文档介绍：洪碧光
大连海事大学
船舶操纵
第一章船舶操纵性基础
一、船舶操纵性指数K、T
二、船舶操纵性与指数K、T的关系
三、影响K、T指数的因素
四、K、T指数的应用
第五节船舶操纵性指数
1943年,英国人Kempf在1943年首先提出一种衡量船舶机动
性能的试验方法。1957年以来野本谦作和诺宾发展了一种对Z形实
验结果进行理论分析的新方法------K、T分析法。受到了广泛的重
视和应用。
野本认为船舶的受控运动基本上是一个质量很大的物体在舵的
作用下进行的一种缓慢的转艏运动。他略去了船舶回转角速度的高
阶影响,用下列数学模型来描述船舶运动:
、T
式中:I 为船舶回转惯性力矩系数;
N 为船舶回转中所受的阻尼力矩系数;
C 为舵产生的回转力矩系数。
将上式两端同乘以1/N,得:

我们设T=I/N,K=C/N,代入上式,得:
即一阶船舶操纵运动方程。野本认为K、T表征船舶操纵性的特
征参数。
、T
1. 指数K、T的物理意义
(1)力学意义
由T=I/N可见:参数T是惯性力矩与阻尼力矩之比,T值越大,表示船舶惯性大而阻尼力矩小;反之,T值越小,表示船舶惯性小而阻尼力矩大。
由K=C/N可见:参数K是舵产生的回转力矩与阻尼力矩之比,K值越大,表示舵产生的回转力矩大而阻尼力矩小;反之,K值越小,表示舵产生的回转力矩小而阻尼力矩大。
为了提高船舶的操纵性,我们总希望它惯性尽可能小,而舵产生的回转力矩尽可能大,也就是希望T尽量小,K尽量大。
、T
1. 指数K、T的物理意义
(2)运动学意义
按给定的初始条件:t=0,r=0,可以求解上述方程式,得到
船舶转向角速度的表达式:
对于具有航向稳定性的船舶,T>0,T绝对值越小,随着t的增
大,e-t/T将衰减得越快。
对于不具有航向稳定性的船舶,T<0,随着t的增大,e-t/T将
不衰减,也就是说,船舶将继续旋转。
、T
T 的运动学意义为:是系统的时间常数,它的符号决定了运动
的稳定性,它的大小决定了船舶达到定常旋回角速度的时间,其因
次为sec。
对于具有航向稳定性的船舶,t→∞时,r =Kδ,K值越大,r越
大。
K 的运动学意义为:船舶受单位持续舵角作用下产生的最终旋
回角速度,其因次为1/sec。
、T
2. 指数K、T的无因次化及其量值
(1)K、T的无因次化
目前,K、T指数被广泛用来评价船舶的操纵性能。除了上述有
因次的形式以外,为了便于比较,还可以使用无因次值K’、T’,其
定义为:
、T
2. 指数K、T的无因次化及其量值
(1)K、T的无因次化
诺宾在此基础上进一步建议用机动性参数P来衡量船舶的机动
性,P定义为:

分析上述一阶操纵运动方程的解,可以看出:P 值实际上是在操单位舵角后,船舶航行一个船长距离时,按一阶模拟得到的航向角的变化值。有的资料上称 P 为“舵效指数”
、T