《船舶和海上技术 船舶操纵性 第1部分：基本概念、量与试验条件GBT 37303.1-2019》详细解读

《船舶和海上技术船舶操纵性第1部分：基本概念、量与试验条件GB/T37303.1-2019》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4坐标系4.1总则4.2大地坐标系contents目录4.3随船坐标系5位置坐标6角度6.1流向角6.2船舶部位局部流向角6.3欧拉角7基本量contents目录7.1物理量7.2几何量7.3质量7.4速度与加速度7.5力、力矩及其系数contents目录7.6控制量7.7推进7.8导数7.9动稳性7.10外界扰动8常规试验条件、证明文件8.1总则contents目录8.2环境8.3船舶8.4试验报告8.5模型试验附录A(资料性附录)符号字母表参考文献011范围适用对象本标准规定了船舶操纵性的基本概念、量和试验条件，适用于各类船舶的设计、建造、试验和运营过程。适用于船舶行业、航运业、海事管理机构以及相关科研和教育机构等。船舶操纵性的定义和分类，包括船舶的航向稳定性、回转性、应舵性等。涵盖内容船舶操纵性设计的基本要求和考虑因素，如船舶的尺度、形状、速度等。船舶操纵性试验的方法和步骤，包括试验前的准备工作、试验过程中的数据记录和试验后的数据处理等。不适用范围本标准不适用于特殊类型的船舶，如气垫船、水翼船等。本标准不涉及船舶的具体操纵技巧或船员培训等内容。““022规范性引用文件国际海事组织（IMO）相关决议和通函涉及船舶操纵性、稳性和安全性的基本要求。国际标准化组织（ISO）相关标准涵盖船舶设计、建造和试验等方面的技术标准。国际标准与规范中国海事局颁布的，规定船舶必须满足的安全和技术标准。船舶与海上设施法定检验规则由船舶行业主管部门或行业协会制定，涉及船舶设计、建造、试验和修理等方面的标准。船舶行业标准国内标准与规范船舶操纵性术语明确船舶操纵性相关的专业术语，如舵效、旋回性、停船性能等。量与单位规定船舶操纵性试验中使用的物理量及其单位，确保试验数据的准确性和可比性。专用术语和定义试验条件与方法试验方法与步骤详细阐述船舶操纵性试验的具体方法和步骤，包括试验前的准备、试验过程中的操作和试验后的数据处理等。试验环境条件明确进行船舶操纵性试验所需的环境条件，如风、浪、流等。033术语和定义指船舶在水面或水下运动时，通过操纵装置改变或保持其运动状态的能力。船舶操纵性包括舵、推进器、侧推器等，用于改变或控制船舶的运动状态。操纵装置包括船舶的位置、航向、速度、加速度等参数。运动状态3.1船舶操纵性相关术语010203坐标系用于描述船舶位置和运动的参考系统，包括大地坐标系、船体坐标系等。位置坐标在选定的坐标系中，用于表示船舶位置的数值。角度用于描述船舶航向、转向等角度变化的量，包括流向角、船舶部位局部流向角等。3.2基本概念定义试验条件在船舶操纵性试验中，需要测量和记录的各种物理参数，如力、速度、加速度等。物理量测量方法指用于获取船舶操纵性试验中各种物理量的具体技术手段和步骤。指进行船舶操纵性试验时，需要满足的环境条件、设备条件、船舶状态等要求。3.3量与试验条件相关定义044坐标系4.1坐标系定义相对坐标系以船舶运动方向为基准的坐标系，用于描述船舶与其他物体之间的相对位置和速度。大地坐标系以地球为基准，固定于地球表面的坐标系，用于描述船舶在地球上的位置和航向。船舶固定坐标系以船舶为基准，固定于船上的坐标系，用于描述船舶自身运动状态。4.2坐标系的建立01船舶固定坐标系的原点通常选取在船舶重心处，大地坐标系的原点则根据实际需要选定。船舶固定坐标系通常采用三个互相垂直的坐标轴，分别表示船舶的长度、宽度和高度方向；大地坐标系则采用经度、纬度和高度三个坐标轴。各坐标轴的正方向应符合国际惯例或相关标准规定。0203确定原点确定坐标轴确定方向由于不同坐标系之间的原点、坐标轴和方向可能不同，因此需要进行坐标变换，以实现不同坐标系之间的数据转换。坐标变换常见的坐标转换方法包括旋转矩阵法、四元数法和欧拉角法等，具体方法应根据实际情况选择。转换方法4.3坐标系之间的转换相对运动分析相对坐标系有助于分析船舶与其他物体之间的相对运动关系，为避碰和航行安全提供重要依据。运动状态描述通过船舶固定坐标系可以方便地描述船舶的航速、航向和姿态等运动状态参数。位置定位利用大地坐标系可以准确地确定船舶在地球上的位置和航向，为导航和定位提供基础数据。4.4坐标系在船舶操纵性中的应用054.1总则本部分规定了船舶操纵性的基本概念、量与试验条件，适用于各类船舶的设计、建造、试验和营运。具体包括船舶操纵性的定义、分类、性能指标及其量化方法，以及进行操纵性试验的条件和程序。4.1.1范围4.1.2规范性引用文件列出了与本标准相关的其他国家标准、行业标准或国际标准，以及这些标准的具体名称、编号和发布日期。这些引用文件为本标准的制定提供了依据和支持，确保本标准的科学性和实用性。4.1.3术语和定义对船舶操纵性相关的术语进行了定义和解释，包括船舶操纵性、航向稳定性、回转性、停船性能等。这些术语和定义有助于统一对船舶操纵性的理解和描述，避免产生歧义和误解。列出了本标准中使用的符号和缩略语，以及它们的含义和单位。这些符号和缩略语在后续的章节中将频繁出现，因此在此进行统一说明，方便读者查阅和理解。4.1.4符号和缩略语064.2大地坐标系定义大地坐标系是一种固定在地球上，以大地经度和大地纬度作为坐标的地理坐标系统。组成通常由大地原点、大地基准面、大地经度和大地纬度等要素组成。定义与组成大地坐标系可用于精确表示船舶在地球上的位置，是船舶导航和操纵的基础。位置表示通过大地坐标系，可以确定船舶的航向，即船舶相对于地理北极的方向。航向确定利用大地坐标系，可以计算船舶在航行过程中的实际距离，有助于制定航行计划和预估到达时间。航行距离计算在船舶操纵性中的应用在船舶操纵过程中，有时需要将大地坐标系转换为局部坐标系，以便更好地描述船舶相对于周围环境的运动状态。大地坐标系与局部坐标系船体坐标系是以船舶自身为原点建立的坐标系，与大地坐标系之间存在一定的转换关系。这种转换有助于了解船舶在大地坐标系中的姿态和运动状态。大地坐标系与船体坐标系与其他坐标系的转换074.3随船坐标系随船坐标系是固定在船上的坐标系，其原点通常取在船舶的重心或某一固定点上，随着船舶的运动而移动。定义随船坐标系与船舶固连在一起，因此能够直接反映船舶的摇摆性和其他运动状态。特点定义与特点坐标轴随船坐标系通常由三个互相垂直的坐标轴组成，分别为X轴（纵向）、Y轴（横向）和Z轴（垂向）。方向坐标轴与方向各坐标轴的正方向通常根据船舶的航行方向和船体结构来确定。0102摇摆性测量通过随船坐标系，可以方便地测量和记录船舶在风浪作用下的摇摆运动，包括横摇、纵摇等。运动状态分析随船坐标系可用于分析船舶的航行状态，如航速、航向等，以及船舶在操纵过程中的动态响应。在船舶操纵性中的应用VS随船坐标系可以与大地坐标系进行转换，以便将船舶的运动状态与地理位置相对应。惯性坐标系在研究船舶动力学问题时，有时需要将随船坐标系转换为惯性坐标系，以消除船舶自身运动对分析结果的影响。大地坐标系与其他坐标系的转换085位置坐标5.1定义与重要性重要性精确的位置坐标是船舶导航、避碰、靠泊等操纵行为的基础。定义位置坐标是用于描述船舶在海上或水域中具体位置的数值表示。大地坐标系以地球质心为原点，用于确定船舶在全球范围内的绝对位置。局部坐标系以船舶或某一固定点为原点，用于描述船舶相对于该点的位置和运动状态。5.2坐标系的建立通过经度和纬度来精确表示船舶在地球上的位置。经纬度表示法在局部区域内，可以使用平面直角坐标系来表示船舶的相对位置。平面直角坐标系表示法5.3位置坐标的表示方法GPS定位利用全球定位系统（GPS）卫星信号来精确测量船舶的经纬度坐标。015.4位置坐标的测量与获取雷达和AIS系统通过船舶上的雷达和自动识别系统（AIS）来实时获取周围船舶的位置坐标信息。02导航规划根据起始点和目标点的位置坐标，规划出最优的航行路线。碰撞预警与避碰通过实时监测周围船舶的位置坐标，预测潜在的碰撞风险，并采取相应的避碰措施。靠泊与离泊操作在船舶靠泊或离泊过程中，需要精确控制船舶的位置和运动轨迹，以确保安全顺利地完成操作。5.5位置坐标在船舶操纵中的应用096角度船舶首尾线与水平线之间的夹角，用于描述船舶的航向。定义重要性测量方法艏向角是船舶操纵性中关键的参数，它直接影响船舶的航行方向和稳定性。通常使用罗盘或电子导航设备进行测量，确保航行安全。6.1艏向角定义船舶在横摇过程中与垂直面的夹角，反映船舶的横稳性。影响因素安全范围6.2横倾角风浪、装载情况等均会对横倾角产生影响。为确保船舶安全，需将横倾角控制在一定范围内，避免过度横倾导致船舶失稳。01定义船舶在纵摇过程中与水平面的夹角，体现船舶的纵稳性。6.3纵倾角02产生原因海浪冲击、船舶加减速等。03控制方法通过调整船舶的压载和航行速度来减小纵倾角，提高航行稳定性。船舶在回转过程中，单位时间内转过的角度。定义船舶的舵角、航速以及水深等。影响因素合理调整舵角和航速，以提高回转角速度，实现更灵活的操纵。优化措施6.4回转角速度106.1流向角定义流向角是指船舶航行方向与水流方向之间的夹角，用于描述船舶在受到水流影响时的航行状态。意义流向角是船舶操纵性试验中的重要参数，它反映了船舶在不同水流条件下的操纵性能和航行稳定性，对于船舶的安全航行和操控具有重要意义。定义与意义测量与计算方法流向角的计算通常涉及矢量运算，需要将船舶的航行速度矢量与水流速度矢量进行合成，然后确定合成速度与船舶首尾线之间的夹角。计算在实际航行或试验中，通过使用航海仪器或专门的测量设备，可以测定船舶的航行方向和速度，以及水流的方向和速度，进而计算出流向角。测量影响因素流向角受多种因素影响，包括水流速度、水流方向、船舶形状、船舶速度等。这些因素的变化都会导致流向角的变化，进而影响船舶的操纵性能。调整策略为了保持船舶的稳定航行，需要根据实际情况调整船舶的航向和速度，以减小流向角的不利影响。同时，在船舶设计和建造过程中，也可以通过优化船舶形状和布局来降低流向角对操纵性能的影响。影响因素与调整策略应用场景与实例分析应用场景流向角在船舶航行、靠泊、离泊等操纵过程中都有重要应用。特别是在复杂水流条件下，如河流交汇口、狭窄航道等，流向角的准确测量和计算对于确保船舶安全至关重要。实例分析以某大型货船在狭窄航道中的航行为例，由于航道两侧水流速度的差异，导致船舶在航行过程中受到明显的侧向力作用。此时，通过实时监测和计算流向角，船长可以及时调整航向和速度，确保船舶沿着预定航线稳定航行。116.2船舶部位局部流向角定义与重要性：船舶部位局部流向角是指船舶不同部位与水流方向的夹角。这个角度对于理解和预测船舶在航行过程中的动态行为至关重要，特别是在复杂的水流环境下。影响因素：船舶部位局部流向角受到多种因素的影响，包括船舶的形状、速度和航向，以及水流的速度和方向等。这些因素的综合作用使得局部流向角成为一个复杂而多变的参数。在船舶设计中的考虑：在设计新船舶或优化现有船舶时，工程师需要考虑局部流向角对船舶性能的影响。通过合理的船体设计和推进系统配置，可以优化局部流向角，从而提高船舶的航行性能和稳定性。测量与应用：局部流向角的测量通常依赖于专业的仪器和设备，如流向角传感器等。这些数据被收集并用于船舶操纵模型的建立和验证，从而提高船舶航行的安全性和效率。6.2船舶部位局部流向角126.3欧拉角6.3欧拉角组成元素通常，欧拉角由三个角度组成，分别是偏航角（Yaw）、俯仰角（Pitch）和滚动角（Roll）。这些角度分别描述了船舶绕垂直轴、横向轴和纵向轴的旋转。在船舶操纵性中的应用欧拉角的变化可以反映船舶在航行过程中的稳定性和操纵灵活性。例如，偏航角的变化可以显示船舶在转向时的响应速度和准确性，而俯仰角和滚动角的变化则与船舶在波浪中的稳定性和舒适性密切相关。定义与重要性欧拉角是用来描述船舶或任何刚体在三维空间中方向的一组角度。在船舶操纵性的研究中，欧拉角对于理解和分析船舶的动态行为至关重要。0302016.3欧拉角试验与测量：在GB/T37303.1-2019标准中，规定了如何在船舶操纵性试验中测量和记录欧拉角。这些试验通常包括回转试验、偏航纠正试验等，旨在评估船舶在不同操纵条件下的动态响应。综上所述，欧拉角是描述船舶方向的重要参数，在船舶操纵性的研究和试验中发挥着关键作用。通过测量和分析欧拉角的变化，可以深入了解船舶的操纵性能和稳定性，为船舶的设计和优化提供重要依据。137基本量7.1位置坐标为了统一测量和描述船舶的运动，需要选择合适的坐标系。在GB/T37303.1-2019中，规定了使用随船坐标系来测量和记录船舶的位置坐标。随船坐标系是一个与船舶固连的坐标系，其原点通常位于船舶的重心或某一固定点。坐标系选择在船舶操纵性试验中，需要准确测定和记录船舶的位置坐标。这通常包括船舶在随船坐标系中的横坐标（x）和纵坐标（y），以及船舶的首向角（ψ）。这些坐标是描述船舶运动状态和位置变化的基础。船舶位置坐标流向角是指水流方向与船舶首尾线之间的夹角。在船舶操纵性试验中，流向角是一个重要的参数，它影响船舶的航行速度和航向稳定性。通过测量流向角，可以了解船舶在不同水流条件下的操纵性能。流向角除了整体的流向角外，船舶不同部位的局部流向角也是需要考虑的。例如，船首和船尾的局部流向角可能因船舶形状和水流条件的不同而有所差异。这些局部流向角对船舶的操纵性和稳定性也有重要影响。船舶部位局部流向角7.2角度船舶速度船舶速度是描述船舶运动快慢的物理量。在船舶操纵性试验中，需要测量和记录船舶在不同条件下的速度变化，包括前进速度、后退速度、横移速度等。这些速度数据有助于分析船舶的操纵性能和运动特性。加速度加速度是描述船舶速度变化快慢的物理量。在船舶操纵过程中，如转舵、加速、减速等动作都会引起船舶的加速度变化。通过测量和分析加速度数据，可以进一步了解船舶在不同操纵条件下的动态响应特性。7.3速度与加速度VS水动力是指水流对船舶产生的作用力。在船舶操纵性试验中，水动力是一个重要的考虑因素。它会影响船舶的运动状态和稳定性，因此需要通过试验来测定和分析水动力的大小和方向。力矩力矩是指力对船舶产生的转动效应。在船舶操纵过程中，力矩的作用会导致船舶的旋转和偏航等动作。通过测量和分析力矩数据，可以了解船舶在不同操纵条件下的转动特性和稳定性。水动力7.4力与力矩147.1物理量用于描述船舶在特定坐标系中的具体位置，是船舶操纵性试验中重要的基本参数。位置坐标包括流向角、船舶部位局部流向角等，这些角度的测量对于理解和分析船舶在水中的动态行为至关重要。角度船舶的速度和加速度是评估其操纵性能的关键指标，直接影响船舶的行驶状态和转向能力。速度与加速度7.1物理量力与力矩：在船舶操纵过程中，作用在船舶上的力和力矩是决定其运动状态的关键因素。这些物理量在《船舶和海上技术船舶操纵性第1部分：基本概念、量与试验条件GB/T37303.1-2019》中都有详细的定义和说明，对于理解和评估船舶的操纵性能具有重要意义。同时，这些物理量也是进行船舶操纵性试验和模型试验的基础，为船舶设计和运营提供重要依据。7.1物理量157.2几何量船舶主尺度010203船长（L）船长是指船舶的最前端到最末端的水平距离，通常用于描述船舶的整体长度。船宽（B）船宽是指在船舶的最宽处，从左舷到右舷的水平距离，它对于船舶的稳定性和航行性能有重要影响。型深（D）型深是指从船舶的基线到船底最高点的垂直距离，反映了船舶的竖向尺度。设计吃水（T_{d}）设计吃水是指船舶在设计状态下，船底与水面之间的垂直距离，是船舶设计中的重要参数。实际吃水（T）实际吃水是指船舶在实际装载情况下，船底与水面之间的垂直距离，它会随着船舶的装载情况而变化。船舶吃水横剖面面积（A）船舶横剖面面积是指船舶在某一横剖面处的面积，它对于计算船舶的排水量和浮性有重要作用。船舶横剖面面积水线面系数是指水线面面积与船长和船宽的乘积之比，用于描述船舶在水线面处的形状特征。水线面系数（C_{w}）中横剖面系数是指中横剖面面积与船长和船宽的乘积之比，它反映了船舶中部的形状特征。中横剖面系数（C_{m}）其他几何参数167.3质量船舶质量定义船舶质量指的是船舶自身的物理质量，包括船体结构、设备、货物等所有组成部分的质量总和。在船舶操纵性的考量中，船舶质量是一个关键因素，它直接影响到船舶的惯性、浮力和稳性。““船舶质量越大，其惯性也越大，因此在进行转向或加减速时需要更大的力和更长的时间。船舶质量分布的不均匀性也会对操纵性产生影响，例如，货物的不均匀装载可能导致船舶重心偏移，进而影响其航行稳定性。质量对船舶操纵性的影响质量在船舶设计中的考虑在船舶设计阶段，需要充分考虑船舶的预期用途和装载情况，以确定合理的质量分布和重心位置。船舶质量的合理控制还有助于提高船舶的能效和减少运营成本。质量与船舶安全的关系船舶质量过大或过小都可能对航行安全构成威胁。过大的质量可能导致船舶在紧急情况下难以迅速改变航向或速度，而过小的质量则可能影响船舶的稳性和抗风浪能力。因此，在船舶运营过程中，需要严格控制装载质量，确保船舶在安全范围内运营。177.4速度与加速度速度概念及分类航速船舶在单位时间内所航行的距离，通常以节（knot）为计量单位。排水速度指船舶航行时排水量所对应的水流速度，与船舶的推进效率和阻力性能密切相关。横移速度船舶在垂直于航向的方向上的移动速度，对于船舶操纵和靠泊等操作至关重要。加速度概念及影响因素影响因素船舶的加速度受到多种因素的影响，包括船舶的质量、推进功率、水流阻力以及风浪等外部条件。加速度描述船舶速度变化快慢的物理量，即速度的变化率。当船舶的速度发生变化时，必然伴随着加速度的产生。例如，船舶在启动或停车过程中，速度的变化会引起相应的加速度。速度变化引起加速度加速度的大小和方向对船舶的操纵性有着重要影响。在紧急情况下，船舶需要快速改变航向或速度，此时加速度的大小将直接影响船舶的响应速度和操纵灵活性。加速度与船舶操纵性速度与加速度的关系速度测定通常使用计程仪来测量船舶的航速，该仪器通过测量水流对船舶的冲击力来推算航速。加速度测定加速度的测定相对复杂，一般需要借助专业的测量设备，如加速度传感器等。这些设备能够实时监测船舶的加速度变化，为船舶操纵提供重要参考。速度与加速度的测定方法187.5力、力矩及其系数在物理学中，力是改变物体运动状态的原因，它可以使物体产生加速度。在船舶操纵性分析中，力通常指水动力，即水对船舶的作用力。力力矩是力与力臂的乘积，它描述了力的转动效果。在船舶操纵中，力矩的平衡对于保持船舶的稳定性和操纵性至关重要。力矩力和力矩的定义水动力系数水动力系数是描述船舶在水中受到的作用力与船舶运动状态之间关系的参数。这些系数通常通过实验测定，并用于预测船舶在不同条件下的操纵性能。力矩系数力和力矩的系数与力系数类似，力矩系数描述了作用在船舶上的力矩与船舶运动状态之间的关系。这些系数对于理解和预测船舶的旋转和平移运动至关重要。0102力和力矩在船舶操纵中的应用船舶操纵性能预测利用已知的力和力矩系数，可以预测船舶在不同操纵条件下的性能表现，如回转半径、停船距离等。这有助于船长和船员做出更准确的操纵决策。船舶稳定性分析通过分析和计算船舶所受的力和力矩，可以评估船舶在不同海况下的稳定性。这对于确保船舶安全航行具有重要意义。实验测定通过实验方法，如水池试验或实船试验，可以测定船舶在不同条件下的力和力矩。这些数据对于验证理论模型和提供实际操纵指导具有重要意义。数值模拟利用计算流体力学（CFD）等数值模拟方法，可以预测船舶在不同条件下的受力情况。这种方法具有成本低、周期短等优点，但精度可能受到模型简化和计算条件的影响。力和力矩的测量与计算197.6控制量舵角是指船舶舵叶相对于船舶中心线的角度，用于控制船舶的航向。定义通过调整舵角，可以改变船舶的航行方向，实现转向或保持直线航行。作用舵角的操作范围通常有一定的限制，以确保船舶的安全和稳定。操作范围7.6.1舵角010203螺旋桨转速是指螺旋桨旋转的速度，通常以转/分钟（rpm）来表示。定义螺旋桨转速直接影响船舶的推进力和速度，是控制船舶运动状态的重要参数。作用通过调整主机的油门或转速控制系统来改变螺旋桨的转速。调整方式7.6.2螺旋桨转速定义主机功率直接影响螺旋桨的推力和船舶的速度，是船舶动力性能的重要指标。作用控制策略根据航行需求和船舶状态，合理调整主机功率以实现最佳航行效率。主机功率是指船舶主机的输出功率，通常以马力（HP）或千瓦（kW）来表示。7.6.3主机功率定义侧向推力器是一种辅助推进装置，能够产生侧向推力，帮助船舶进行横向移动或精确控制。7.6.4侧向推力器作用在狭窄水域、港口或靠泊时，侧向推力器能够提供额外的操纵灵活性。使用场景通常在船舶需要精确控制位置或进行复杂操纵时使用侧向推力器。207.7推进定义与重要性推进系统是船舶实现航行动作的关键组成部分，负责提供必要的动力以驱动船舶前进或进行其他操纵。系统组成通常包括主机、传动装置、推进器等主要部件，以及相关的辅助设备和控制系统。7.7.1推进系统概述直接推进系统主机直接驱动推进器，结构简单，效率高，常见于小型船舶。间接推进系统通过传动装置（如减速齿轮箱）连接主机和推进器，适用于需要更高扭矩或更低转速的大型船舶。特殊推进系统包括电力推进、喷水推进、磁流体推进等，具有独特的优点和适用场景。7.7.2推进系统类型与特点评估推进系统在不同工况下的输出功率和效率，以优化船舶的航行性能。功率与效率分析推进系统对船舶操纵性的影响，如加速性能、制动性能以及转向性能等。操纵性影响7.7.3推进性能评估标准与规范遵循国际和国内的相关标准与规范，如GB/T37303.1-2019等，确保推进系统的设计和试验符合行业要求。试验目的验证推进系统的性能是否符合设计要求，以及在实际运行中的可靠性和耐久性。试验方法包括台架试验、实船试验等，通过模拟不同航行条件和操纵动作来评估推进系统的性能。7.7.4推进系统试验与标准217.8导数在船舶操纵性中，导数可以帮助我们了解船舶在受到外力作用时的动态响应。通过计算船舶运动参数的导数，可以预测船舶在特定条件下的行为。导数是描述函数局部变化快慢的一个重要指标。导数的定义和意义通过分析船舶运动的导数，可以优化船舶的设计，提高其稳定性和操纵性。导数在船舶操纵性中的应用导数可以帮助我们理解船舶在风浪中的摇摆性，为船舶的安全航行提供重要参考。在船舶自动驾驶和智能导航系统中，导数被广泛应用于航迹控制和稳定性分析中。导数的计算方法和实验测定010203导数的计算方法包括解析法、数值法和实验测定法等。在船舶操纵性研究中，实验测定法是一种常用的方法，通过在实际海域或模拟环境中进行试验，测定船舶在不同条件下的运动参数，进而计算出其导数。随着计算机技术的发展，数值法也成为了一种重要的导数计算方法，通过建立船舶运动的数学模型，利用计算机进行数值模拟和计算，得到船舶运动的导数。227.9动稳性7.9.1动稳性的定义动稳性是指船舶在受到外力扰动后，能够恢复到原始平衡状态的能力。它涉及到船舶在动态条件下的稳定性和操纵性，是船舶安全航行的重要指标。船舶的型线和主尺度船舶的型线和主尺度对动稳性有显著影响。合理的型线设计和主尺度选择可以提高船舶的动稳性。船舶的装载状态外部环境因素7.9.2动稳性的影响因素船舶的装载状态，包括货物分布、压载水等，都会影响船舶的动稳性。合理的装载状态可以提高船舶的稳定性。风、浪、流等外部环境因素也会对船舶的动稳性产生影响。在恶劣的天气和海况下，船舶的动稳性会面临更大的挑战。7.9.3提高动稳性的措施优化型线设计通过优化船舶的型线设计，可以减少船舶在航行过程中的阻力，提高船舶的稳定性。合理配载合理的配载可以确保船舶在各种装载状态下的稳定性。这包括货物的合理分布、压载水的调整等。使用减摇装置减摇装置如减摇鳍、减摇水舱等可以有效减少船舶的横摇，提高船舶的动稳性。加强船员培训提高船员对船舶动稳性的认识和操作技能，可以确保在紧急情况下采取正确的应对措施。237.10外界扰动风向与风速考虑不同风向和风速对船舶操纵性的影响，包括侧风、顺风和逆风等情况。水流方向与速度分析水流对船舶航向和速度的影响，特别是横流、顺流和逆流时的不同效应。风流影响波浪大小与周期研究波浪的波高、波长和周期对船舶稳定性和操纵响应的影响。波浪方向探讨不同波浪方向（如迎浪、顺浪和横浪）对船舶航行姿态和操纵控制的要求。波浪干扰海冰厚度与分布考察海冰对船舶航行和操纵的阻碍作用，以及不同海冰条件下的船舶应对措施。冰区航行规则海冰作用介绍在冰区航行时应遵循的安全规则和操纵技巧。0102船舶交通密度：分析船舶交通密度对航行安全和操纵空间的影响，特别是在繁忙航道中的情况。这一节详细解读了《船舶和海上技术船舶操纵性第1部分：基本概念、量与试验条件GB/T37303.1-2019》中关于外界扰动的内容，包括风流影响、波浪干扰、海冰作用以及其他外界因素。这些因素在实际航行中都会对船舶的操纵性产生重要影响，因此需要船员们充分了解和掌握，以确保航行安全。气象与海况综合效应：综合考虑风、浪、流等多种气象和海况因素对船舶操纵性的综合影响，以及相应的应对措施。其他外界因素248常规试验条件、证明文件常规试验条件试验水域应选择一个足够宽阔且水深适宜的水域进行试验，以确保船舶在试验过程中不会受到水域边界或其他船舶的干扰。气象条件船舶状态试验应在风力不大于蒲福风级3级，波高不大于0.5m的海况下进行，以排除恶劣天气对试验结果的影响。参与试验的船舶应处于正常航行状态，所有航行设备和系统应运行正常，船舶装载状态应符合设计要求。证明文件应提供船舶的国籍证书、船检证书等相关证明文件，以证实船舶的合法性和适航性。船舶证书试验完成后，应提交详细的试验报告，包括试验过程记录、数据分析及结论等，以供相关部门审核和备案。根据具体情况，可能还需要提供其他附加文件，如设备检测报告、安全评估报告等，以全面反映船舶的操纵性能和安全性。试验报告参与试验的人员应具备相应的专业资质和操作技能证书，以确保试验的安全性和有效性。人员资质证明01020403其他附加文件258.1总则良好的船舶操纵性是确保船舶在海上安全航行的关键因素之一。保障航行安全优秀的操纵性能使船舶能够更灵活地应对各种航行条件，从而提高运输效率。提高运输效率通过优化船舶操纵性，可以降低因操作不当而引发的事故风险。减少事故风险船舶操纵性的重要性本标准的目的和意义统一概念和量度本标准旨在统一船舶操纵性的基本概念、量度和试验条件，以便于行业内的交流和比较。指导设计和建造为船舶设计师和建造商提供明确的指导和标准，确保船舶的操纵性能符合要求。促进技术创新通过明确的标准要求，推动船舶操纵性技术的不断创新和发展。01各类船舶本标准适用于各类排水型船舶，包括货船、客船、军舰等。适用范围和对象02设计与建造阶段主要面向船舶的设计、建造和试验阶段，确保船舶的操纵性能达到预定要求。03相关行业人员适用于船舶设计师、建造工程师、船东、运营商以及海事管理机构等相关行业人员。268.2环境风船舶在航行过程中，会受到不同风向和风速的影响，这将对船舶的操纵性产生直接影响。特别是在大风浪中，船舶的摇摆性会明显增加，需要船员采取相应的应对措施。8.2.1自然环境流海流对船舶的航行也有显著影响。顺流可以加快航速，逆流则会减慢航速。同时，横流还可能导致船舶偏航，需要舵手及时调整航向。海浪海浪的大小、周期和波形都会影响船舶的摇摆性。在恶劣的海况下，海浪可能导致船舶产生剧烈的横摇和纵摇，对船舶的安全航行构成威胁。航道宽度与水深航道的宽度和水深对船舶的操纵性有重要影响。较窄的航道可能限制船舶的转向空间，而较浅的水深则可能导致船舶触底或搁浅。01.8.2.2航道环境航道中的障碍物航道中的桥梁、码头、浮标等障碍物都可能影响船舶的航行。船员需要熟悉这些障碍物的位置和特征，以确保船舶能够安全通过。02.交通流量与密度航道中的交通流量和密度也会影响船舶的操纵性。在交通繁忙的航道中，船舶需要更加谨慎地航行，以避免与其他船舶发生碰撞。03.278.3船舶船舶在外力作用下，即在风浪作用下产生的周期性左右横摇和前后摇摆的运动特性。定义船舶摇摆性船舶摇摆性受船型、装载情况、航速、海况等多种因素影响。影响因素过度的摇摆会影响船舶的航行安全和船员、乘客的舒适度，甚至可能导致货物移动或损坏。危害定义船舶在驾驶员操纵下，按照预定航向、航速航行，以及进行靠离码头、避让等动作的能力。评价指标包括旋回性、初转期、进距、横距、停船性能等。提高操纵性的措施优化船型设计、合理配置推进器和舵设备、加强船员培训等。船舶操纵性船舶在外力作用下，能够自动恢复到原来平衡位置的能力。定义按船舶倾斜方向可分为横稳性和纵稳性；按外力性质可分为静稳性和动稳性。分类合理分布货物和乘客、调整压载水等。提高稳性的措施船舶稳性推进方式螺旋桨推进、喷水推进、电力推进等。提高推进效率的措施优化船型设计、选用高效推进器、减少附体阻力等。阻力分类包括兴波阻力、摩擦阻力和粘压阻力等。船舶阻力与推进288.4试验报告试验结果分析根据试验数据，分析船舶的操纵性能，包括回转性能、停船性能、偏航纠正性能等，并与设计指标或预期目标进行比较。试验目的和背景说明进行操纵性试验的目的，以及试验的背景和必要性。试验对象和条件详细描述试验船舶的基本信息，包括船型、尺寸、排水量等，并说明试验时的环境条件，如风速、流向、水深等。试验过程和数据详细记录试验过程中的各项操作和数据，包括船舶的航速、舵角、流向角等关键参数的变化情况。试验报告内容试验报告中的数据必须真实、准确，能够客观反映试验过程和结果。试验报告应包含所有必要的试验数据和结果分析，以便后续对船舶操纵性能进行全面评估。试验报告的编写应符合相关标准和规范，确保报告的专业性和可读性。对于涉及商业机密或技术秘密的试验数据和结果，应采取适当的保密措施，防止信息泄露。试验报告编写要求准确性完整性规范性保密性试验报告的重要性010203评估船舶性能通过试验报告可以全面了解船舶的操纵性能，为船舶的设计、建造和使用提供参考依据。指导船舶操作试验报告中的数据和结果分析可以为船舶操作人员提供指导，帮助他们更好地掌握船舶的操纵特性和技巧。促进技术改进通过对试验报告中的数据和结果进行深入分析，可以发现船舶设计中存在的问题和不足，为后续的技术改进提供依据。298.5模型试验研究船舶在不同环境条件下的操纵特性。为实船操纵提供指导和参考。验证船舶设计阶段的