船舶旋回运动课件.ppt

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1、一．船舶回转运动的方程达朗贝尔定理：作用于任意物体上的力与力矩与该物体的惯性力和惯性矩平衡。假定条件：若船舶仅作平面（三维）回转运动，它所受的力分为非惯性力和惯性力；所受力矩分为非惯性力矩和惯性力矩。力和力矩的方向：与推力方向相同的纵向力为正（+），相反方向的为负（—）；与转舵方向相同的横向力和力矩为正（+），相反方向为负（—）。3.2船舶回转运动1．船舶所受的非惯性力和力矩（1）螺旋桨所受的推力。（2）舵压力和转船力矩。（3）船体在某一漂角下的水动力和转船力矩（4）船体回转运动后出现的阻尼力、阻尼力矩阻尼力：，阻尼力矩：综合（1）~（4），船舶平面回转运动受到的总的非惯性

2、力及总的非惯性力矩为：2．船舶产生的惯性力和惯性矩船舶回转运动曲线的切线方向上，因速度变化产生：惯性离心力——惯性力——将惯性力和惯性离心力分解在、轴上得：绕轴的惯性矩为：3．船舶非定常回转运动时的运动方程根据达朗贝尔定理，即：将以上各式代入并整理得：二．船舶旋回的运动过程1．机动阶段（反向横移内倾阶段）：开始转舵——船首开始转动运动参数：∵，∴运动方程简化为：运动特征：（1）船速下降，∵，为负加速度。（2）反向横移，即船舶重心有向操舵相反一侧横移的趋势。∵，为负的曲率半径，瞬时回转中心在操舵相反的一侧。（3）船首有朝操舵一侧偏转的趋势，∵，即回转角加速度为正。（4）船舶朝

3、操舵一侧横倾（内倾），∵舵力位置较船舶重心位置低。2．变化阶段（过渡阶段、渐变阶段）：回转运动时起——定常旋回时止运动参数：∵船舶初始漂角很小,所以，∴,。运动方程简化为：运动特征：（1）船速继续下降，∵，仍为负加速度。（2）船舶加快向操舵一侧偏转。∵，即回转角加速度仍为一正值且比机动阶段要大。水动力转船力矩仍大于回转阻矩。（3）船舶重心由反向横移变为正向横移。因为：（4）船体由内倾变为外倾。由于船舶作回转运动，船体这个机翼体斜航时受到水动力的作用；另外船舶回转时产生了惯性离心力和船体自身的惯性力，其合力为；这两个力都是有助于船舶外倾的，而且作用力矩较大。舵压力的分量是阻碍

4、船舶外倾的，但作用力矩较前二者为小。各力的作用点不在同一平面上，综合作用使得船舶由内倾变为外倾。船舶回转后，出现了水阻尼力、，当时，，，船舶就做匀速定常回转运动，即进入了下一阶段——稳定阶段（定常旋回steadyturning阶段）。3．稳定阶段（圆航阶段）：船舶作圆周运动时起——运动参数：，，；，，，运动方程简化为：运动特征：（1）船舶以一定的漂角作匀速圆周运动，即，；（2）船舶处于相对稳定的外倾状态。三．旋回圈（turningcircle）及其要素船舶旋回圈——船舶全速、满舵作回转运动时，船舶重心的运动轨迹。旋回圈几何特征：——最初重心除继续前移外，同时反向横移；——随

5、后变成瞬时曲率半径逐渐减小的螺旋线；——当航向改变量之后，进入定常回转运动，曲率半径为定值。1．纵距（进距）Advance—：指船舶自操舵起，至航向改变某一角度时止重心所移动的纵向距离。通常，旋回资料中的纵距，特指当航向改变900时重心沿原航向的纵向移动距离。纵距的大小可以用来表征船舶回转性和跟从性，，即回转性好；船舶在操舵后进入新的稳定运动状态快，即跟从性好。操纵应用：两船的纵距之和可以用来推算对遇时的最晚施舵点。最大纵距：2．横距Transfer—：指船舶自操舵起，至航向改变某一角度时止重心所移动的横向距离。通常，旋回资料中的横距，特指当航向改变900时重心横向移动距离

6、。最大横距：3．反移量（偏距）kick—（亦记作）：船舶重心在操舵后向操舵相反方向横移的最大距离。当满舵操纵后船首偏转一个罗经点左右的时刻：重心处，；船尾处sternkick，。（1）航行中有人落水，立即在落水处操同侧舵，船尾由于kick作用，向外侧摆出，使螺旋桨不致伤害落水人员。（2）在航行中发现前方近距离内有障碍物（如小船），先采用小角度避航（或采用大舵角避航），当估计船首已能让过时，立即用大舵角取反舵，从而使船尾受kick影响，向外侧摆出，即可安全避开障碍物。反移量在操纵中的应用：（3）在两船相遇中，由于两船距离很近，若两船同时操舵避让，两船可能突然靠拢而发生碰撞，这

7、正是两船同时产生反横距的结果。（另外还有船吸作用）（4）在横移驶靠码头（或他船）时，在靠离泊作业及避碰时，应充分利用kick。（5）内河船在狭窄航道中回转时，反横距也是一个重要参数。亦称战术直径，是军舰回转性的重要指标。是指从操舵开始到船舶航向转过1800时重心所移动的横向距离。4．旋回初径（tacticaldiameter）5．（定常）旋回直径（finaldiameter）：，是指船舶作定常旋回时重心轨迹圆的直径。判断回转性的好坏，可以依据：民用船较好，；驱逐舰较差，。6．滞距（reach）：滞距表示操舵后到船舶