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高速船舵优化及操纵性研究

张继静  
【摘要】: 船舶能够按照驾驶者的意图航行,是靠改变装在尾部的舵的位置。当转动舵叶,改变其位置时,水压力通过舵叶对船舶产生的力矩使船回转,达到操纵航向的目的。舵剖面参数的变化将对舵的水动力特性产生影响,以此来对船舶的操纵性起到控制的作用。舵设备以其结构简单、工作可靠、造价低廉等优点,成为最常用的船舶操纵设备之一。 本文首先为某已知高速船型配备几种剖面形式不同的舵,对这些组合情况进行仿真,定性研究回转性、直线稳定性和航向改变性的不同。通过仿真得到结论:NACA舵对高速舰船的操纵性有很好的控制作用,各方面的操纵性指标均比其他舵型要好,所以NACA舵与高速舰船更匹配。 其次,在选定舵剖面的情况下,从舵参数的角度进行优选。选择三种母型舵,确定两种厚度比后进行不同展弦比下的仿真。通过对升力系数与流体动力系数曲线的比较得出展弦比与厚度比的最优情况。 最后根据现有的、较成熟的船舶操纵运动方程以及计算船体水动力系数的经验公式,编写了可用于初步设计阶段对船舶舵进行设计的软件。仿真验证表明,设计过程中对舵型参数的选择比较正确。采用本软件系统进行设计,可以减少较多的计算工作量,而且设计结果比较准确。


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