船舶操纵船间效应0ppt课件.ppt

岸壁对船舶运动的影响 岸壁效应 bankeffect 岸推 repulsion 岸吸 suction attraction 弹性 Cushion 效应影响因素岸壁效应与保向斜底效应 1 岸壁效应 岸壁效应水道宽度受限时 当船舶偏航接近水道岸壁 因船体两舷所受水动力不同 而出现的船舶整体吸向岸壁 船首转向中央航道的现象称为岸壁效应 岸推 repulsion 船首转向中央航道而 离岸 的现象称为岸推 岸吸 suction attraction 船体被岸壁 吸拢 的现象称为岸吸 2 影响因素 距岸越近 偏离中心航道越远岸壁效应越明显 水道宽度越窄 岸壁效应越激烈 水深越浅 岸壁效应越明显 船速越高 岸壁效应越激烈 船型越肥大 岸壁效应越明显 岸壁的几何形状的影响 岸壁的坡度越陡峭 岸吸力和岸推力越大 螺旋桨的作用 3 斜底效应 亦称斜坡效应当船舶航行于水深在船宽方向上不等时 会出现船体吸向浅水而船首转向深水的现象 原理及相关的因素与岸壁效应类似 海底倾斜效应本质上是一种岸壁不垂直水面时的岸壁效应 4 弹性 Cushion 效应 船舶以一定横向速度向岸壁移动时 例如靠码头过程中的船舶运动 横向水动力随距岸壁的距离的减小而增加 5 受限水域中的航迹带 航迹带宽度是确定航道宽度的基础航迹带宽度仅与船舶操纵性能和操船者的操船技能有关 故称为 操纵宽度 风 流 的作用大小取决于相对风 流 向 相对风 流 速与船速之比 水深与吃水之比和船舶载况 船型等诸多因素 随着风 流 向转向正横方向 对航迹宽度的影响会逐渐增大 正横受风 流 时影响最大 在船速高于12kn时 操船航迹带宽度要增大0 1B 在船速低于12kn时 船速的影响不大 6 受限水域中保向 接近岸壁航行时的保向接近岸壁航行时 为了抵消岸吸力的作用 抑制激烈的岸壁效应 正确的操船措施是向岸壁方向压某一舵角 通过连续调整压舵角可使船舶航迹平均地保持一定近岸距离航行 运河航行中 如上述平均压舵角高达5 以上仍不足以保向 应引起操船者重视 如果中等多角难以保向 则应增大离岸距离 7 受限水域中保向 驶于中心航道时的保向船舶驶于类似苏伊士运河的狭窄水道时 即使行驶于水道中央 也需不断操舵保持航向 且船速越高 所需操舵的平均舵角也越大 根据模型试验结果并结合实际引航经验 在水道宽度接近船长的浅窄水道内 行驶于航道中央的船舶应将其船速降至10kn以下 以便于保向 8 受限水域中保向 驶于海底倾斜的浅水域时的保向当船舶驶于其海底沿船宽方向有明显倾斜的浅水域时 船舶将因海底倾斜效应出现与岸壁效应相类似的运动 即整体向水浅的方向横移 船首则向水深的一侧转头 为保持航向 也需不断地朝浅水一舷操舵 1934年1月12日 英国海军 纳尔逊 号战列舰 排水量38000吨 进朴茨茅斯港 该处水道横断面的陡度为6 25 从进口方向看 右侧深左侧浅 当时虽用了左满舵 但舰首依然不断向右偏转 导致舰尾搁于左侧浅滩 9 船间效应 船间效应的现象吸引 排斥 转头 波荡影响因素具体的局面追越对遇驶过系泊船 10 船间效应的现象 现象船舶在近距离上对驶会船 或追越 或驶过系泊船时 在两船之间产生的流体作用 将使船舶出现互相吸引 排斥 转头 波荡等现象 称之为船间效应 interaction 原因船体周围压力分布发生变化船行波 11 吸引与排斥 航进中的船舶 首尾处水位升高 船中部附近的水位下降 12 吸引与排斥 航进中的船舶 首尾处水位升高 压力增高从而给靠近航行的他船以排斥作用 船中部附近的水位下降 压力降低 则给靠近航行的他船以吸引作用 13 波荡与转头 14 波荡 波浪的水质点以一定的速度作轨园运动 当水质点处于波峰时 其运动方向与波的传播方向相同 向前运动 处于波谷时则与波浪的传播方向现反 处于他船发散波中的船舶 由于相对于波的位置不同而受到加速或减速的现象 称之为波荡或无索牵引 兴波越激烈 追越船的吃水越小 波荡现象越明显 15 转头 处于他船发散波中的船舶 当其船首向与他船发散波方向存在夹角时 即船舶斜向与发散波遭遇时 由于波中水质点作轨园运动 导致波峰处的船体部分受波的前进方向的力 而波谷处的船体部分则受相反方向的力 其结果构成了力矩使船首转头 16 影响船间效应的因素 两船间距一般当两船间的横距小于两船船长之和时 就会直接产生这种作用 两船间横距小于两船船长之和的一半时 相互作用明显增加 两船过度接近则有碰撞的危险 船速 船间作用与船速的平方成正比 作用时间 航向相同比航向相反时影响大 小船受到的影响大 浅窄水域船间效应更为激烈 17 追越中的船间效应 追越中两船间的船速差别较小 持续时间较长 船间效应影响较大 尤其是对较小的船舶 如果不予以充分注意并采取适当措施 近距离追越时极易发生碰撞事故 18 追越中的船间效应 危险的现象追越船A接近被追越船B船尾时 B船内转 挡住A船进路 A B两船有部分重叠时 回转力矩先后达到最大值 追越船A船船首内转 碰撞被追越船B的船中或船尾 两船平行 横向作用力很大 两船迅速接近 追越船A船船尾擦碰B船船中 当A船船首追过B船 两船部分重叠时 被追越船B船的船首碰撞追越船A的船中或船尾 19 追越中的船间效应 追越的原则 深水中 两船间距至少应保持大船的一倍船长 最好大于两船船长之和 追越的时间越长越危险 被追越船应适当减速 前提 保证舵效 追越中出现明显的船间效应而致有碰撞危险 被追越船应适当加车以提高舵效 20 对遇中的船间效应 两船对遇 船间相互作用与位置关系与追越类似 21 对遇中的船间效应 两船对遇造成碰撞的危险比追越过程中低 主要原因 持续时间短 船体惯性大 两船船首相平时 切忌用大舵角抑制船首外转 横距不足时 应向内转向 22 驶过系泊船 船舶以极近距离驶过系泊船时 系泊船会产生 首摇 横摇 横荡 垂荡 纵荡 纵摇 六自由度 原因 船间效应 发散波被岸壁反射后对船体的作用 危害 对系泊船影响最大的是纵荡 可能造成断缆等问题 23 驶过系泊船 相关因素水深越浅 影响越大 驶过船航速 船间距离 航道宽度 排水量驶过船排水量越大 影响越大 系泊船排水量越大 影响越小 24 驶过系泊船 措施 驶过船 保持足够横距减速系泊船 应对缆绳和碰垫作必要的调整 尤其是应使各缆绳均匀受力 避免某根缆绳单独过紧或过松 系泊船应停止有关可能受影响的作业应对舷梯做出必要调整 避免船体移动而发生擦碰等事故 25 船体下沉与纵倾 航行中船体升沉与纵倾因为航行中船舶周围的水流速度增加 静压力降低 从而使船体下沉 增加排水体积以弥补浮力损失 船首 船尾的下沉变化和程度因船型 船速等因素之不同而有差异 因此在船体平均下沉的同时 纵倾状态也将发生变化 船体下沉与纵倾的变化主要与船型和船速有关 26 船体下沉与纵倾 深水中的船体下沉与纵倾肥大型船舶下沉剧烈航速 傅汝德数Fr V gL 0 5Fr 0 06时开始下沉 Fr0 3 尾下沉开始大于首下沉Fr 0 6 尾倾增大 船舶开始上浮 27 船体下沉与纵倾 受限水域中的船体下沉在受限水域 水域宽度和深度的限制 改变了船体周围的流态 使船舶艏艉线方向的压力分布发生变化 在浅水中 由于船体周围的流动由三维流动变为二维流动 流速增加 使船体周围水压力的变化加剧 船中低压区扩展至船尾 船体下沉和纵倾变化均较深水中更为显著 在宽度受限的航道中 因船侧与岸壁之间宽度的减小 船体周围流速变快 使船体下沉量比无限水域中更大 28 船体下沉与纵倾 浅水中的船体下沉与纵倾水深与船速 傅汝德数Fnh V gh 0 5亚临界区 SubcriticalRange 近似平吃水下沉临界区 CriticalRange Fnh 1 船首上浮 船尾下沉超临界区 SupercriticalRange Fnh 1 船舶上浮 29 船体下沉与纵倾 浅水中squat 30 船体下沉与纵倾 浅水中下称和纵倾剧烈 尾倾与上浮提前 原因浅窄航道的阻塞效应 31 船体下沉与纵倾 浅水域船体下沉量的估算Tuck 32 船体下沉与纵倾 浅水域船体下沉量的估算Hooft 33 船体下沉与纵倾 浅水域船体下沉量的估算Barrass 超大型船 34 船体下沉与纵倾 浅水域船体下沉量的估算查曲线图 35 船体下沉与纵倾 浅窄水域船体下沉量的估算Barrass公式 阻塞系数 36 富余水深UKC 富余水深定义 富余水深 海图水深 潮高 静止吃水 37 富余水深UKC 影响富余水深的因素可归结为引起吃水变化的因素和引起水深变化的因素两方面内容 即富余水深与实际水深和船舶吃水有关 其中实际水深与潮汐有关 而潮汐是动态的 故富余水深也应该是动态的 引起吃水变化的因素包括船舶纵倾 横倾 航行下沉和纵傾以及波浪引起的船舶吃水增量等 因缺乏对各种解析式和经验公式的验证数据 其中波浪富余水深和航行船体下沉量是传统上最难以确定的两个因素 38 富余水深UKC 应考虑的主要因素船体下沉和纵倾变化 浅水域尤应注意首沉量 船体在波浪中的摇荡 吃水增量 图标水深精度 20m 0 3m 20 100m 1 0m主机冷却水进口1 5 2倍 操纵性所需水密度变化 39 富余水深UKC 富余水深的经验估算 欧洲引水协会 EMPA 对进出鹿特丹 安特卫普港的船舶建议采用如下的富余水深 外海水道 吃水的20 港外水道 吃水的15 港内 吃水的10 荷兰的Europoort港 VLCC采用较上述值低5 的标准 40 富余水深UKC 富余水深的经验估算 马六甲海峡 新加坡海峡对VLCC DW 15万吨 油轮及深吃水 d 15m 船舶 规定3 5m富余水深 日本濑户内海港口 吃水在9m以内 吃水的5 吃水在9 12m 吃水的8 吃水在12m以上 吃水的10 41 富余水深UKC 富余水深的经验估算 美国纽约港和新泽西港港口管理当局对所辖水域的部分航道和航行水域的富余水深提出了建议 部分航道的船舶富余水深不得小于2ft 约0 61m 对受涌浪影响较大的水域 建议最小富余水深为3ft 约0 91m 42 富余水深UKC 富余水深的经验估算 澳大利亚TOWNSVILE港对40000载重吨 DWT 以上的船舶富余水深的规定 43 富余水深UKC 富余水深的经验估算 澳大利亚亚西南部部分港口对不同大小的船舶的富余水深的规定 44 富余水深UKC 富余水深的经验估算 阿根廷的Quequ n港 航道宽度为120m 船长限制为230m 吃水限制为40ft 12 19m 离港富余水深根据波高确定 45 富余水深UKC 富余水深的经验估算 阿根廷的Quequ n港 46 本节主要内容 受限水域的影响 宽度影响岸壁效应 bankeffect 岸吸 suction attraction 岸推 repulsion 斜坡效应船间效应的现象吸引 排斥 转头 波荡影响因素具体的局面下的船