文档介绍：船舶在波浪中
的运动
学号：M93520070
姓名：赖建中
纲要
简介
操纵数学模式
运动数学模式
纵移（Surge）、横移（Sway）、上升下潜（Heave）、横摇（Roll）、纵摇（Pitch）、偏摇（ Yaw）
二一 m V - m ur + - yx2
1 p L2U2 [Y rpr + Y !r r + Y ! + Y'
NL
ROLL
1 P LU2 : N片 Nr '「7 NNl
=—J r + -
z 2 -
=—J 妒—N (J— mg
xx H H
重心移动速度
、
+ N
ROLL 丿
m ：纵移附加质量
x
m ：横移附加质量
y
J ：平摆附加质量惯性矩
zz
J ：横摇附加质量惯性矩
xx
X 、 X 、X 、X ：由于船舶平面运动所引起之阻力增加系数 vv vr r r vvvv
X ( u) ：船舶直进阻力
0
、 Y ：线性流体阻尼力系数
0r
N 、 N ：线性流体阻尼力矩系数
0r
：无因次非线性流体阻尼力
NL
N ：无因次非线性流体阻尼力矩
NL
：横摇运动所引起的横移力
ROLL
N ：横摇运动所引起的平摆力矩
ROLL
—N C)：横摇阻尼力矩
:船体流体横移力作用点与重心G的垂直距离
Z = h + OG
HH
h ：船体流体横移力作用点与水面的垂直距离
H
螺桨-螺桨力与力矩，螺叶数目和展开面积比影响
x =（i 一 r ）丄 u（1 一①） p p 2 L j p -
Q = - 2 兀 J n — Ip p u （1 - o ） p pp 2 L p -
螺桨在四个象限中之推力与扭力可表示为下：
2 +(0. 7兀 nD 乂 D2C p
p 4 p T p
2 +(0. 7k nD 乂忙 D3C p
p 4 p Q p
其中r为推力减少系数，J为螺桨附加极惯性矩(added polar moment p pp
of inertia)。
舵-舵力与力矩，舵形和有效入流速度及攻角影响
X =-（1 - t ） F sin 8
R R N
Y =-（1 + a ） F cos 8
R H N
N = - （x + a x ） F cos 8
R R H H N
K = - （z + a z ） F cos 8
R R H H N
r ：舵之阻力减少系数
R
a ：舵之额外横向力与横向力之比值 H
x ：横向力作用点的 x 坐标
R
x ：额外横向力作用点的 x 坐标
H
z ：横向力作用点的 z 坐标
R
z ：额外横向力作用点的 z 坐标
H
5 :舵角
F :舵的正向作用力（normal force）
N
主机-类型
低速柴油机之扭矩特性
|q | n = 0 f or（Q ） > Q
Q = < P E max P
E |（Q ） n < 0 f or （Q ） < Q
I E max E max P
其中（Q ）为主机扭矩极限。
E max
蒸汽涡轮机转速与扭矩关系
n*
Q*
PS * '
PS
NOR 丿
PS *
PS
NOR
(-n + 2n
NOR
—n * + 2n I NCR 丿
PS :主机马力
n
NOR
QNOR
Q*
PS * :主机产生之马力
其中下标NCR表示常用输出。
运动数学模式
运用薄片理论（St rip t heory）作为数值模式的基础。
应用来分析船体在规则波下运动的方法，假设受力行为为线性，
可以合理精确的计算出受力行为。
坐标系
O-XYZ 空间固定坐标系；而 o-xyz 为固定于船体之移动坐标系。
X = x + Ut
边界条件
Laplace Eq
V 2①二 0
Linearizied
Free Surface Condition
1 r_a
g〔01
d)2
+ u —① + d x
丿
Bottom Condition
Radiation Condition
0①
l i m i k ①=0
y t ±8 0 y
Kinematic Boundary Condition
流体质点在表面的法向速度即船体对应速度。
运动方程式
细长船体对称，所以纵移(surge)先可忽略。
—3 2
+ A )