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　　1、操纵性船舶操纵性定义及研究内容操纵性：船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能。即船舶能保持 或改变航速、航向和位置的性能。研究内容：航向稳定性、回转性、转首性及跟从性、停船性能。船舶附加质量的含义及与物理质量比例的大致范围附加质量：附加惯性力与船的加速度成比例，其比例系数称为附加质量。（作不 定常运动的船舶，除了船体本身受到与加速度成比例的惯性力外，同时船体作 用于周围的水，使之得到加速度，根据作用与反作用原理，水对船体存在反作 用力，这个反作用力称为附加惯性力。）附加质量：叫2（0.050.15） m 叫2叫2（0.91.2） m附加惯性矩 Jxxe（0.050.15） Izz Jy

　　2、y2（12） Izz Jzzfyy I 是质量惯性矩漂角、航向角和水动力中心的含义漂角：船舶重心处的速度矢量尸与x轴正方向的交角称为漂角B。并规定速度矢量转向x轴顺时针方向为正。航向角：船首指向的方向和船舶在水面上的线动坐标系统速度转换到大地坐标系统公式：X = X ocos +匕sinY - Y cos - X sin 5、线性水动力导数Yv,Nv,Yr,Nr的物理意义水动力的位置导数Yv是一个较大的负值。水动力力矩的位置导数Nv是一个不大的负值。指的是v引起的升力系数/力矩系数水动力的旋转导数Yr的绝对值不是很大，其符号由船型决定，可正可负。水动力矩的旋转导数Nr是一个

　　3、很大的负值。指的是r引起的水动力系数/水动力矩系数6、线/角加速度水动力导数的物理意义及数值大小判断水动力的线加速度导数Y是一个相当大的负值。指的是附加质量v水动力矩的线加速度导数N是一个不大的数值，其符号取决于船型。指的是由V引起的附加惯性力矩系数水动力的角加速度Y是一个较小的值，其符号取决于船型.r水动力矩的角加速度导数N是一个很大的负值。指的是回转加速度：引起r的船舶附加惯性力系数/惯性力矩系数7、野本方程及物理意义野本方程：T r +r=K6物理意义6：船舶的惯性力矩、阻尼力矩和舵力矩的作用下，进行的缓慢转，首运动，可以用下列式子近似表示：Ir +N r=M6 N为船舶回转中的阻 尼力

　　4、矩系数，I为船舶回转中的惯性力矩系数，M为舵产生的转首力矩系数。 T=I/N,K=M/N由此可知，T是惯性力矩系数与阻尼力矩系数之比，T值大， 表示船舶运动过程中收到的惯性力矩大，阻尼力矩小。而K是舵转首力矩系 数与阻尼力矩系数之比。K值大，表示舵产生的转首力矩大，而阻尼力矩小。8:稳定性衡准数,位置力臂和阻尼力臂表达式答:稳定性衡准数C = YvNr-Nv(Yr-mu) C0表示船舶具有直线可以保证船舶拥有合理的转首性。17、菲尔所夫船舶定常回转速降估算公式，= 危* 匕是回转初速，回转直径越小，回转时漂角就越大，则回0.转速降就越大。18、船舶回转过程中横倾变化的基本特征及

　　5、近似计算公式基本特征：先内倾后外倾 近似估算公式：疽1.1导（zg -d19、船舶操纵性试验种类和实验目的回转试验：测量船舶回转圈，从而确定船舶回转时的各要素Z性操纵试验：测定回转性指数K和跟从性指数T螺线试验、逆螺线试验、回舵试验：评价船舶的直线、船舶操纵性暂行标准规定的操纵性衡准（1）回转能力（2）初始回转能力（3）偏航修正和航向保持能力（4）停船能力21、舵设计时偏重回转性还是稳定性的设计依据可以采用系数 气=旬 作为初步考虑的依据气 N9时，舵设计应偏重回转性要求s W7时，要侧重稳定性的要求。22:舵设计的主要内容。答：舵的数目和形式的选择。舵的尺度和形状的设计。舵力及多杆

　　6、扭矩计 算和舵机功率估算。23作用在舵上的无因次水动力系数物理含义。（画图）答：升力系数Cy，阻力系数Cx，法向力系数Cn，切向力系数Ct，水动力合力系 数C，水动力矩系数Cm。在机翼理论中，以升力系数、阻力系数和压力中心系 数Cp与攻角a的关系曲线来全面表达其水动力性能。24；敞水舵水动力性能曲线的解读。在某一攻角范围内，升力系数Cy随攻角a的增大而增加。当a较小时，Cy与a 呈线性关系：随着a的增大，舵上水流在弦向叶背上某点开始分离，Cy与a不 再保持线性关系。随着攻角的继续增加，水流分离的范围扩大，系数Cy随增加 更慢。当舵叶背上水流产生大面积分离时，Cy迅速下降，这种现象称为失速， 对

　　7、应的攻角为失速角，用 宜表示。25：不同展弦比的升力特点。展弦比大，小攻角升力系数大，失速角小；展弦比小，小攻角升力系数小，失 速角大。26.舵设计时通常采用的剖面形状、展弦比和叶厚比。舵设计展弦比为1.52,厚度比：典型桨是0.150.18, 一般取0.120.18我国内 河船是0.18024剖面形状为NACA型和茹可夫斯基型。27：舵设计时需要船舶设计师做的主要工作？用于舵设计的Cy、Cp曲线展弦比换算，把曲线展弦比换算成实际入对应的 Cy、Cp曲线船桨后舵水动力计算根据水动力计算结果进行舵机扭矩计算。28：改善船舶操纵性的有效措施提高直线稳定性，增加中纵剖面尾部面积，中纵剖面面积形心后移

　　8、，最好使形 心处于重心之后。例如：增加呆木，增加尾倾，切去前锺，前倾首柱实践表明 中横剖面面积和船尾形状的微小变动都对船舶操纵性有明显的影响耐波性船舶摇荡主要类型横摇、纵摇、垂荡风浪要素：风速，即在水面规定高度上风的前进速度；风时，即稳定状态的风 在水面上吹过的持续时间；风区长度，即风接近于不变的方向和速度在开敞水 面上吹过的距离风浪种类：风浪、涌浪、近岸浪平稳随机过程和各态历经性的相关论述定义随机过程的统计特性有两种方法：横截样集的统计特性和沿着样集的 统计特性。考虑波面升高的横截样集的统计特性。取固定的时刻 扯t1，则在每 一个现实上得到一个相应的数值，组成一组随机变量，代表t1时刻的横截

　　9、样集 的一个现实，横截样集中的每一现实的统计特性是不同的，他们是时间的函数， 如果横截样集中每一现实的统计特性不随时间转移而变化，则称这种随即过程 为平稳随机过程。在造船工程中，通常把风浪和由此引起的船舶运动等都看成 平稳随机过程。迅速增长或衰减的海面不能认为是平稳随机过程 各态历经性对于平稳随机过程，当样集中每一个现实求的的统计特性都是相等的，而 且样集在任意瞬间所有统计特性等于在足够长时间间隔内单一现实的所有统计 特性，满足这样条件的平稳随机过程成为具有各态历经性，具有各态历经性的 平稳随机过程是风浪和船舶摇荡运动及其他性能统计分析的基本假定规则波：波面可以用简单函数表达的波浪.。余弦波：

　　10、波形轮廓是余弦曲线的 规则波。Cw = 2 A波高为波幅的两倍，波幅C A波峰或波谷到静水面间的垂向距离 圆频率3：轨圆运动的周期为波浪周期，轨圆运动的角速度为波浪圆频率深水条件下波长、周期、波速之间的关系T = 2r0.8u兀人=1.56T2 C = 1.25寸人g史密斯效应：在深水中，由波浪引起的压力变化与轨圆半径的变化具有相同的 规律，即随着水深的增加，压力变化以指数规律衰减。波浪能量与波幅之间的关系E = 1 pgQ 22 a三一平均波幅又叫有义波幅，他是把侧得的波幅按大小依次排列，取最大1/3 的平均值。有义波幅接近海上目测的波幅，通常用于衡准风浪大小。风浪谱密度的使用以及使用条件（

　　11、366）已知风浪谱密度和频率响应函数，求船舶运动等的谱密度。已知风浪谱密度和由测量分析中得到运动的谱密度，从而可以求得频率响应函 数。在某一海区用已知频率响应函数的船舶，测量其运动谱密度，从而可以得到该 海区的风浪谱密度。谱密度函数的数字特征：0、2、4阶矩及谱宽参数物理意义。谱密度对原点的n阶矩，表明谱密度对原点的分布情况，和力学中表征分布的矩有相同的意义：n=0 m=jS （仞加 * 2 0次矩是位移的方差0n=2 m =rmS （）d = b 22次矩是速度的 方差 n=40尤m4 =f4S （仞加=64次矩是加速度的方差e =匚国20*血0血4当e =0或接近0时风浪中的能量相对集中，

　　12、谱密度曲线窄而高，谱密度只分布 在很窄的频率范围内，存在明显主频率，称为窄带谱。窄带谱对应的随机过程 的幅值服从瑞利分布时间历经如图2-9，幅值作缓慢变化。当 =1或接近1时，谱密度曲线宽而低，成为宽带谱。宽带普对应的随机过程的幅值是具有平均值为0的正态分布，时间历经如图2-9所示，它相当于一些高 频低波幅波浪叠加于另一低频高波幅波浪的情况。了解线性系统、傅里叶变换、响应幅值算子、（RAO）概念（366）一系统若响应是可叠加的和齐次的，则该系统成为线性系统。如果系统的可叠 加性和齐次性不随时间而变，则称该系统为时间恒定的线性系统。解决船舶在 不规则波中的运动问题，一般都假定船舶是时间恒定的线、系统。频率响应函数是脉冲响应函数的傅里叶变换。对于线性系统，输出的谱密度等于输入谱密度乘以系统的响应幅值算子（RAO） X0 = H（jW）表示正弦输入对正弦输出的幅值比，其平方H（jw）2称为响应幅值算子RAO遭遇频率和周期的计算公式Te=* /(C-Vcos P )、 e=-狎 CS .V(m/s)船舶摇荡运动的频率响应函数的理解丫。() = 土竺 式中分子代表输出，是船舶摇荡值(横倾角、纵倾角、或升A2兀。沉距离)；分母代表输入，是波浪的波幅，波幅可由a =十中波倾角替换，0 人则频率响应函数为Y (o)=氏=土 竺=匚 竺K，代表遭遇频率 帖 G a g a g e TOC o 1-

　　14、5 h z 船舶摇荡预报工作的一般程亩0根据航区的特点和气象条件，确定估计海区的三一平均波高或风速，选取相 应的谱密度公式Y(o )确定频率响应函数夹 。计算摇荡谱密度对原点的n阶谱矩皿,其中n=0、2、4m =技0 nY (o )S (o)don 0 e ye 。计算谱宽参数 2计算谱宽修正后的方差m 0 = (1 - ) m0，如果0.4，不修正计算横荡的统计特性。水质点m的合力沿着波面的法线方向，此合力称为表现重力。a = a，m0是有效波倾角的幅值，称为有效波倾，它代表对船舶整个m09 0水积起作用的波倾；9是有效波倾系数，9应小于1，它是船体形状、 船宽与波长比、吃水和重心位置等

　　15、的函数，也是波浪频率o的函数。影响横摇固有周期的因素及计算式横摇固有周期:寸尹D:船的排水量h:船的初稳性高XX穿的固有周期：T =史。影响因素：排水量、初稳性高、以及船舶对纵轴ox的总惯性矩Ixx包含实际惯 性矩和附加惯性矩。横摇阻尼力矩系数、衰减系数、横摇调谐因素、无因次衰减次数，放大因数 横摇阻尼力矩系数：由横摇自由运动试验得到阻尼系数。u =尹（s-1）称为衰减系数，它表征阻尼和惯性对横摇衰减影响的程度。 XX气=?=T称为横摇调谐因数，它等于波浪的频率与横摇固有频率之比。旦=栏称为无因次衰减次数，他表征了阻尼，惯性和复原力矩对横摇的影响，是表征横摇性能的又一重要参数。吃表示横摇幅值与

　　16、有效波倾之比，称为放大因数，它表征了船舶在规则波 中横摇大小的程度。船舶的主要减摇装置及效果舭龙骨减摇鳍它是减摇效果最好的主动式减摇装置，设计的好的减摇鳍在 任何情况下都可以使横摇幅值保持在3之内。减摇水舱，分为主动式和被动 式两种，主动式水舱的效果很好，设计的好的被动式水舱可以使横摇幅值减小 一半左右。减摇效果的比较：减摇鳍主动式水舱被动可控式水舱被动式水舱用流体力学理论研究纵摇问题时做的基本假定。假设船舶是一个刚体，忽略它的弹性变形。不考虑水的粘性和可压缩性 假定作用在船体上的是微幅规则波假定船舶摇荡的幅值是微小的。纵摇、横摇、垂荡周期和无因此衰减系数的比较。纵摇和垂荡的固有周期是接近的，

　　17、这里指的固有周期实际上是在静水中的自由 摇荡周期，对于一般船型大约在25s之间，约为横摇固有周期的1 /2。纵摇无 因次衰减系数七在0.30.5之间，而横摇只是在0.050.07之间。垂荡与纵摇相类似，垂荡的无因此衰减系数r乙在0.30.4之间。求顶浪航行时纵摇谐摇波长的方法。=VT + 0.78T 2 L：Vt + 0.78T2） V 2T 2将船舶纵摇固有周期或垂荡固有周 ee 1 eee期代替Te带入上式求出的就是纵摇谐摇波长。最大能量波长和最大有义波长的定义和确定方法（1）对应谱密度曲线的峰点的单元波，在不规则波的组成中含有最大的能量， 称为最大能量的单元波，其波长称为最大能量波长 人

　　18、最大能量-40& w/3（2）波长超过一定范围的波，它在整个单元波中占有很小的比例，不具备使船产生很大横摇的能量，这个波长界线称为最大有义波长人有义，人有义.60 &W/3针对纵摇运动的主成分波和有义成分波的划分方法（1）主成分波：波长等于船长的单元波和最大能量单元波之间的单元波，称为 主成分波，他们对纵向运动起着主要的作用。（2）有义成分波：波长等于3/4船长的单元波和最大有义波之间的单元波，称 为有义成分波。在有义波区间之外的单元波，对船舶纵向运动不产生明显影响。纵摇运动临界状态的划分方法（1）亚临界区域：以某一航速航行的船舶，当谐摇波长小于3/4船长时，则定 义该船处于亚临界区域。（2）

　　19、临界区域：当船舶的谐摇波长位于主成分波区间时，这时波浪给予船舶较 多的能量，因而产生激烈的运动，称为临界区域。（3）超临界区域：当谐摇波长大于 右*时，称为超临界区域。最大有乂介于亚临界区域与临界区域之间的称为亚临界过渡区域。介于临界区域与超临界区域之间的称为超临界过渡区域。船舶初稳性高对船舶横摇运动的影响？初稳性高是船舶安全的重要衡量标准，同时也是横摇的重要参数。初稳性高影响横摇固有周期，减小初稳性高h时，横摇固有周期T增加，横摇 缓和幅值减小。但要注意的是，为了船舶的安全，在任何情况下都必须保证h 具有适当的数值，如果h过小，不仅降低了船的抗风能力，而且在顺浪时，当 波峰位于船中时，有可能

　　20、丧失稳性而倾覆。同时也要估计到有自由液面的油水 舱往往比设计的理想情况多，初稳性高要留有一定的余地。改变初稳性高最有效的方法是改变重心位置。重心提高，h下降，匕显著增加。对于因重心过低而使T过小的船，在设计中可以采取一些措施改善。补充1几种概率分布正态分布（又称高斯分布）是一种常见的连续分布 若认为波浪是正态的，则由波浪所引起的船体运动，船体应力，航行中螺旋桨 推力与转矩的变化等，所有这些过程的瞬时值都是正态分布的。风浪的波幅值、摇荡幅值和应力幅值等都服从瑞利分布。船舶砰击和甲板上浪服从泊松分布。2切片法在实际应用中，切片法已经超过了理论上的限定范围，就船体形状而言不仅适 用于细长体，也适用于

　　21、一般船体；就频率而言适用于从低频到高频的实用范围 内；就航速而言，除了超过Fr=1.0的告诉区域外，一般的航速范围都适用，为 了保证切片方法计算的精度，一般要求切片数不少于20段，频率范围应覆盖整 个响应范围，大约0.2rad/s到2.40rad/s之间取2030个频率进行计算。1995年 柯尔问-克洛夫斯基首先提出了用切片的思想来计算船舶在波浪中的运动，虽然 在理论上不够严密，但确立了切片法作为一种船舶运动实际计算方法的地位， 后来成为普通切片法。之后，很多学者对切片法进行了改进，相继提出了一些 新的传播运动的切片计算方法，如所谓的新切片法，STF切片法等，基本上大 同小异。3斜浪中的船舶摇荡由此可以看出，通过改变遭遇浪向可以避免产生严重的横摇。如果船的固有周 期大雨涌浪的周期，那么在尾斜浪中可能产生较大的横摇；反之在首斜浪中可 能产生较大的横摇。但是应该注意，随着船偏离横浪波浪对船舶的横摇扰动力 矩随之减小。纵摇和垂荡有与横摇相似的情况，在规则波中，当遭遇周期Te等于总要固有周 期Te时，纵摇产生谐摇。由于垂荡的固有周期接近纵摇的固有周期，因此两者 的谐摇是同时发生的。纵摇和垂荡的固有周期较小，通常首斜浪比尾斜浪更容 易发生谐摇。

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