船舶的旋回性能-船舶操纵.ppt

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1、第一节船舶的旋回性概述：旋回性是指定速直航的船舶操某一大的舵角后进入定常旋回的运动性能。旋回性是船舶操纵性当中极其重要的一种性能！一、船舶旋回的运动过程1、第一阶段（转舵阶段）船舶向一舷操舵后，保持或近乎保持其直进速度，同时开始进入基本沿原航向前进而船尾外移同时少量的向操舵一舷横倾的初始旋回阶段—反移内倾。N(δ)----舵力转船力矩F(w)-----水动力β-------漂角G-------重心V-------船速βPdGOMt1GP/2PNcosF---惯心力d/2Mt2PNcosGwV²/RcosRyPP’F=ma=mv2/RR无穷大时F=01．第一阶段——转舵阶

2、段出现降速和漂角但量都很小；旋回角速度不大，但旋回角加速度最大。重心向操舵相反方向少量横移，同时因舵力位置比重心位置低而出现少量内倾。特征：船速下降船舶重心反向横移船首朝操舵一侧偏转船舶内倾2、第二阶段（过渡阶段）操舵后随着船舶横移速度的和漂角的增大，船舶的运动逐渐偏离首尾面而向外转动，进入内倾消失，外倾出现并逐渐增大的加速旋回阶段—正移外倾。F(w)-----水动力不在首尾线上,产生漂角β增大;N(β)---水动力转船力矩;2．第二阶段——过渡阶段船舶的旋回角速度、横移速度和漂角均逐步增大。降速明显（斜航阻力增加）；由反向横移变成向操舵一侧正向横移；船舶由内倾变为外倾逐渐增大；

3、船舶加速旋回特征：船速继续下降船舶加快向朝舵一侧偏转船舶重心开始正向横移船体开始外倾3、第三阶段（定常旋回）随着旋回阻尼力矩的增大，当船舶所受的舵力转船力矩N(a)、漂角水动力转船力矩N(B)和阻尼力矩N(r)相平衡时，船舶的旋回角加速度变为零，船舶的旋回角速度达到最大值并稳定于该值，船舶将进入稳定旋回阶段。—定常旋回。RaRfRf、Ra---水阻力N(r)---水阻尼力矩3．第三阶段——定常旋回阶段当漂角增加到一定值时，作用于船体所受合力矩为零，进入定常旋回运动。空船约在转首60°左右，满载约在100°~120°左右进入定常旋回阶段。特征：船舶以固定漂角作匀速圆周运动船舶处于

4、相对稳定的外倾二、旋回圈的大小及其要素概念：定速直航(一般为全速)的船舶操一定舵角(一般为满舵)后，其重心所描绘的轨迹叫做旋回圈(turningcircle)。1．表征旋回圈大小的几何要素1)进距(advance)进距也称纵距，是指从操舵开始到船舶的航向转过任一角度时重心所移动的纵向距离。通常，旋回资料中所说的纵距，特指当航向转过90°时的进距，并以Ad表示之，它大约为旋回初径的0．6～1．2倍。AdmaxTrAdDTTrmaxreachDSternkickGGGGGGGβ2)横距(transfer)横距是指从操舵开始到船舶的航向转过任一角度时船舶重心所移动的横向距离。通常，旋回

5、资料中所说的横距，特指当航向转过90°时的横距，并以Tr表示之，它大约为旋回初径的一半。3)旋回初径(tacticaldiameter)旋回初径是指从操舵开始到船舶的航向转过180°时重心所移动的横向距离，并以DT表示之。它大约为3～6倍的船长。4)旋回直径(finaldiameter)旋回直径是指船舶作定常旋回时重心轨迹圆的直径，亦称旋回终径，并以D表示之，它大约为旋回初径的0．9～1．2倍。5)滞距(reach)亦称心距。正常旋回时，船舶旋回直径的中心O总较操舵时船舶重心位置更偏于前方。滞距是该中心O的纵距，并以Re代表之，大约为1～2倍船长，它表示操舵后到船舶进入旋回的“滞

6、后距离”，也是衡量船舶舵效的标准之一。6)反移量(kick)反移量亦称偏距，是指船舶重心在旋回初始阶段向操舵相反一舷横移的距离。通常，该值极小，其最大量在满载旋回时仅为船长的1％左右。但操船中应注意的是，船尾的反移量却不容忽视，其最大量约为船长的1／5～1／10，约出现在操舵后船舶的转头角达一个罗经点左右的时刻。反移量的大小与船速、舵角、操舵速度、排水状态及船型等因素有关，船速、舵角越大，反移量越大。2、描述船舶旋回运动状态的运动要素1)漂角(driftangle)船舶首尾线上某一点的线速度与船舶首尾面的交角叫做漂角，如左图所示。船舶在首尾线上不同点的漂角是不同的，在船尾处，由于

7、其横移速度最大，因此漂角也最大。但通常所说的漂角是指船舶重心处的线速度Vt与船舶首尾面的交角，也就是船首向与重心G点处旋回圈切线方向的夹角，用B表示之。一般船舶的漂角大约在3°～15°之间。2)转心(pivotingpoint)及其位置旋回中的船舶可视为一方面船舶以一定的速度前进，同时绕通过某一点的竖轴而旋转的运动的叠加，这一点就是转心，通常以P代表之。船舶操舵旋回时，在旋回的初始阶段，转心约在重心稍前处，以后随船舶旋回不断加快，转心随着旋回中的漂角的增大而逐渐向船首方向移动；当