旋回性及舵效ppt課件.ppt

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1、4.3旋回性及舵效航運(yùn)學(xué)院陳厚忠2021/9/191武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院4.3.1旋回圈、要素及影響因素4.3.1.1旋回圈的概念定速直航（一般為全速）時(shí)，操一定舵角（一般為滿(mǎn)舵）后，其重心G的運(yùn)動(dòng)軌跡叫做旋回圈。2021/9/192武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院1、旋回運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段第一階段（轉(zhuǎn)舵階段/機(jī)動(dòng)階段/反向橫移內(nèi)傾階段）：開(kāi)始轉(zhuǎn)舵～舵角到位（一般約8~15s）第二階段（過(guò)渡階段/漸變階段）：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)起～定常旋回時(shí)止第三階段（穩(wěn)定階段/定常旋回階段）：不同載況的船舶進(jìn)入定常旋回狀態(tài)的時(shí)間也各不相同?？蛰d船大約在轉(zhuǎn)首60°左右，滿(mǎn)載船大約在轉(zhuǎn)首100°～120°左右進(jìn)入定常旋回

2、階段。2021/9/193武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院（1）第一階段的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：船速下降反向橫移，瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心在操舵相反的一側(cè)?；剞D(zhuǎn)角加速度為正，船首有朝操舵一側(cè)偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，內(nèi)傾．．2021/9/194武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院(2)第二階段的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)漂角逐漸增大，船速繼續(xù)下降船舶重心由反向橫移變?yōu)檎驒M移，正向橫移速度逐漸增大。漂角水動(dòng)力矩增大，回轉(zhuǎn)阻矩增大水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩＋舵壓力轉(zhuǎn)船力矩＞回轉(zhuǎn)阻矩船舶加快向操舵一側(cè)偏轉(zhuǎn)，但角加速度逐漸減小船體由內(nèi)傾變?yōu)橥鈨A．2021/9/195武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院外傾原因：船體斜航時(shí)受到水動(dòng)力的作用；另外船舶回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了慣性離心力；這兩個(gè)力都是有助于船舶外

3、傾的；而且作用力矩較大。舵壓力的分量是阻礙船舶外傾的，但作用力矩較前二者為小。各力的作用點(diǎn)不在同一平面上，綜合作用使得船舶由內(nèi)傾變?yōu)橥鈨A。2021/9/196武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院(3)第三階段運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)漂角達(dá)最大，保持不變旋回角加速度為0，角速度達(dá)最大值，并保持不變船舶線(xiàn)速度值不變水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩＋舵壓力轉(zhuǎn)船力矩=回轉(zhuǎn)阻矩船體外傾角不變．2021/9/197武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院2、旋回時(shí)間船舶旋回360°所需時(shí)間與排水量最密切。萬(wàn)噸滿(mǎn)載，快速滿(mǎn)舵旋回一周約6min。越大型船旋回時(shí)間約12min甚至更長(zhǎng)。2021/9/198武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院3、旋回中的降速降速原因船體斜航（存在β

4、角）時(shí)阻力增大舵阻力增加，離心力的分力消耗了螺旋槳推力螺旋槳工況變化，轉(zhuǎn)速下降，推進(jìn)效率降低一般從操舵開(kāi)始到船首轉(zhuǎn)過(guò)90°左右船舶進(jìn)入定常旋回后，速度不再下降。旋回性能好的（DT/L=3）可降速40%～50%；超大型油船降速幅度可達(dá)65%Vs；2021/9/199武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院4、旋回中的橫傾內(nèi)傾時(shí)間較短，外傾時(shí)間長(zhǎng)；操舵時(shí)間越短，θmax越大;最大外傾角為定常外傾角的1.2～1.5倍；一般貨船滿(mǎn)載旋回時(shí)的外傾角約3°～5°；船速越高、旋回圈越小、初穩(wěn)性高度越低，定常外傾角越大；高速船，大于30kn，定常外傾角可達(dá)12°～14°；有較大外傾角時(shí)，切忌急回舵或操反舵。202

5、1/9/1910武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院4.3.1.2旋回要素1、旋回圈幾何要素2021/9/1911武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院反移量尾反移量2021/9/1912武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院縱距（進(jìn)距）Advance：特指當(dāng)航向改變90°時(shí)重心沿原航向的縱向移動(dòng)距離。Ad≈(0.6～1.2)DT。該值越大，表明船舶對(duì)操舵反應(yīng)越遲鈍，即應(yīng)舵慢。橫距Transfer：特指當(dāng)航向改變90°時(shí)重心橫向移動(dòng)距離。Tr≈0.5DT。該值越小，則回轉(zhuǎn)性越好。反移量（偏距）kick：船舶重心在操舵后向操舵相反方向橫移的最大距離。（船首偏轉(zhuǎn)一個(gè)羅經(jīng)點(diǎn)左右）K重心≈1%L；K船尾≈（10%～20%）L船速、舵角越

6、大，反移量越大。2021/9/1913武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院旋回初徑（tacticaldiameter）：是指從操舵開(kāi)始到船舶航向轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)重心所移動(dòng)的橫向距離。常用相對(duì)旋回初徑表示旋回圈大小。DT≈（3～6）L相對(duì)旋回初徑＝DT/L（定常）旋回直徑（finaldiameter）：定常旋回時(shí)重心軌跡圓的直徑。D＝（0.9～1.2)DT滯距（reach）：船舶重心至定常旋回中心的縱向距離。Re≈（1～2）L可衡量船舶舵效2021/9/1914武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院2、運(yùn)動(dòng)要素——漂角2021/9/1915武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院漂角的變化規(guī)律：船尾最大，船首較?。灰话愦暗钠羌s為3

7、°～15°，超大型船舶可達(dá)20°或25°；漂角越大，旋回直徑越小，旋回性越好；2021/9/1916武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院3、運(yùn)動(dòng)要素——轉(zhuǎn)心2021/9/1917武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院轉(zhuǎn)心處橫移速度與漂角為0；漂角增大過(guò)程中，轉(zhuǎn)心P向前移動(dòng)；定常旋回時(shí)，轉(zhuǎn)心固定在首柱后（1/3～1/5）L處，或重心前（1/3～1/6）L處；旋回性能與轉(zhuǎn)心位置的關(guān)系：旋回性越好、漂角越大，則P越近船首。GP＝Rsinβ船舶后退，P在重心后。2021/9/1918武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院4.3.1.3影響旋回圈的要素