2010年度操纵性总结 1.船舶操纵性含义 船舶操纵性是指船舶借助其控制装置来改变或保持其运动速率、姿态和方向的性能。 2.良好的操纵性应具备哪些特性 具有良好操纵性的船舶，能够根据驾驶者的要求，既能方便、稳定地保持航向、航速，又能迅速地改变航向、航速，准确地执行各种机动任务。 3. 4.分析操舵后船舶在水平面运动特点。 船的重心G做变速曲线运动，同时船又绕重心G做变角速度转动，船的纵中剖面与航速之间有漂角。 5.漂角β的特性（随时间和沿船长的变化）。 船长：船尾处的速度和漂角为最大，向船首逐渐减小，至枢心P点处速度为最小且漂角减小至零，再向首则漂角和速度又逐渐增大，但漂角变为负值。 6. 7.作用在在船上的水动力是如何划分的。 船在实际流体中作非定常运动时所受的水动力，分为由于惯性引起的惯性类水动力和由于粘性引起的非惯性类水动力两类来考虑，并
忽略其相互影响。 8. 9.线性水动力导数的物理意义和几何意义。 物理意义：各线性水动力导数表示船舶在以u=u0运动的情况下，保持其它运动参数都不变，只改变某一个运动参数所引起船体所受水动力的改变与此运动参数的比值。 几何意义：各线性水动力导数表示相应于某一变化参数的受力（矩）曲线在原点处的斜率。 10.常见线性水动力导数的特点。 位置导数：(Yv，Nv）船以u和v做直线运动，有一漂角-β，船首部和尾部所受横向力方向相同，都是负的，所以合力Yv是较大的负值。而首尾部产生的横向力对z轴的力矩方向相反，由于粘性的影响，使尾部的横向力减小，所以Nv为不大的负值。所以，Yv<0, Nv<0。 控制导数：（Yδ，Nδ）舵角δ左正右负。当δ>0时，Y（δ）>0，N（δ）<0。（Z轴向下为正）所以Yδ>0，Nδ<0。 旋转导数：(Yr，Nr) 总横向力Yr数值很小，方向不定。Nr数值较大，方向为阻止船舶转动。所以，Nr<0。 11. 12. 13. 14.一阶K、T方程及K、T含义，可应用什么操纵性试验测得。 在操舵不是很频繁的情况下，船舶的首摇响应线性方程式可近似
超大型船舶操纵特点与操作技巧探讨 国际航线干散货轮一般分为以下四种类型：好望角型（10 万载重吨以上）、巴拿马型（7-9万载重吨）、大灵便型（4-5万载重吨）和灵便型（2-4万载重吨）。 《长江江苏段船舶定线制》规定超大型船舶为：实际淡吃水9.7米以上的；船长205米以上的；总长305米以上的拖带船队或总宽65米以上的船队（小型吊拖船队除外）；水面以上最大高度达到或超过拟通过的桥梁、过江电缆等水上跨江架空设施的设计通航净空高度的。 与普通船舶相比，超大型船舶主要呈现出6个操纵特点，具体说就是“三下降、三增大”： 三下降：操纵性能的下降、提速及停船性能的下降、锚的作用下降。 三增大：限制水域的影响增大、低速航行时的风流影响增大、港内船舶操纵中对拖轮的依赖增大。 一、操纵性能下降 操纵性能就是船舶对驾引人员实施操纵的相应能力。我们说一条船的船舶操纵性能好就是船舶对驾引人员实施操纵的响应能力好，一方面可以方便稳定的保持运动状态，另一方面又可以迅速准确地改变运动状态。具体可以用“追随性”（T，时间常数）、
“旋回性”（K，增益常数）、“航向稳定性”这三个指标来表示。 从操纵性能来看，超大型船舶的K、T值都较大，也就是旋回性较好，追随性和航向稳定性差。因此超大型船舶在实际操纵中要特别注意用舵，一般用舵时，起始至少20度，把定时也用大舵角，甚至经常用满舵压，否则压不住。在船舶避让时，这一点是非常不利的，因为用舵时船舶反应很慢，而一旦转起来又很难让它停下来，因此，超大型船舶在用舵避让时，都是非常慎重的，除非会遇态势很明了，否则轻易不用舵。 二、提速及停车性能下降 超大型船舶的排水量巨大，而出于经济效率考虑，超大型船舶的主机马力并不与排水量同比增长。对超大型船舶而言，一单位主机马力的力需要推动10吨左右的物体，而对集装箱船舶而言，一单位主机马力的力只需推动1.4吨的物体就可以了，如下表所示，两者相差6—7倍。 表不同船舶排水量和主机马力对比 船名排水量主机马力吨/马力XIN HUANGPU（集装 6993049633 1.41箱船） AIGAION（矿船）197870229208.62 YOUNARA GLORY(油 3731373600010.4船)
超硬材料的结构特征与材料硬度的关系 材料中的化学键按其特性可分成三类：即金属键、共价键和离子键材料。一般说来，共价键材料具有最高的硬度；离子键材料具有较好的化学稳定性；金属键材料具有较好的综合性能。 材料硬度的大小，主要决定于物质内部结构中原子间结合力的强弱。结合力越强，抵抗外力作用的强度就越大，材料的硬度就越高。金属键一般不很强，故金属键结合成的材料硬度通常不高。共价键则因其键力很强，所以共价键结合成的材料均具有很高的硬度，如金刚石是世界上最硬的材料。离子键的键力较强，因而离子键材料有较高的硬度。 材料的硬度与材料的内部结构特征如离子半径、价键、配位数有关。其规律如下： ①对于结合力类型相同的材料，其离子半径减小，硬度也可提高； ②离子电价高，键力提高，硬度也可提高； ③质点堆积越紧密，密度越大，硬度越高； ④阳离子配位数越高，硬度越高。 1.元素的共价半径 元素周期表中给出了元素的共价半径。共价半径小，材料硬度高。为什么碳是最符合生成超硬材料的元素呢?下面我们分析一下元素的性能。 ①惰性气体 它们是满壳层的元素，其化合价为零，通常呈气态，可用降温或加压的方式使其变为液态，但是除去温度、压力条件则又变成气体，所以它很难变为超硬材料。 ②氢 在通常状况下呈气态。氢原子(H)只有一个电子，当它与其他原子(x)形成共价键后，氢核就暴露在外面，于是可通过库仑作用再与其他电负性较大的原子(Y)相结合。因而，氢键可表示为X —H —Y 的形式。当X 与H 结合时，形成共价键x —H ，结合得紧密；当H 再与Y 结合时，形成氢键，结合力弱。尽管氢还可以通过特殊的形式形成有诸多性能的固态金属氢，但它没有超硬的性能。 ③第二周期中的元素 当把第二周期以外的元素分析过之后，就余下第二周期的锂（Li ）、铵(Be)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)等几种元素了，它们的共价半径见表1—3。 对于N ，O ，F ：通常呈气态，凡气体从其特性出发，不可能形成超硬的材料。 对于Li ，Be ，B ：它们的共价半径均大于碳，若从共价半径小，硬度高的规律来考虑，就只剩下碳元素了。 综上所述，碳是最符合生成最坚硬物质的元素。 2.价键 从价键的观点出发，半满键的碳，呈4价，它既可“捕获”4个电子变成稳定态，也可“奉献”4个电子而呈稳定态。因此，碳通常以共价键结合，具有很高的硬度。 (1)杂化轨道理论 杂化轨道是相当普遍的原子结合形式之一。杂化轨道理论最先是由鲍林(Paning L)和斯来托(Slater J ．C)于1931年提出的。鲍林把d 轨道组合进去，得到了s —p —d 杂化轨道(图l —3)。唐敖庆等把f 轨道组合进去，得到了s —p —d —f 杂化轨道，使该理论更加完善。对金刚石而言，仅讨论s —p 轨道杂化，而不去讨论d —f 更为复杂的杂化轨道。 在量子力学里有叠位原理和简并状态，如金刚石的3 sp ，可写为s 、x p 、y p 、z p ，它
1.4 船舶及其操作性能 船舶，各种船只的总称。船舶是能航行或停泊于水域进行运输或作业的交通工具，按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。 船舶是一种主要在地理水中运行的人造交通工具。另外，民用船一般称为船，军用船称为舰，小型船称为艇或舟，其总称为舰船或船艇。内部主要包括容纳空间、支撑结构和排水结构，具有利用外在或自带能源的推进系统。外型一般是利于克服流体阻力的流线性包络，材料随着科技进步不断更新，早期为木、竹、麻等自然材料，近代多是钢材以及铝、玻璃纤维、亚克力和各种复合材料。 1.4.1 概述 船舶从史前刳木为舟起，经历了独木舟和木板船时代，1879年世界上第一艘钢船问世后，又开始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由19世纪的依靠人力、畜力和风力（即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆）发展到使用机器驱动。 1807年，美国的富尔顿建成第一艘采用明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号，时速约为8公里/小时；1839年，第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”号问世，主机功率为58.8千瓦。这种推进器充分显示出它的优越性，因而被迅速推广。 1868年，中国第一艘载重600吨、功率为288千瓦的蒸汽机兵船“惠吉”号建造成功。1894年，英国的帕森斯用他发明的反动式汽轮机作为主机，安装在快艇“透平尼亚”号上，在泰晤士河上试航成功，航速超过了60公里。 早期汽轮机船的汽轮机与螺旋桨是同转速的。后约在1910年，出现了齿轮减速、电力传动减速和液力传动减速装置。在这以后，船舶汽轮机都开始采用了减速传动方式。 1902～1903年在法国建造了一艘柴油机海峡小船；1903年，俄国建造的柴油机船“万达尔”号下水。20世纪中叶，柴油机动力装置遂成为运输船舶的主要动力装置。 英国在1947年，首先将航空用的燃气轮机改型，然后安装在海岸快艇“加特利克”号上，以代替原来的汽油机，其主机功率为1837千瓦，转速为3600转/分，经齿轮减速箱和轴系驱动螺旋桨。这种装置的单位重量仅为2.08千克/千瓦，远比其他装置轻巧。60年代先后，又出现了用燃气轮机和蒸汽轮机联合
高技术船舶科研项目指南 （2014年版） 为贯彻落实《船舶工业加快结构调整促进转型升级实施方案（2013-2015）》和《船舶工业“十二五”发展规划》，促进船舶工业科技发展，引导建立产学研用协同创新机制，提升自主创新能力，推动技术、产品结构升级，提高国际市场竞争力，按照《船舶工业“十二五”科技发展方向与重点》的任务部署，特制定本指南。 一、工程与专项 （一）节能环保示范工程 1.总目标 根据船舶节能环保相关国际公约、规范的要求，结合船舶技术的发展和国内外航运市场需求，通过风帆、混合对转推进系统等节能环保装备的实船应用示范以及江海直达环保示范船型的开发，突破清洁能源与节能装备应用关键技术，全面提升我国船舶节能环保整体技术水平。 2.重点研究方向 （1）风帆技术示范应用开发 研究目标： 针对国际公约对船舶节能环保的新要求与当前船舶节
能技术发展的水平，以超大型油船（VLCC）为目标船型，通过对风帆-主机混合动力推进技术的研究，掌握风帆设计、制造与应用关键技术，完成风帆在大型油船上的示范应用。利用风帆技术，可实现VLCC在相同航速下平均日油耗降低12%以上。 主要研究内容： 1）风帆-主机混合动力VLCC总布置及航行性能研究； 2）风帆模型风洞、水池试验技术研究； 3）风帆-主机混合动力VLCC推进系统关键技术研究； 4）风帆-主机混合动力船舶控制策略及系统开发； 5）风帆工程样机研制与试验技术研究； 6）风帆-主机混合动力VLCC结构设计关键技术研究； 7）大型风帆实船安装工艺及精度控制技术研究； 8）风帆-主机混合动力VLCC节能指标与经济性分析； 9）风帆-主机混合动力VLCC实船验证技术研究。 主要成果形式： 1）相关技术研究报告及试验报告； 2）相关设计图纸和计算书； 3）经实船应用的风帆及控制系统样机； 4）相关专利及技术标准研究报告。
超硬材料的性能和应用 材料成型及控制工程2009级2班张天珍学号：20091420224 摘要：超硬材料在工业发展进程中扮演了至关重要的角色。随着时代发展和技术的更新，将越来越受到人们的关注。本文立足事实基础，以超硬材料多年的发展历史为背景，详细介绍了超硬材料的基本性能以及在工业、军工、航空航天、电子、机械、汽车、机床工具、精密制造、医疗、石材、建材等方面的应用。重点介绍了金刚石和立方氮化硼的性能和应用关键词：超硬材料金刚石立方氮化硼性能应用 1、引言 金刚石及立方氮化硼称为超硬材料,是因为它们具有超凡的高硬度特性。金刚石是自然界已知物质中最硬的物质, 还具有高绝缘性、优异的耐磨性和良好的导热性。立方氮化硼的硬度仅次于金刚石, 还具有高耐磨、低摩擦系数、优异的耐热性和化学稳定性,特别是对铁族金属呈化学惰性,尤其适合于加工硬而脆的铁族金属材料。立方氮化硼的这一特点是金刚石所不能比拟的。这样, 立方氮化硼就以其独特的优越性与金刚石相互补充,构成了超硬材料的两大体系。超硬材料具有其他材料无可比拟的优异力学、热学、光学、声学、电学和生物等性能，享有“材料之王”赞誉，是用途广泛的极端材料，不仅可加工世界上所有的已知材料，而且可制成性能极端的功能性器件，在诸多应用领域具有不可替代性。超硬材料及制品已广泛应用于军工、航空航天、电子、机械、汽车、机床工具、精密制造、医疗、石材、建材、机场、清洁能源、高速铁路、公路、石油与天然气钻井、地质勘探、煤炭及矿物采掘、救灾抢险、家庭装修等国计民生的各个领域。 2、金刚石的性能和应用 2.1金刚石的发展史 人类最早发现先金刚石是在公元前800年，但直到18实际末，才开始对金刚石有了系统科学的研究。法国人拉瓦锡发现金刚石可燃烧，英国人费南腾研究证实金刚石是碳的同素异形体。1955年由美国通用电气公司首次以石墨为原料在高温高压条件下合成出金刚石，从此，工业技术领域进入新的时代。 2.2金刚石的性能 金刚石是自然界已知物质中硬度最高的材料。莫氏硬度为10 ,是石英8.5倍，刚玉的4.4倍，立方氮化硼的1.56倍。特别指出，（111）面的硬度大于（110）
船舶航行性能 为了确保船舶在各种条件下的安全和正常航行，要求船舶具有良好的航行性能，这些航行性能包括浮力、稳性、抗沉性、快速性、摇摆性和操作性。 船舶浮性 船舶在一定装载情况下的漂浮能力叫做船舶浮性（buoyancy） 船舶是浮体，决定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。其漂浮条是：重力和浮力大小相等方向相反，而且两力应作用在同一铅垂线上。 船舶重力即船舶的总重量。船舶浮力是指水对船体的上托力 根据阿基米德定理，船舶浮力大小等于船体所排开同体积水的重量。 船舶重力，通常用W表示，它经过船舶重量的中心，也叫重心（G），其方向垂直向下，船舶重心G的位置是随货物移动而改变；船舶浮力，通常用B表示，它经过船舶水下体积的几何中心，也叫浮心（G），其方向垂直向上，船舶浮心G的位置是随水线下船体体积的变化而变化，如图1-23所示。 船舶重力（W）和浮力（B）大小相等、方向相反且重力与浮力又是作用在同一铅垂线上，这时船舶就平衡漂浮在水面上。 如果增加载货，重力增大船舶就会下沉，使吃水增加，浮力也就增大，直到浮力和重力又相等，船舶就达到新的平衡位置；同样，若重力减少，船舶上浮，也会到达另一新的平衡点。船舶的平衡漂浮状态，简称船舶浮态。船舶浮态可分为四种。 1．正浮状态 是指船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情况。 2．纵倾状态 是指左右吃水相等而首尾吃水不等的情况。船首吃水大于船尾 水叫首倾；船尾吃水大于船首吃水叫尾倾。为保持螺旋桨一定的水深，提高螺旋桨效率，一航未满载的船舶都应有一定的尾倾。 3、横倾状态 是指船首尾吃水相等而左右吃水不等的情况，航行中不允许出现 横倾状态。 4、任意状态 是指既有横倾又有纵横倾的状态。 船舶在海上航行，经常会遇到海浪打上甲板，冬季还会结成很厚 的冰，这就等于给船舶增加了重量。为了保障船舶安全，船舶必须留有一定的储备浮力（也叫保留浮力）。储备浮力是指船舶主甲板以下至水线之间水密空间产生的浮力，如下图所示。载货越少，船舶干舷越高，储备浮力越大，浮性越好，越有利于航行安全。所以，为了既保证船舶安全，又能充分利用船舶的载重能力，就必须根据不同季节和航区进行合理配载，使最大吃水不超过载重线标志上规定的满载吃水线。 船舶稳性 稳性（stability）是指船舶在外力矩（如风、浪等）的作用下发生倾斜，当外力矩消
哈尔滨工程大学船舶操纵性总结 1.船舶操纵性含义：P1 2.良好的操纵性应具备哪些特性 具有良好操纵性的船舶，能够根据驾驶者的要求，既能方便、稳定地保持航向、航速，又能迅速地改变航向、航速，准确地执行各种机动任务。 3.对于船舶的水平面运动，绘制固定坐标系和运动坐标系。 4.分析操舵后船舶在水平面运动特点。 5.漂角β的特性（随时间和沿船长的变化）。 6.坐标原点在船的重心处时，船舶的运动方程的推导。 7.作用在在船上的水动力是如何划分的。 8.粘性水动力方程线性展开式及无因次化。 9.线性水动力导数的物理意义和几何意义。
物理意义：各线性水动力导数表示船舶在以u=u0运动的情况下，保持其它参数都不变，只改变某一个运动参数所引起船体所受水动力的改变与此运动参数的比值。 几何意义：各线性水动力导数表示相应于某一变化参数的受力（矩）曲线在原点处的斜率。 10.常见线性水动力导数的特点。 11.船舶操纵水平面运动的线性方程组推导及无因次化。 12.写出MMG方程中非线性水动力的三种表达式。 13.首摇响应二阶线性K-T方程推导。 14.一阶K、T方程及K、T含义，可应用什么操纵性试验测得。 15.画图说明船舶在作直线航行时（舵角δ=0），若受到某种扰动后， 其重心运动轨迹的四种可能情况，并说明三种稳定性之间的关系。 16.影响稳定性的因素有哪些？ 17.船舶回转过程的三个阶段及船舶在各个过程运动特点（速度、加 速度信息） 18.船舶回转运动主要特征参数。 19.影响定常回转直径的5个因素是什么？ 20.推导船舶定常回转时横倾角的确定公式。 21.按照操舵规律由线性响应方程求解舶的回转角速度和艏向角。 22.如何获得船舶的水动力导数？ 可以通过理论数值计算、经验公式估算和拘束模型的水动力试验三种方法来获得船舶的水动力导数。
第26卷 第3期大连海事大学学报V o l.26,N o.3 2000年8月Journa l of Da l i an M ar iti m e Un iversity A ug.,2000 文章编号:100627736(2000)0320048203 超大型船舶旋回性能的探讨Ξ 夏国忠,史国友 (大连海事大学航海学院,辽宁大连 116026) 摘要:在操纵模拟器上进行大型船舶模拟试验的基础上,结合本科教学实践和多年的航海经历,分析得出了影响超大型船舶旋回性能的主要因素除船型、船速、吃水差、舵面积外,还有舵角和装载状态. 关键词:超大型船舶;旋回性能;模拟试验 中图分类号:U664182 文献标识码:A 大型船舶由于载重量大,吃水深,尺度长,冲程大,惯性大,受海域限制等特点,操纵比较困难.其中旋回性能受多种因素的影响,如船型(方型系数C b),船速,吃水差,舵面积,舵角,以及装载状态等.本文将分析其主要的影响因素及影响程度,并与中小船舶的旋回性能作一比较.为此,选择三种类型超大型船,在我校研制的操纵模拟器上进行了旋回性能操纵实验. 超大型船(VL CC、U L CC)与一般的货船相比,在船型上显然不同,如表1,2所示.即大型船的长宽比小,方型系数大,在船体设计上,增加船长不如加宽加深较易大型化,这类肥满型船,今后有增加的趋势. 表1 各类船型主要尺寸 T ype DW 万t L p p B D d L B B d C b A L d TAN KER1024640.221.815.076.122.670.7981 67.5 1528146.225.016.66.082.780.8141 64.6 2032649.823.217.696.552.830.8281 63.3 3033053.332.024.786.192.150.8502 103.96 表2 三种实验船舶的主要尺寸 T ype DW L p p B D L B B d C b A R L.d 525091331.6726739.8146.72.840.6141 73.715山口11394726043146.043.070.7281 69.18 SAN KO3000003185620.65.672.710.82721 114.4 Ξ收稿日期:20002032311 作者简介:夏国忠(1935～),男,浙江温州人,教授,主要从事船舶操纵与避碰的研究1
超硬材料及制品基本知识 一、超硬材料概念:对于超硬材料的含义至今没有一 个公认为满意的解释。1981年国际硬物质科学会议认为,硬度大于1000HV的物质均可称为硬物质，这就自然包括了金刚石和立方碳化硼。后来对这个定义进行了补充,认为能加工诸如硬质合金(硬度1600—1８00ＨV)、刚玉（—２00０ＨV）、碳化硅(—22００HV）等这一类物质的材料称为超硬材料。目前由于金刚石和立方氮化硼等材料有其极高的硬度，所以统称为超硬材,具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。 二、超硬材料的分类:分为单晶超硬材料和聚晶超硬 材料(也称为“复合超硬材料”）及3．金刚石薄膜三类。 单晶超硬材料和聚晶超硬材料的主要区别为:单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好,但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具;聚晶金刚石/立方氮化硼是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单晶超硬材料为主要原料,添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。它的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料,但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体,可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的轻易从锯片表面脱落的弊端,具有更高的耐磨性。 金刚石薄膜是用化学气相沉积(CVＤ）法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄
膜。它不仅可用于制作各种金刚石刀具,还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、Ｘ光检测窗口等，应用领域十分广泛。国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。我国从八十年代中期开始此项研究，并已列入国家“863计划”，现已能制备出8０ｍm、厚2mm的金刚石薄膜，并在应用研究方面取得了不少成果,但目前总体上仍处于研制阶段,尚未达到工业化应用阶段。有人预计,金刚石薄膜将是２１世纪金刚石工业的主要材料，各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。 三、金刚石按用途分为两类:质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。 宝石级金刚石,又称钻石，光泽灿烂,晶莹剔透,被誉为“宝石之王”,价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石(工业用金刚石）,以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交 ?总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性,市场潜力更大,广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域,电子信息、航天航空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1．1复合超硬材料的主要产品用途?当前,复合超硬材料的产品主要分为四类:石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。 (1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片 石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击
漂角：船舶重心处速度与动坐标系中ox轴之间的夹角，速度方向顺时针到ox轴方向为正。首向角：船舶纵剖面与固定坐标系OX轴之间的夹角，OX到x轴顺时针为正 舵角：舵与动坐标系ox轴之间的夹角，偏向右舷为正 航速角：重心瞬时速度与固定坐标系OX轴的夹角，OX顺时针到速度方向为正 浪向角：波速与船速之间的夹角。 作用于船体的水动力、力矩将与其本身几何形状有关（L、m、I），与船体运动特性有关(u、v、r、n)，也与流体本身特性有关（密度、粘性系数、g）。 对线速度分量u的导数为线性速度导数，对横向速度分量v的导数为位置导数，对回转角速度r的导数为旋转导数，对各角速度分量和角加速度分量的导数为加速度导数，对舵角的导数为控制导数。 直线稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终能恢复指向航行状态，但是航向发生了变化； 方向稳定性：船舶受瞬时扰动后，新航线为与原航线平行的另一直线； 位置稳定性：船舶受瞬时扰动后，最终仍按原航线的延长线航行； 具备位置稳定性的必须具备直线和方向稳定性，具备方向稳定性的必定具有直线运动稳定性。 1.定常回转直径 2.战术直径 3.纵距 4.正横距 5.反横距 回转的三个阶段 一、转舵阶段二、过度阶段三、定常回转阶段 耦合特性：船舶在水平面内作回转运动时会同时产生横摇、纵摇、升沉等运动,以及由于回转过程中阻力增加引起的速降。以上所述可理解为回转运动的耦合,其中以回转横倾与速降最为明显。 Tr r Kδ += 回转性指数K是舵的转首力矩与阻尼力矩系数之比，表征船舶转首性， 应舵指T 是惯性力矩数系数与阻尼力矩系数之比， 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=M/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。 K值越大,相应回转直径越小,回转性越好.T为小正值时,船舶具有良好的航向稳定性. K表示了回转性,T表示了应舵性和航向稳定性。舵角增加：K、T同时减小；吃水增加：K、T 同时增大；尾倾增加：K、T同时减小；水深变浅：K、T同时减小；船型越肥大：K、T 同时增大。 船舶操纵性设计的基本原则是：给定船的主尺度(即船的惯性)，以提供必要和足够的流体动力阻尼及舵效，使之满足设计船舶所要求的回转性、航向稳定性和转首性。通常最常用的办法是改变舵面积，因为舵既有明显的航向稳定作用，又会产生回转力矩。
先进船型与船体结构设计技术 1 概述 1.1船型与船体结构设计技术的概念与内涵 船型，通常指船舶的类型，按不同的分类标准可以划分为许多种不同的船型。例如按载货方式可分为散货船、油船、集装箱船，其中散货船又有灵便型、巴拿马型、超巴拿马型、好望角型等系列；按航行姿态可分为排水量船、滑行艇、水翼船、气垫船、地效翼船等；按推进器型式可分为螺旋桨推进船、喷水推进船、明轮船等；按动力装置种类可分为柴油机推进船、电力推进船、燃气动力装置船、核动力装置船等。 船体结构设计是在满足船舶总体设计的要求下，解决船体结构的形式、构件的尺度与连接等设计问题，保证船体具有恰当的强度和良好的技术经济性能。船体结构设计应考虑以下几方面：1）安全性，结构设计应保证船舶在各种外力作用下，具有一定的强度和防振性能。2）适用性，结构的布置与构件尺度的选用应符合营运的要求。3）整体性，结构设计必须与船舶性能、轮机、没备、电气及通风等设计密切配合，确保船舶在各个方面都具有良好的工作性能。4）工艺性，结构形式与连接形式的选择应便于施工，选用结构材料应适当减少规格，根据船厂的设备情况和生产组织管理等特点，采用先进、高效、经济的工艺措施。5）经济性，考虑上述方面条件下，力求减少结构的重量，材料选用恰当，使船舶具有更好的经济性能。 1.2 重要性 在国防工业领域，采用新的结构形式、新材料、新型推进方式等新技术开发先进船型，是改善海军舰船总体性能、提高作战效率的重要手段。近十几年来，随着科技的进步，海军对舰船的航行性能、隐身性能、负载能力等要求不断提高；在对近海作战能力的不断重视下，舰船在浅水海域作战需要小吃水，为安装模块化装备需要宽大甲板面积，快速航渡需要高航速。常规单体船型虽然推进效率较高、超载能力强、船体结构简单、维修方便、造价低，但已较
1 复合超硬材料简介 1.1 复合超硬材料基本情况 金刚石和立方氮化硼等材料由于其极高的硬度，统称为超硬材料，具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。 目前，超硬材料主要分为单晶超硬材料和聚晶超硬材料（也称为“复合超硬材料”）两类。单晶超硬材料主要为单晶金刚石/立方氮化硼微粉；聚晶超硬材料主要是指以金刚石或立方氮化硼与相关粘结剂经过烧结工艺制备的复合材料。 两类材料的主要区别为：单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好，但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具；聚晶金刚石/立方氮化硼的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料，但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体，可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的容易从锯片表面脱落的弊端，具有更高的耐磨性。 总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性，市场潜力更大，广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域，电子信息、航天航空、国防军工等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1.2 复合超硬材料的主要产品用途
当前，复合超硬材料的产品主要分为四类：石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。 （1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片 石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结 剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击性以及良好的自锐性，这些优良特性使其能够应用在岩石的钻探领域。该产品主要作为石油天然气钻头的切削齿，是钻头上起到切削和掘进的核心部件。 （2）煤田矿山钻头用聚晶金刚石复合片 由于具有硬度高、耐磨性强、抗冲击韧性良好等特点，复合超硬材料除了可用于制作石油天然气用钻头外，还可用于制作煤田矿山钻头用PCD复合片，其用途并不局限制造于煤田和矿山作业用的钻进和切割工具，还可广泛应用于制造建筑建造、水电工程施工、凿岩破碎、公路修补等众多领域的钻进工具。 （3）聚晶金刚石高品级拉丝模坯 拉丝模是各种金属线材生产厂家（如电线电缆厂、钢丝厂、焊条焊丝厂等）拉制线材的一种非常重要的易消耗性模具。拉丝模的适用范围十分广泛，主要用于拉拔棒材、线材、丝材、管材等直线型难加
涂层性能测试方法 1盐雾试验 盐雾试验是将试验样板(件)放置于盐雾箱中,在一定温度、湿度条件下,保持电解质溶液成雾状,进行循环腐蚀的实验室技术。 1.1盐雾试验注意事项 (1)供试验用样板底材,必须彻底清除锈迹和润滑油脂。无论是经喷砂、打磨还是磷化过的底材,谨防暴露于潮湿空气中,以防底材表面形成水膜造成再度生锈或因此而降低涂层与底材间的附着力。特别强调的是严禁用手指触摸底材有效部位,因为手指上的油脂、汗渍会沾污板面,造成涂层局部起泡和生锈。 (2)盐雾试验的关键是配制电解质溶液的浓度,多种组分的溶质要按比例严格称量,以确保pH值的准确性。不然会直接影响检测结果。 (3)制备涂层后的样板(件),需用涂料封边和覆盖底材裸露部位,否则,造成锈痕流挂、污染板面,给评定等级工作带来困难。 (4)定期查板(件)时,应保持板面呈湿润状态,尽量缩短板面暴露于空气中的时间。 (5)完成试验后,应立即对板面做出客观评价,包括:起泡、变色、生锈、脱落。也可按客户要求增加附着力、划痕单边锈蚀距离的检测评定。 (6)板面如需要划痕,则应一次性划透涂膜,并露出底材。不应重复施刀,以免造成划痕处涂层翻边和加宽单边锈蚀距离。根据经验,板面划痕通常为交叉状(X),而圆柱工件则可划成平行线(Ⅱ)。但划痕距板(件)缘应大于20mm,并依据GB/T9286—1998标准推荐的方法,使用单刃切割器。 值得注意的是划痕处单边锈蚀距离的测定方法。根据作者多年工作经验,在试验过程中,周期性查板(件)应保持原始锈蚀状态记录单项等级评定结果。当试验结束后进行综合等级评定时,首先选择划痕单边锈蚀最严重部位进行测量,然后用一工具小心剥离锈斑,尽量保持不要破坏涂层,用水冲净后再测量锈蚀距离,测量结果可能有3种情况:①因涂层沿 中心以化工行业技术需求和科技进步为导向，以资源整合、技术共享为基础，分析测试、技术咨询为载体，致力于搭建产研结合的桥梁。以“专心、专业、专注“为宗旨，致力于实现研究和应用的对接，从而推动化工行业的发展。
船舶的操纵性能（旋回性、冲程、保向性、改向性以及船舶变速运动性能） 船舶驾驶人员必须较好地掌握船舶操纵知识，了解本船的操纵性能以及各种外界条件对本船操纵性能的影响，才能正确操纵船舶；准确控制船舶的运动。往往一艘操纵性能良好的船舶，具有稳定地保持运动状态和迅速准确地改变运动状态的性能。 一、旋回性能是船舶操纵中的重要部分，它包括的因素有偏移或反移量、进距、横距、旋回初径、漂角、转 心、旋回时间、旋回中的降速和横倾等。这些数值是在船舶满载，半载以及空载等不同的状态下实测所得，掌握这些要素，对避让船舶、狭窄区域旋回或掉头等情况下安全操纵船舶有着重要的作用，也是判定船舶是否处于安全操纵范围内的重要参数。偏移或反移量（KICK）是船舶重心向转舵相反一舷横移的距离，满载时其最大值约为船长的1%左右，但船尾的反移量较大，其最大值约为船长的1/10—1/5，可趁利避害的加以运用，如来船已过船首，且可能与船尾有碰撞危险，紧急情况下可向来船一侧满舵利用
反移量避免碰撞（有人落水时向人落水一舷操满舵也是利用该反移量）；进距（ADVCNCE）是开始转舵到航向转过任一角度时中心所移动的纵向距离，旋回资料中提供的纵距通常特指转过90度的进距，即最大进距，其值约为旋回初径的0.85—1.0倍，熟练掌握可常帮助我们正确判断船首来船或危险的最晚避让距离；横距（TRANSPER）是开始转舵到航向90度时船舶中心所一定的横向距离，其值约为旋回初径的0.55倍；旋回初径（TACTICAL DIAMETER）是船舶开始转舵到航向180度时重心所移动的横向距离，其值约为3-6倍船长；旋回直径（PINAL IAMETER）是船舶做定常旋回运动时的直径，约为旋回初径的0.9-1.2倍。漂角（DRIPT AUGTE）是船舶旋回中船首与重心G点处旋回圈切线的方向夹角，其值约在3度—15度之间，漂角约大，其旋回性能越好；转心P是旋回圈的曲率中心O到船舶首尾线所做垂线的垂点，该点处的漂角和横移速度为零，转心P约在船首柱后1/3-1/5船长处，因此，旋回中尾部偏外较船首里为大，操船是应特别注意；旋回时间是旋回360度所需要的时间，它与排水量有密切关系，排水
关于CAPE SIZE超大型船舶的操纵 超大型船舶指总吨位超过10万总吨的船舶，一般用于运输石油、矿砂。超大型船舶具有排水量大；惯性大；停船性能较差；追随性差；舵对船舶航向的控制能力较低等特点。操船者必须充分了解和掌握它的特点之后，才能安全地操纵超大型船舶，笔者曾在两艘近17万总吨的CAPE SIZE超大型船舶“港明”轮和“港星”轮任船长，下面从实操方面谈谈 关于CAPE SIZE超大型船舶操纵的体会。 一、进出港和经狭水道的操纵 １、正确掌握转向的提前量和所用舵角。 a. 低速(7-10节)转向角度大(大于90度)，满载情况下，用满舵角，用舵时机在离转向点 0.6-0.8海里；空载时，舵角可减小5度。 b. 低速(7-10节)转向角度比较大(60-90度)，满载情况下，用20度舵角，用舵时机在离转向点0.6-0.8海里；经大角度转向后，船速会下降，(一般超大型船舶转过90度后，船速下降4节左右)，所以当大角度转向船速下降时，可适当加大舵角以增加舵效。空载时，舵角可减小5度。 c. 低速(7-10节)转向角度小(30-60度)，满载情况下，用15度舵角，用舵时机在离转向点 0.5海里，空载时，舵角可减小5度。 d. 低速(7-10节)转向角度小(小于30度)，满载情况下，用10度舵角，用舵时机在离转向点0.5海里；空载时和满载情况下一样。 e. 常速(10节以上)转向角度大(大于90度)，满载情况下，用20度舵角，用舵时机在离转向点0.6-0.8海里；空载时，舵角可减小5度。 f. 常速(10节以上)转向角度比较大(在60-90度)，满载情况下，用20度舵角，用舵时机在离转向点0.5海里；空载时，舵角可减小5度。 g. 常速(10节以上)转向角度小(30-60度)，满载情况下，用15度舵角，用舵时机在离转向点0.5海里；空载时，舵角可减小5度。 h. 常速(10节以上)转向角度小(小于30度)，满载情况下，用10度舵角，用舵时机在离转向点0.5海里；空载时和满载情况下一样。 ２、正确掌握压反舵时机。 早用舵，早回舵，所操舵角比较大。大角度转向(大于60度)，当转到接近新航向前20度开始压反舵，反舵角等于或大于转向时所用舵角(视当时转头速度灵活掌握)，接近新航向5度回正舵，再小舵角调整把定在新航向上。小角度转向(30-60度)，当转到接近新航向前10度开始压反舵，反舵角等于或大于转向时所用舵角(视当时转头速度灵活掌握)。接近新航向3度回正舵，再小舵角调整把定在新航向上。 只有完全掌握船舶的操作特性，才能熟练、准确、安全地操纵船舶。 ３、进出港和经狭水道使用安全航速和注意前后船与本船之间的距离。 进出港和经狭水道航行应使用安全航速；航经狭水道前后船与本船之间的距离最好保持在2海里以上。进出港由于受航道水深和可航水域的限制，加上个别港口进出港航道繁忙，船长应时刻注意本船与前后船舶之间的距离保持在倒车冲程以上，如有引航员在船，发现距离前船在本船当时安全航速的倒车冲程以内，有必要提醒引航员，用高频与前后船舶联系协调行动，保证本船与前后船舶之间的距离在本船倒车冲程以上；注意让开航道两边的浮标，浅点和障碍物。注意航道的富余水深和船舶航行时的下沉量，确保本船进出港航行安全。航经狭水道注意让开狭水道两边的浅点和障碍物。实践证明，单方位避险线和单距离避险线是避让危险物的最简单实用的避让方法。有分道通航的狭水道应遵守分道通航制，没有分道通航的狭水道避让船舶应先用高频联系好，协调行动，谨慎驾驶，以策安全。
超硬磨料及其磨具的选择与应用 磨削过程就是磨具中的磨粒对工件的切削过程。选择磨具就是要充分利用磨粒的切削能力去克服工件材料的物理力学性能产生的抗力。由于磨具的品种规格繁多，而每一种磨具都不是万能的切削工具，只有一定的适用范围。因此对每一种磨削工作，都必须适当选择磨具的特性参数，才能达到良好的磨削效果。磨具特性主要包括磨粒、粒度、硬度、结合剂、组织、形状和尺寸。这里从磨具特性方面叙述选择磨具的一般原则。 一.超硬磨料及其磨具 (一)超硬磨料磨具的加工特点 超硬磨料系指金刚石和立方氮化硼均属立方晶系。与刚玉和碳化硅相比，具有硬度高、强度好、颗粒形状好、良好的导热性和低的热膨胀系数等特点。磨削能力强及良好的磨削性能。是非常优异的磨削材料。 由超硬磨料制成的磨具，其磨削性能突出，主要加工特点有： 1．极高的磨料硬度 2．耐磨损性能好 3．形状和尺寸保持性能好 4．能长时间保持磨粒微刃的锋锐性 5．磨削温度低 (二)超硬磨料磨具的特性 1.超硬磨料磨具结构 超硬磨料磨具的结构与普通 磨具不同，其结构形式由工作 层、过渡层和基体三部分组成。 如图一所示。工作层即磨料层， 由金刚石或立方氮化硼磨料、结 合剂及填料组成。是磨具 进行磨削加工的部分。过渡层是 由结合剂和其它材料组成，以保图一超硬磨料金刚石、立方氮化硼磨具结构
证工作层的充分使用，不含超硬磨料，将工作层牢固把持在基体上。近年来，有些厂家取消了过渡层，直接将过渡层把持在基体上。基体是磨具的基本形体，起支承工作层的作用。 2.超硬磨料磨具的特性及标志 ⑴磨料超硬磨料的品种有天然金刚、人造金刚石及立方氮化硼（CBN）。人造金刚石又有多种牌号。人造金刚石、立方氮化硼的品种、代号及适用范围列于表一表一人造金刚石和立方氮化硼品种、代号及适用范围（摘自GB/T6405-1994） ⑵粒度粒度系标志超硬磨料金刚石、立方氮化硼颗粒尺寸的大小。粒度的标记按国家标准的规定，超硬磨料的各粒度颗粒尺寸范围及粒度组成按表二规定。 ⑶结合剂结合剂起着把持超硬磨料和使磨具具有正确的几何形状的作用。超硬磨料磨具的结合剂分四大类，即树脂结合剂(B)、金属(青铜)结合剂(M)，陶瓷结合剂(V)，电镀金属结合剂(M) ⑷浓度浓度是超硬磨料磨具所特有的概念。它表示磨具工作层单位体积中超硬磨料的含量。一般规定为每立方厘米体积中含4.4克拉(1克拉＝0.2g，0.88g/cm3)的超硬磨料磨具的浓度为100%；每增加或减少1.1克拉磨料，则浓度增加或减少25%。不同浓度超硬磨料磨具中磨料含量及代号列于表三。
超硬材料的性能与应用 摘要：本文在超硬材料的基础上讨论了其良好性能及在工业上的应用，同时提出超硬材料在其领域内所应该开发的新应用。重点分析了超硬材料在应用过程中所表现出其他材料所不能替代的性能。本文通过查阅相关文献阐述了超硬材料综述了超硬料的结构及其性能特点,为今后超硬材料在工业上的进一步发展有提供前景。关键字：超硬材料、金刚石、立方碳化硼、性能、应用等 一、超硬材料的简介所谓的超硬材料则是指硬度可与金刚石相比拟的材料。目前使用的超硬材料主要是立方氮化硼与金刚石，但是还是许多超硬材料正在研发中，如碳化硼，富硼氧化物等。金刚石包括天然金刚石和人造金刚石，天然金刚石是目前世界上最硬的工业材料，它具有硬度高、耐磨损、热稳定性能好等特性，而且抗压强度高、散热速率快、传声速率快、电流阻抗、防蚀能力、透光、低热胀率等物理性能，是工业材料中不可替代的材料；人造金刚石是加工业最硬的磨料，电子工业最有效的散热材料，半导体最好的晶片，通讯元器件最高频的滤波器，音响最传真的振动膜，机件最稳定的抗蚀层等等，已经被广泛应用于冶金、石油钻探、建筑工程、机械加工、仪器仪表、电子工业、航空航天以及现代尖端科学领域。 立方氮化硼CBN是硬度仅次于金刚石的材料，但是目前并未发现天然立方氮化硼的存在，工业和日常生活中使用的都是人造的。它具有与金刚石的许多特性相比拟的特点，同时也具有更高的热稳定性和对铁族金属及其合金的化学惰性。它作为工程材料，已经广泛应用于黑色金属及其合金材料加工工业。同时，它又具有优异的热学、电学、光学和声学等性能，在一系列高科技领域得到应用，成为一种具有发展前景的功能材料。 二、超硬材料的性能A）结构组成：金刚石是碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。氮化硼是立方结构。 B）力学性能：金刚石是目前地球上最硬的物质，莫氏硬度为10。新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。较脆，在不大的冲动力下会沿晶形解理面裂开质纯、结晶完好的为3520 kg/m3，一般为3470~3560 kg/m3。具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理。呈贝壳状或参差状。金刚石具有极大的弹性模量，是自然界最高的磨削材料，弹性模量达90000kg/mm。摩擦系数小，有极高的抗磨能力，因此在金刚石选矿中利用这一特性，采用球磨机、锥形磨矿机来分离金刚石。但金刚石极脆，不能承受正向的外力撞击。硬度高、耐磨性好。 立方氮化硼烧结体的硬度一般在3500~4000Hv，陶瓷；2400 Hv，硬质合金1800 Hv左右。高硬度带来了相当好的耐磨性，一般讲，立方氮化硼的耐磨性是涂层合金的30倍，是无涂层硬质合金的50倍，是陶瓷刀片的15~20倍。C）热学性能：熔点：金刚石熔点达4000℃，在空气中燃烧温度为850~1000℃，在纯氧中720~800℃燃烧，金刚石发出浅蓝色火焰，并转化成二氧化碳。热导率一般为138.16W/(m?K)。但Ⅱa型金刚石的热导率特别高，在液氮温度下为铜的25倍，并随温度的升高而急剧下降。低温时热膨胀系数极小，随温度的升高，热膨胀系数迅速增大。 立方氮化硼在1370o以上才开始由立方晶体向六方晶体转化；在1000oC的高温下切削，其表面不会产生氧化，高温下硬度降低程度也比硬质合金和陶瓷刀片小的多，这就为高速切削创造了条件。导热系数为79.54w/m,k，仅次于金刚石，随温度提高，导热系数逐渐增大，有利于散热。D）磁电性能：金刚石为无磁性重部分矿物(p>2.9)因此在选矿中不能采用电