船舶旋回性解析课件.ppt

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1、船舶操纵薛满福第一章船舶操纵性能第一节船舶旋回性第二节航向稳定性和保向性第三节船舶的变速运动性能第四节船舶操纵性试验变向性能概述船舶旋回运动过程分析旋回圈的大小及其要素影响旋回圈大小的因素旋回圈要素在实际操船中的应用第一节船舶旋回性一、变向性能概述1.旋回性定速直航的船舶操某一大舵角后进入定常旋回的运动性能称为船舶的旋回性能，它是衡量船舶回转运动所占最小水域范围大小的性能指标。2.初始回转性初始回转性是指操中等舵角时船舶航行单位距离内航向角变化大小的性能，或在给定航向角变化量时船舶所航行的距离长短的性能。单位距离内

2、航向角变化大或给定航向角变化量时船舶所航行的距离短，称初始回转性好，反之则初始回转性差。旋回性与初始回转性的区别两者都是船舶的操纵性能之一，但评价船舶运动性能的目的不同，旋回性评价船舶运动所占用的最小水域，而初始回转性是评价船舶改变航向的效率，即船舶航向对操舵的反应能力。两者实质上都是船舶改变航向的性能，只是所用舵角不同，旋回性比初始回转性的变向效果更好，但在船舶正常航行过程中，除非紧急情况，很少用满舵(或大舵角)进行变向操纵3.首摇抑制性首摇抑制性能是指船舶进入旋回状态，角速度达到一定时向旋回相反方向操舵，船首向

3、对舵的反应能力的性能，即指操反舵后船首向对舵的响应迅速程度的性能。如果船首向很快就能响应舵的转动，我们称其首摇抑制性好，反之，首摇抑制性差。例如，在标准Z形操纵试验中的“超越角”越小，首摇抑制性能越好，反之，首摇抑制性差。二、船舶旋回的运动过程船舶以一定航速直进当中操某一舵角并保持之，船舶将进入旋回过程。1.第一阶段转舵阶段指从转舵开始到舵转至规定角度为止，时间很短，通常船舶不超过15s。1）受力特点船舶操舵后，由舵角引起横向力和力矩，使船产生横向加速度和回转角加速度。2）运动特点（1）船舶产生一定的漂角斜航；（2

4、）船尾出现明显外移；（3）转心P在船首附近，也可能在首尾线延长线上；（4）降速不明显；（5）船舶还将因舵力位置较船舶重心位置低而出现少量的向操舵一舷的横倾（内倾）。内倾角大小与船舶初稳性GM值、所操舵角及船速有关2.第二阶段操舵后，随着船舶横移速度与漂角的增大，船舶的运动速度矢量将逐渐偏离首尾面而向外转动，越来越明显的斜航运动将使船舶的旋回运动进入加速旋回阶段。1）受力特点水动力力矩N(β)与舵力转船力矩Nδ相辅相成，使船舶产生较大的角加速度，但在初始阶段，船舶的转动角速度还比较小；随着角速度的不断提高，船舶旋回的

5、阻尼力矩N(r)不断增大，角加速度逐渐降低，从而使角速度的增加受到限制。由于船舶斜航阻力增加、螺旋桨推进效率降低等方面的原因，船舶降速明显。随着船舶旋回角速度的增大，船舶由于受旋回离心惯性力（矩）的作用，船舶的横倾由内倾转变为外倾。2）运动特点（1）随漂角的增大，船舶旋回不断加快;（2）转心由船首方向逐渐后移；（3）角加速度渐次降低，并逐渐向定常旋回阶段过渡；（4）斜航中船舶降速加剧；（5）由于作用在船体的横向水动力超过舵力，内倾消失，并且因横向摇摆惯性的存在将产生最大的外倾角，最大外倾角一般为定常外倾角的1.2～

6、1.5倍。旋回中船舶出现的横倾是一个应予注意的不安全因素，尤其是航速较高的船舶。当船舶在旋回中一旦产生较大的外倾角时，切忌急速回舵或操相反舷舵，否则会进一步增大外倾角，威胁船舶的安全。3.第三阶段随着旋回阻尼力矩的增大，当船舶所受的舵力转船力矩Nδ、漂角水动力转船力矩N(β)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，因此该阶段也称为定常旋回阶段。1）受力特点船舶所受各力之合力为零；作用于船舶的各力矩之和为零。2）运动特点（1）船舶的旋回角加

7、速度为零，旋回角速度恒定不变；（2）船舶旋回中漂角趋于稳定并保持定值，一般船舶的旋回运动中重心处的漂角大约在3º～15º之间。漂角越大的船舶，其旋回性越好，超大型船舶较一般货船的方形系数值较高，长宽比较低，有着较好的旋回性，它在定常旋回中的漂角也较大，最大可达到20º左右。（3）转心P逐渐稳定，对于不同船舶而言，该点的位置大约在离船首柱后1/3～1/5船长处。船处于后退中，转心位置则在船尾附近。对于不同船舶而言，旋回性能越好、旋回中漂角β越大的船舶，其稳定旋回时的转心P越远离船中。（4）由于船舶旋回惯性离心力矩的作

8、用，横倾达到最大外倾角后，船舶经过1～2次摇摆，最后稳定于某一定常外倾角θ上。船舶旋回中定常外倾角θ的大小与船速、所操的舵角、船舶的旋回性能和船舶的初稳性高度GM等有关，船速越高、船舶的旋回直径越小、船舶的初稳性高度越低，定常外倾角θ越大。（5）船舶的横移速度、线速度固定不变。一般从操舵开始到船首转过90º左右船舶进入定常旋回后，速度不再下降。减速的幅度与旋