究的发展过程哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨工程大学船舶工程学院摇橹哈尔滨工程大学船舶工程学院在中国人发明了船尾舵后的很长时间内，船舶操纵技术和舵设计主要根据经验，很少进行理论分析。直至1860年，船舶操纵性设计还局限于选择舵的尺寸和形状，并

5、把舵布置于船首及船尾长度当作船宽的函数，这一原则在20世纪的拖船舵设计中仍在应用。1860年开始实船及模型回转试验研究船舶的操纵性。1912年，W.Hovgaard绘制了根据船、舵主尺度即可确定定常回转直径所必需的系数图谱。试验研究方面：哈尔滨工程大学船舶工程学院1944年，Kemf（肯普夫）提出用Z形操舵试验结果来评价船舶操纵性。1952年，Diedene(迪唐纳)提出了螺旋桨试验，后由Bech(比奇)发展为逆螺旋试验。一般可以利用操舵自航试验可以求取船舶的操舵下响应，另外也可利用拘束模型试验求取操纵运动方程中的

6、全部水动力系数，从而分析船舶的运动。旋臂试验：20世纪40年代末50年代初，巴黎水池、戴维逊实验室、泰勒水池、英国海军水池等等。试验研究方面：哈尔滨工程大学船舶工程学院50年代末，Gortler和Goodman设计出了约束船摸的试验设备——平面运动机构。类型：水平型、垂直型特点：小振幅——线性水动力大振幅——线性与非线性水动力试验研究方面：哈尔滨工程大学船舶工程学院理论研究方面：J.Pollard和A.Dudebout在他们1885年著作《船舶原理》中提出船舶回转运动。1922年N.Minorsky发表了题为“自动

7、操纵物体的航向稳定性”一文。德国人W.Kucharshi在1932年发表的“关于船舶操纵性理论”一文是把船舶当作机翼来处理的首批文章。随后，1938年，Weinblum（文伯伦）将飞艇操纵性理论引入船舶操纵中，首先建立了有效的数学研究方法。1939年，巴辛利用里雅普诺夫的稳定性理论解决了船舶航行稳定性问题。二、船舶操纵性研究的发展过程哈尔滨工程大学船舶工程学院理论研究方面：1946年，Davidson（戴维逊）导出船舶运动方程，用一般稳定性理论阐明了船舶操纵的运动稳定性与回转性的相互矛盾又相互制约的关系，提出了回转

8、性指数与航向稳定性指数，奠定了理论基础。1967年，Abkowitz(阿伯科维兹)严格推导了整体型方程，并以Taylor级数表示，将船、桨、舵作为一体来考虑。1977年，日本人提出MMG方程，以船、桨、舵单独的水动力为基础，再加上它们的相互干扰。二、船舶操纵性研究的发展过程哈尔滨工程大学船舶工程学院随着计算机的进步，船舶操纵性的数值预报有了很大发展，一方面用