实船和无线电遥控自航船模操纵性试验均属无约束的自由自航试验。在这类操纵性试验中,可直接测得各种运动参数,能较为直观地分析比较船舶的操纵性能,故长期以来一直被广泛应用。
为了通过自由自航船模试验来衡量其操纵性的优劣,一般需对一些典型的操纵情况进行试验,也称之为标准操纵性试验,这类试验应具有下列特点:
应尽可能接近大多数船舶实际航行中经常遇到的操纵情况,或具有重要意义的情况,使由此得到的特征值具有实用价值。
实船与船模通过这些标准的操纵性试验,求取操纵指数(如 K、T等),或直接根据所得的试验曲线的形式以判定其操纵性的优劣
主要的试验有:回转试验、螺线及逆螺线试验、回舵试验、Z形试验、变首向试验、频率响应试验以及关于启动、停车、倒退等的专门试验
在开始回转前约一个船长的航程范围内,测量船舶的初始参数,如:航速u、初始航向角 (一般 )、初始舵角 (当船型或单螺旋桨等不对称影响存在时,则 ,也称为初始压舵角)以及螺旋桨的初始转速n0等。
以尽可能大的转舵速度将舵操至规定舵角 ,并把定舵轮。随后开始测量船舶运动参数随时间的变化,包括船舶的轨迹、航速、横倾角及螺旋桨的转速等。
对于一组完整的回转试验,应在左、右舷最大舵角范围内,选择几个舵角进行试验,必要时也可选择几个航速进行。
在各种状态下测得的回转轨迹图上,直接量出特征参数,如:纵距、正横距、战术直径、定常回转直径。从航速和角速度测量中可求得回转速降 及定常回转角速度r0。从横倾角的测量中可得到定常回转横倾角 和最大动力横倾角 等。上述参数可从试验结果直接测得。
对回转试验结果也能进行K -T分析。由于非线性的影响,求得的K-T是平均意义上的值。
根据一阶方程的解式(3-26),当t很大时,转首角随时间的变化呈直线关系,其斜率为 ,故量出直线部分斜率值 ,则:
试验中:以测向仪跟踪浮标,分别测量浮标与船舶纵中剖面间的夹角αi 和βi ,并以罗经测出船舶首向角 ψi 随时间 ti 的变化。
试验后:由测得的与各时刻ti相应的αi ,βi,ψi 数据,用作图方法求得回转轨迹。