船舶操纵和方向控制

一艘船被认为是如果一个定向稳定偏差从一组课程增加只有在外力或力矩作用引起的偏差。另一方面,它是不稳定的,如果偏差开始或继续即使没有外部原因。一艘定向不稳定很容易操纵,而一个稳定的船需要较少的能量消耗的操舵装置在维护一组课程。因此,我们期待极端之间达成妥协。在一个粗略的意义上,方向稳定或不稳定的检查可以确定船舶水下概要文件。如果船体的面积及其附属物集中向尾部,然后这艘船可能是定向稳定。

既不稳定也不稳定排除设备需要维护一个课程或改变它的命令。这类方向控制是一个近乎普遍的设备舵(或舵)安装在船尾和激活一个电动液压舵机安装在船体上方。舵的附属物横截面就像一个机翼和开发电梯转向时产生一个非零攻角相对于水。电梯周围产生转矩,坐落在船体的中长。

对于给定的攻角,舵提升成正比的平方水速度相对于舵。因此,舵的首选位置是在高速洗产生的螺旋桨。在multi-propeller船的情况下,多个船舵可以安装(一个在每一个螺旋桨)为了利用高水速度。此外,一艘船必须操作同时支持通常是装有一对”侧翼船舵为每个推进器”。这些都是定位的螺旋桨,两侧各一个轴。

操纵以非常低的速度是一个特殊的问题,因为低潮速度意味着不足提升开发的舵。如果舵的位置后面一个螺旋桨,然后几秒钟高速螺旋桨可以开发提升足以推动之前的尾侧产生重要的前进运动船体。船尾横相当于改变船体的方向,但这对低速机动权宜之计是不够的。出于这个原因,许多船只都配备了一个“船首推进器,”一个螺旋桨安装在横向隧道附近弓。这种推进器可以推弓侧没有产生前进运动。如果附近的一个类似的推进器安装斯特恩甚至,可以推动船侧着脸或旋转到位,如果两个推进器在相反的方向。

船舶运动响应

在操纵,一艘船的经历偏航绕垂直轴旋转和影响(侧向运动)。更普遍的是,在所有六个自由度的运动是可能的,其他四个卷(绕纵轴旋转),(关于横向轴的旋转),胀(垂直运动)飙升(纵向运动叠加在稳步推进运动)。所有六个多余的除了在特殊情况下,偏航改变课程是必要的。

卷可能是最不受欢迎的,因为它会产生最高的加速度,因此是晕船的主要反派角色。它可以描述为一个被迫的振动,因为质量、阻尼和恢复力的典型机械振动系统。然而,试图通过分析找到滚船的固有频率远离简单,因为基本方程的系数是频率的函数。进一步,质量术语必须包括一个无限数量的水,船卷,而且可能有辊和另一个动作之间的耦合。尽管如此,自然滚动时间大约可以找到从简化公式。轧制时最严重的时期遇到一波频谱等于辊的主要部分。

许多船只都配有“舭龙骨“为了抑制辊。这些都是又长又窄的鳍投射的船体在船体的底部的地方遇到。舭龙骨是有效的在减少,但它们比其他措施更有效。最有效的是抗摇鳍扩展横向从船的一侧也许30英尺(10米)和不断旋转的轴开发力量,反对。在相当大的成本与这些鳍的必要性收回他们在船体当船停靠。

音高是辊不同的轴,但后果和解决方案是不同的。因为船宽长比,一个角时,可能看起来微不足道的措施可以提高水的退出滚时措施。当遇到时期海洋是接近自然的船体纵摇周期,抨击向前弓和级联的电波在甲板是可能的后果。最常见的应对这种风险是慢船,避免共振。实验进行了进一步的鳍,但他们并没有进入一般实践。

研究船舶与表面波hydrodynamicists强烈的努力,因为它是一个困难的领域,从理论中提取有意义的结果,一个解决方案的好处是巨大的。