船舶操纵知识

1、 第一节 船舶旋回性能 第二节 船舶航向稳定性 第三节 船舶变速运动性能 第四节 外界因素的影响 旋回性：船舶匀速直航时，转舵使船舶作圆弧运动的性能,称为船舶回转性。 主要内容船舶旋回运动过程分析旋回圈（turning circle）及旋回圈要素旋回运动的运动要素影响旋回圈大小的因素旋回圈要素在实际操船中的应用 船舶以一定航速直进当中操某一舵角并保持之，船舶将进入旋回过程。根据船舶在旋回运动过程中所受外力特点之变化，以及运动状态之不同，可将船舶旋回过程划分为三个阶段： 转舵阶段 过渡阶段转舵阶段转舵阶段过度阶段过度阶段定常阶段定常阶段CYrmurmxvmG0rYvYrvrYvYrvGKYrmx

2、vmGrYvYrvGKCYrmu0rYvYrvGK转舵阶段转舵阶段过度阶段过度阶段定常阶段定常阶段 转舵阶段转舵阶段: 从转舵开始到舵转至规定角度为止，时间很短(约15s) 受力情况：受力情况：由舵角引起横向力和力矩，使船产生横向加速度和回转角加速度。 运动特点运动特点 ：由于船体本身的惯性很大，还来不及产生明显的横向速度和回转角速度；船舶重心G操舵相反一舷的小量横移；船舶横向向操舵一舷倾斜（内倾）；转舵阶段过渡阶段定常阶段vv rr r v rvt 旋回圈旋回圈 ： 定速直航（一般为全速）时，操一定的舵角（一般为满舵）后，其重心G的运动轨迹叫做旋回圈。DTD0TrLkAdVVRe 旋回圈要素

3、旋回圈要素： 表征旋回圈大小的几何要素 . 包括：包括： 反移量、进距、横距、旋 回初径、旋回直径、滞距等DTD0TrLkAdVVRe 定义：定义： 亦称偏距，是指船舶重心在旋回初始阶段向操舵相反一舷横移的最大距离。DTD0TrLkAdVVRe 大小： 通常，反移量值较小，其最大量在满载旋回时仅为船长的1/21B左右。 但操船中应注意的是，船尾的反移量却不容忽视，其最大量约为船长的11015，约出现在操舵后船舶的转头角达一个罗经点左右的时刻。 影响因素： 反移量的大小与船速、舵角、操舵速度、排水状态及船型等因素有关；船速、舵角越大，反移量越大。DTD0TrLkAdVVReDTD0TrLkAdV

4、VReDTD0TrLkAdVVRe 应用： 在航海实践中，旋回圈的大小常常用其旋回初径DT表示。 采用其旋回初径与其船长L（一般为两柱间长）的比值DTL来表示，称为相对旋回初径。 船舶种类 DTL 大型货船 56.5 中小型货船 45 油轮 2.57.5 大型远洋客船 7.58.0 中小型海上客船 45 大型客货船 57 中小型客货船 45 拖轮 1.53 巡洋舰 35 驱逐舰 510 潜艇 35 DTD0TrLkAdVVRe DTD0TrLkAdVVRe- 旋回运动可视为以一定的速度前进的同时绕通过某一点的竖轴而，这一点就是转心，通常以P代表之。 从几何学上讲，转心P的位置是旋回圈的曲率中心

5、O作船舶首尾面的垂线的垂足。 转心的位置大约在离船首柱后1/31/5船长处，也可能出于船首前某一点。旋回性能越好、旋回中漂角越大的船舶，旋回时转心越靠近船首。l横倾变化船舶操舵不久，将因舵力横倾力矩而出现少量内倾；接着由于船舶旋回惯性离心力矩的作用，内倾将变为外倾；因横向摇摆惯性的存在将产生最大的外倾角max，最大外倾角一般为定常外倾角的1.21.5倍，max的大小与操舵时间有关，操舵时间越短，max越大；达到最大外倾角后，船舶经过12次摇摆，最后稳定于某一定常外倾角上。 l规律：l由于浅水中横向阻力明显增大，漂角明显下降，同时浅水中的舵力有所下降，舵力转船力矩下降，再加上浅水中的阻尼力矩明显

6、增大，船舶的旋回性下降，因此，在浅水中的旋回圈明显增大。l当水深吃水比小于2时，旋回圈有所增大（特别是对高速船而言）；当水深吃水比小于1.5时，旋回圈明显增大；当水深吃水比小于1.2时，旋回圈急剧增大424-2-4231-1o35h/d=1.51.2模型试验实船试验x0 /Ly0/L0l由于受螺旋桨横向力的影响，船舶向左或向右旋回时的旋回圈的大小将有所不同。对于右旋固定螺距螺旋桨单车船而言，在其它条件相同的情况下，向左旋回时的旋回初径要比向右旋回时的旋回初径要小一些。但对于超大型船舶而言，这一差别很小。l船体的污底、风、流的作用都将对船舶旋回圈的大小产生影响。l例如顶风、顶流使旋回圈进距减小，

7、顺风、顺流使旋回圈进距增大等等。l 旋回初径：用来估算船舶用舵旋回掉头所需的水域；l 横距用来估算转首后，船舶与岸或其它船舶是否有足够的间距；l 滞距用来推算两船对遇时无法旋回避让的距离，即两船对遇时的距离小于两船的滞距之和，则用舵无法避让；l 进距两船的进距之和可用来推算对遇时的最晚施舵点。l反移量(Kick)的应用l本船航行中发现有人落水时，应立即向落水者一舷操舵，使船尾迅速摆离落水者，以免使之卷进船尾螺旋桨流之内。l在船首较近的前方发现障碍物时，为紧急避开，应立即操满舵尽量使船首让开，当估计船首已可避开时，再操相反一舷满舵以便让开船尾。l当船舶前部已离出码头，拟进车离泊时，如操大舵角急欲

8、转出，则由于尾外摆而将触碰码头。为避免发生事故应适当减速，待驶出一段距离后再使用小舵角慢慢转出。 主要内容 航向稳定性 操纵性指数 舵效 保向性 稳定性定义： 指物体在受外界干扰，使其偏离原定常运动状态，当干扰消失后，物体是否具有回复到原定常运动状态的能力 判别： 不能回复，不具有稳定性 能回复，具有稳定性 恢复较快，稳定性好 稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类 稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类 稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类 稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类 航向稳定性含义 船舶固有的航向稳定性

9、直线运动稳定或动航向稳定 一般船舶都不可能具有方向稳定性和位置稳定性 要达到方向稳定，需要操舵 要达到位置稳定，需要操舵和定位 影响航向稳定性的因素 与旋回性相矛盾 船型因素：方形系数、长宽比、水下侧面积分布，舭龙骨 操船因素：吃水、纵倾、水深以及风流条件 舵面积因素比较特殊 船舶不具有直线运动稳定性的后果： 在小舵情况下，可能出现反操现象； 保向比较困难； 在海上航行时，可能自动舵打不上； 操舵者较难以掌握操舵技术； 操舵者劳动强度增加，并且要求注意力要高度集中； 可能出现失误。 港内船速 主机以港内功率和转速在深水中航行的静水船速； 也称为备车速度或操纵速度 在港内航行，“微速前进”的功率

10、与转速是 主机能发出的最低功率，最低转速； 一般港内船速要比海上船速低，其主要原因： 港内航行阻力增大，为了减小主机扭矩而降低船速； 港内机动航行时频繁用车，为了保护主机而降低转速； 一般港内最高主机转速为海上常用转速的 7080, 港内倒车最高主机转速为海上常用转速的 6070 水域： 专用测速水域 深水域 航法 应沿与测速标方位垂直的航向行驶 载态与车速 通常需测定满载、合理压载等常用吃水条件状态的前进一、前进二、前进三时的船速 风流条件 尽量选择风、浪、流的影响较小时进行测速 无风、浪、流的影响时，船舶测速（对一种装载状态和一种主机转速，下同）通常需要进行一个往返； 船舶测速时如果有风流

11、影响，为减小误差，应往返多次测速并求平均速度 仅有均匀流影响时，通常需要进行 3次； 有不均匀流影响时，通常需要进行4次。 启动： 为了保护主机，由静止状态开进车时，转速应视船速成的逐步提高而逐步增加，用车时先开低转速，在船速达到与转速相应的船速时再逐级加大转速。 从静止状态逐级动车，直至达到定常速度V所航行的距离与排水量成正比、航速V的平方成正比、航速V时的阻力成反比； 根据经验，从静止状态逐级动车，直至达到定常速度，满载船舶约需航经20倍船长左右的距离，轻载时约为满载时的1/22/3。 停车： 以某一速度航行的船舶，从发出主机停止车令起到船舶对水停止移动时止所需的时间和滑行的距离，称为停车

12、冲时和停车冲程。 停车后，船速开始下降较快，随船速降低，阻力减小，船速下降趋缓； 实船试验时，船舶对水停止移动一般以船舶维持舵效最小速度为标准计算，万吨级船取2kn，超大船取3kn左右； 船舶在常速航行中停车，降速到能维持其舵效的速度时，一般货船的停车冲程为船长的820倍，超大型船舶则超过20倍的船长。船越大，停车惯性越大。 定义： 船舶在前进三中开后退三，从发令开始到船对水停止移动所需的时间及航进的距离，称为倒车冲时和倒车冲程。 倒车冲程又称紧急停船距离（crash stopping distance）或最短停船距离（shortest stopping distance）。 换向时间： 从前

13、进三到后退三所需时间的长短因主机类型而异： 内燃机船约需90120秒； 汽轮机船约需120180秒； 蒸汽机船约需6090秒。 倒车冲程统计数据： 中型至万吨级货船 68倍船长； 5万吨左右 810船长； 10万吨 1013倍船长； 1520万吨级 1316倍船长。 影响紧急停船距离的因素 船舶排水量 初始船速 主机倒车功率、转速和换向时间 推进器种类 船体的污底程度 外界条件 浅水、风、流等 倒车制动 大舵角旋回制动 蛇航制动 拖锚制动 拖轮制动 辅助装置制动 优点： 该方法不受水域、船速等条件的限制，即不论在港内或港外水域，也不论船速的高与低，该方法均可适用； 在紧急避让中一旦发生碰撞，碰

14、撞的损失也比较小； 缺点： 历时较长，对于FPP船需要进行主机换向操作； 单桨船在倒车过程中总伴有一定的偏航量和偏航角，且倒车时间越长，偏航量越大 优点： 操作方便，无需机舱操作，而且降速时间也相对较短，可以降速达25-50； 缺点： 所需的水域比较宽 仍残留部分余速 优点： 在倒车未开出之前的23min的时间之内已充分地利用斜航阻力使船舶相应减速； 主机由进车换为倒车的过程可以分阶段、逐级平稳进行，避免了主机超负荷工作等情况的出现。 缺点： 在较窄的水域或航道内不宜使用； 操纵复杂 。 通过拖锚利用拖锚阻力，即拖锚时锚的抓力来刹减船舶余速的方法称为拖锚制动法。 该法仅用于万吨级及其以下的船舶

15、； 抛锚时船舶对地的速度也仅限于23kn以下。 通过拖轮协助，或仅靠拖轮提供的推力使船制动的方法叫作拖轮制动法。 多用于超大型船舶在港内低速状态时的制动。 在船舶上设置一些如阻力鳍等辅助装置而使船舶减速制动的方法称为辅助装置制动。 该方法仅在船舶航速较高时使用，才会有明显的效果。 风对操船的影响 流对操船的影响 受限水域的影响 船间效应 风致偏转 风致漂移 强风中操船的可保向界限 船舶因风的直接作用和水动力的间接作用而产生的横向运动称为风致漂移 停船时的漂移速度 航行中的风致漂移速度 能见度不良：根据国际雾级的规定，凡能见距离在4000m以下者，称能见度不良，包括因雾、降雨、下雪、霾等能使能见

16、度受到限制的情况在内。雾中航行是能见度不良的一种习惯性叫法。 原因雾、霾、下雪、暴风雨、沙暴其他任何类似原因 能见度不良，视线受限制，不能及时发现附近物标、航标和周围船舶的动态，给船舶定位、导航和避让等造成很大的困难。 雾中航行采用安全航速后，风流对船舶的影响加大，推算航速和航程的准确性受到较大影响，降低了推算船位的精度。 同时也直接影响到船舶在浅滩等危险物附近的能够安全。1.仅凭雷达测到他船时的行动 1972年国际海上避碰规则（以下简称规则）第十九条4款规定：“一船仅凭雷达测到他船时，应判定是否正在形成紧迫局面和（或）存在碰撞危险，若是如此，应及早地采取避让行动。” 在能见度不良的开阔水域中

17、，船舶间的安全会遇距离一般应保持在2n mile左右；一般认为对正横及正横以前的来船宜在相距46n mile的范围内采取行动，对正横以后的来船宜在相距3n mile左右采取行动。 在足够水域的情况下，单凭转向通常是最有效的避碰行动。 优点是时间短，效果明显，操作简单，也不依赖备车。 在没有足够水域或存在第三船致使无法大幅度转向避让的情况下，船舶应考虑采用减速的避让措施。 减速措施短时间内效果不明显，不易被来船察觉，因此应及早地、大幅度地进行。 规则第十九条5款规定：“除已断定不存在碰撞危险外，每一船当听到他船的雾号显示在本船正横以前，或与正横以前的他船不能避免紧迫局面时，应将航速减到能维持其航向的最小速度。必要时，应把船完全停住，而且，无论如何，应极其谨慎地驾驶，直到碰撞危险过去为止。” 1）断定不存在碰撞危险； 2）将航速减到维持其航向的最小速度;实践证明,在与正横以前的来船不能避免紧迫局面时,盲目转向往往会使局面更加恶化。 3）必要时把船完全停住； 4）谨慎驾驶。 人员落水的应急措施 ： 投下救生圈、自发烟雾信号 停车并向落水者一舷操满舵，摆开船尾， 发出人员落水警报 派专人了望 报告船长，通知机舱备车操纵船舶驶近落水者