第2章操纵手段的作用及其运用

1、第二章第二章 操纵设备的作用及其运用操纵设备的作用及其运用操纵设备包括车、舵、锚、缆、拖轮等。操纵设备包括车、舵、锚、缆、拖轮等。熟悉车、舵、锚、缆、拖船的作用及其运用的知识。熟悉车、舵、锚、缆、拖船的作用及其运用的知识。第一节第一节 螺旋桨的作用螺旋桨的作用一、船舶阻力与推力一、船舶阻力与推力二、滑失和船速二、滑失和船速三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用四、双车船的螺旋桨横向力四、双车船的螺旋桨横向力五、侧推器的使用五、侧推器的使用 根据运动方程，其作用于根据运动方程，其作用于X轴方向的力为：轴方向的力为： 其中其中X（TR），），T为推力，为推力，R为阻力。为阻力。

2、船舶作直航运动时，船舶作直航运动时，vr=0，则：，则：船舶作直航运动时，加速度船舶作直航运动时，加速度0，则：，则：一、船舶阻力与推力一、船舶阻力与推力umRT)(vrumXRT1. 船舶阻力船舶阻力R 船舶阻力由两部分组成：船舶阻力由两部分组成： RR0R其中：其中：R0为基本阻力，为基本阻力，R为附加阻力。为附加阻力。（1）基本阻力）基本阻力R0 基本阻力由下列几部分组成：基本阻力由下列几部分组成： R0RfReRw其中：其中：Rf为摩擦阻力：由船体与水之间的摩擦引起的阻力。为摩擦阻力：由船体与水之间的摩擦引起的阻力。Re为粘性阻力：由船体前后压力差引起的阻力。为粘性阻力：由船体前后压力

3、差引起的阻力。Rw为兴波阻力：由船兴波引起的阻力。为兴波阻力：由船兴波引起的阻力。一、船舶阻力与推力一、船舶阻力与推力 基本阻力与船速之间的关系基本阻力与船速之间的关系 对于给定的船型，基本阻力的大小与吃水、船速有关，即：对于给定的船型，基本阻力的大小与吃水、船速有关，即：R R(d,v(d,v) )由图可见：由图可见： 当当d d一定时，船速一定时，船速V V增加，增加，R R0也增大；也增大； 当当V V一定时，吃水一定时，吃水d d增加，增加，R R0也增大；也增大； 由图还可以看出：低速时，由图还可以看出：低速时，R R0随船速随船速V V呈线性变化；高速时，呈线性变化；高速时，R R

4、0随船速随船速V V呈非线性变化，且需要的推力越大。呈非线性变化，且需要的推力越大。一、船舶阻力与推力一、船舶阻力与推力（2 2）附加阻力）附加阻力 R RR R1R R2R R3R4其中：其中：R R1为污底阻力：由船体湿水部分上的海生物引起的阻力。为污底阻力：由船体湿水部分上的海生物引起的阻力。R R2为为附体阻力：由螺旋桨、舵等船体上的附体引起的阻力。附体阻力：由螺旋桨、舵等船体上的附体引起的阻力。R R3为空气阻力：船体水上部分受到的空气作用引起的阻力。为空气阻力：船体水上部分受到的空气作用引起的阻力。R R4为波浪阻力：船体水下部分受到波浪作用引起的阻力。为波浪阻力：船体水下部分受到

5、波浪作用引起的阻力。一、船舶阻力与推力一、船舶阻力与推力CCrfCU21XuuCCrfCLdASXuu2AS2 2、船舶推力、船舶推力 船舶推力是指螺旋桨通过主机驱动，推水向后，水对螺旋桨的反作用船舶推力是指螺旋桨通过主机驱动，推水向后，水对螺旋桨的反作用力在船舶首尾方向的分量。倒车时，船舶首尾方向的分量称为拉力。力在船舶首尾方向的分量。倒车时，船舶首尾方向的分量称为拉力。 (1)(1)推力的大小推力的大小 对于给定的螺旋桨，其推力的大小为：对于给定的螺旋桨，其推力的大小为： T T(n,v(n,v) )一、船舶阻力与推力一、船舶阻力与推力 uDpn0.7wp1tan1=QCDpn0.72u2

6、wp12D3p421QpTCDpn0.72u2wp12D2p4tp121Xp其中其中: : tp tp为推力减额系数为推力减额系数,wp,wp 为桨处伴流系数为桨处伴流系数,Dp,Dp为螺旋桨的直径为螺旋桨的直径,n,n为主机为主机转速转速,为桨的进程角为桨的进程角,CT ,CT 、CQCQ为试验系数为试验系数, ,以下式给出以下式给出: :式中：式中：A(kA(k) )、B(kB(k) )、C(kC(k) )、D(kD(k) )分别为桨叶数、螺距比、盘面比的函数。分别为桨叶数、螺距比、盘面比的函数。一、船舶阻力与推力一、船舶阻力与推力 300k300kksinkDkcoskC10001QCk

7、sinkBkcoskA1001TC1 1、吸入流与排出流、吸入流与排出流（1 1）吸入流）吸入流流向螺旋桨的流称为吸入流。其特点是：范围大；流速慢；流线平行。流向螺旋桨的流称为吸入流。其特点是：范围大；流速慢；流线平行。（2 2）排出流）排出流离开螺旋桨的流称为排出流。其特点是：范围小；流速快；流线旋转离开螺旋桨的流称为排出流。其特点是：范围小；流速快；流线旋转（3 3）排出流在操纵中的应用）排出流在操纵中的应用可利用排出流的特点增加舵效。可利用排出流的特点增加舵效。二、滑失和船速二、滑失和船速2 2、滑失的概念、滑失的概念 （1 1）滑失）滑失 螺旋桨在固体中旋转时，旋转一周，前进的距离为一

8、个螺距螺旋桨在固体中旋转时，旋转一周，前进的距离为一个螺距P P，旋转，旋转n n周，前进的距离为周，前进的距离为nPnP。但是，螺旋桨在水中运动时，由于船速和。但是，螺旋桨在水中运动时，由于船速和nPnP不等，不等，因此，就产生一个差值。因此，就产生一个差值。 定义：定义：螺旋桨的理论进速螺旋桨的理论进速nPnP与实际进速与实际进速VpVp之差称为滑失之差称为滑失S S，既：，既： S SnPnPVpVp其中其中VpVpVs-pVs-p二、滑失和船速二、滑失和船速（2 2）滑失比）滑失比 定义：螺旋桨的滑失定义：螺旋桨的滑失S S与理论进速与理论进速nPnP之比称为滑失比之比称为滑失比SrS

9、r，既：，既： 滑失与滑失比中的螺旋桨进速滑失与滑失比中的螺旋桨进速VpVp若用船速若用船速VsVs代替，得出的结果分别称代替，得出的结果分别称为虚滑失或虚滑失比。为虚滑失或虚滑失比。二、滑失和船速二、滑失和船速nPVnPSpr(3)(3)滑失在操纵中的应用滑失在操纵中的应用 由此可见，滑失是衡量螺旋桨推进效率的重要指标。滑失越大，螺旋由此可见，滑失是衡量螺旋桨推进效率的重要指标。滑失越大，螺旋桨的推进效率越低。它在船舶操纵中有着重要意义：桨的推进效率越低。它在船舶操纵中有着重要意义： 由滑失的定义可见，对于给定的螺旋桨，滑失与船速有关，而船速与由滑失的定义可见，对于给定的螺旋桨，滑失与船速有

10、关，而船速与船舶的阻力有关，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、船舶的阻力有关，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、遭受的风浪越大，滑失也越大。遭受的风浪越大，滑失也越大。 反之，可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效（在较小的距离内转过较反之，可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效（在较小的距离内转过较大的角度）。大的角度）。二、滑失和船速二、滑失和船速3 3、船速的分类、船速的分类 在一定范围内，螺旋桨转速在一定范围内，螺旋桨转速n n越高，船速越高，船速V V越大。但是，对于给定的船越大。但是，对于给定的船舶主机，其转数的提高不是无限的一旦超出这个范围，主机将超负荷运转，

11、舶主机，其转数的提高不是无限的一旦超出这个范围，主机将超负荷运转，最终可能损坏主机，因此不得不对船速作出一定的限制。最终可能损坏主机，因此不得不对船速作出一定的限制。（1 1）额定船速）额定船速（2 2）海上船速（）海上船速（Sea SpeedSea Speed）（3 3）港内船速（）港内船速（HarbourHarbour Speed Speed）二、滑失和船速二、滑失和船速（1 1）额定船速）额定船速 新船验收后的主机，可供海上长期使用的最大功率称为额定功率新船验收后的主机，可供海上长期使用的最大功率称为额定功率NHNH，与其相对应的转数称为额定转数与其相对应的转数称为额定转数n nH H，

12、该条件下主机发出的转矩称为额定转，该条件下主机发出的转矩称为额定转矩矩QHQH，相应的船速称为额定船速，相应的船速称为额定船速V VMAXMAX。 定义：在深水中，在额定转速下船舶所能达到的最大静水船速称为额定义：在深水中，在额定转速下船舶所能达到的最大静水船速称为额定船速定船速V VMAXMAX 额定船速随着船舶老化和主机的使用年限逐步降低。额定船速随着船舶老化和主机的使用年限逐步降低。二、滑失和船速二、滑失和船速（2 2）海上船速（）海上船速（Sea SpeedSea Speed） 由于海上的情况多变，船舶的阻力也随之变化，为了保证长期安全航由于海上的情况多变，船舶的阻力也随之变化，为了保

13、证长期安全航行，需要留有一定的功率主机功率储备，以便在应急时使用。因此，海上行，需要留有一定的功率主机功率储备，以便在应急时使用。因此，海上长期使用的功率不是额定功率，而是海上功率。长期使用的功率不是额定功率，而是海上功率。 海上功率一般为额定功率的海上功率一般为额定功率的9090，相应的海上转数为额定转数的，相应的海上转数为额定转数的96969797。 定义：在深水中，主机在海上转数下船舶所能达到的静水船速称为海定义：在深水中，主机在海上转数下船舶所能达到的静水船速称为海上船速。上船速。二、滑失和船速二、滑失和船速（3 3）港内船速（）港内船速（HarbourHarbour Speed Sp

14、eed） 近岸航行，尤其是近港航行，常需备车；港内船舶密集，水深较近岸航行，尤其是近港航行，常需备车；港内船舶密集，水深较浅，弯道较多，用舵频繁。为便于操纵与避让和不使主机超负荷，港内航浅，弯道较多，用舵频繁。为便于操纵与避让和不使主机超负荷，港内航行最高船速也应较海上船速为低，该船速通常由船长和轮机长商定并共同行最高船速也应较海上船速为低，该船速通常由船长和轮机长商定并共同遵守执行。遵守执行。 一般港内的最高主机转速约为海上常用转速的一般港内的最高主机转速约为海上常用转速的707080%80%左右。左右。 港内船速与海上船速一样，常按主机输出功率的比例不同而划分港内船速与海上船速一样，常按主

15、机输出功率的比例不同而划分为为“前进三前进三”、“前进二前进二”、“前进一前进一”之外，尚有之外，尚有“微速前进微速前进”一档；一档；微进时的主机输出功率和转速，是主机可以输出的最低功率和最低转速。微进时的主机输出功率和转速，是主机可以输出的最低功率和最低转速。二、滑失和船速二、滑失和船速（3 3）港内船速（）港内船速（HarbourHarbour Speed Speed） 如同前进时港内船速分级一样，在倒车档次中也分为如同前进时港内船速分级一样，在倒车档次中也分为“后退三后退三”、“后退二后退二”、“后退一后退一”等几档。通常港内等几档。通常港内“后退三后退三”时的主机转速约为时的主机转速约

16、为海上常用转速的海上常用转速的606070%70%。 应当指出，在港内或某些内海航区或狭水道，为保证航行安全，根据应当指出，在港内或某些内海航区或狭水道，为保证航行安全，根据经验与统计，特别规定了最高限速。如本船所用的港内船速高于该限速时，经验与统计，特别规定了最高限速。如本船所用的港内船速高于该限速时，则应遵照各港内或航区的有关规定执行。则应遵照各港内或航区的有关规定执行。二、滑失和船速二、滑失和船速4 4、船速的测定、船速的测定二、滑失和船速二、滑失和船速1、沉深横向力、沉深横向力2、伴流横向力、伴流横向力3、排出流横向力、排出流横向力4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析、船舶不

17、同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用1 1、沉深横向力、沉深横向力（1 1）沉深的概念）沉深的概念 h h为沉深为沉深 h/Dh/D为沉深比为沉深比三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用1 1、沉深横向力、沉深横向力（2 2）沉深横向力的产生机理）沉深横向力的产生机理螺旋桨上下叶水动力差异螺旋桨上下叶水动力差异 由于上下叶所处的深度不同，当螺旋桨转动时，上下叶所受的转力不由于上下叶所处的深度不同，当螺旋桨转动时，上下叶所受的转力不同，同，Q1Q2,Q1Q2,因此产生横向力。因此产生横向力。空气吸入空气吸入 当沉深比当沉深

18、比0.50.5时，上叶有空气吸入，则其所受的转力小，而下叶大，时，上叶有空气吸入，则其所受的转力小，而下叶大，因而，产生横向力。因而，产生横向力。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用1 1、沉深横向力、沉深横向力（3 3）沉深横向力的产生条件）沉深横向力的产生条件当当h/D0.65h/D0.65时，螺旋桨沉深横向力明显增大。时，螺旋桨沉深横向力明显增大。（4 4）沉深横向力的方向）沉深横向力的方向对于右旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。对于右旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。对于左旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向左。对于左旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车

19、时，首向左。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用2 2、伴流横向力、伴流横向力（1 1）伴流的概念）伴流的概念 定义：运动中的船体附近的水受到船体运动的影响产生一种追随运动的定义：运动中的船体附近的水受到船体运动的影响产生一种追随运动的水流称为伴流。水流称为伴流。 伴流的分类伴流的分类摩擦伴流：由于水和船体之间的摩擦而产生的伴流；摩擦伴流：由于水和船体之间的摩擦而产生的伴流；势伴流：由于船体运动，船体周围压力场的变化产生的伴流；势伴流：由于船体运动，船体周围压力场的变化产生的伴流； 伴流的分布特点伴流的分布特点沿沿X X轴方向：船首小，船尾大。即螺旋桨附近伴流大；轴方向：船

20、首小，船尾大。即螺旋桨附近伴流大；沿沿Y Y轴方向：左右对称，离船越远越小；轴方向：左右对称，离船越远越小；沿沿Z Z轴方向：上大下小。轴方向：上大下小。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用2 2、伴流横向力、伴流横向力（2 2）伴流横向力的产生机理）伴流横向力的产生机理由图可见：由图可见：VpVpVsVspp则，叶因素的攻角则，叶因素的攻角为：为：为螺距角（常量），攻角越大，转力也越大。由于伴流沿为螺距角（常量），攻角越大，转力也越大。由于伴流沿Z Z轴方向的分轴方向的分布是上大下小，上下叶的攻角不同，其转力也不相同。布是上大下小，上下叶的攻角不同，其转力也不相同。pp越

21、大，越大，V V越小，越小，则，则，越大，因此，螺旋桨伴流造成的转力是上叶大，下叶小。越大，因此，螺旋桨伴流造成的转力是上叶大，下叶小。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用nRVarctgp2（3 3）伴流横向力的产生条件）伴流横向力的产生条件 由上述分析可见，如果伴流为由上述分析可见，如果伴流为0 0，则，螺旋桨上下叶的攻角相同，则，则，螺旋桨上下叶的攻角相同，则，不产生横向力，则，伴流横向力的产生条件为有伴流存在。不产生横向力，则，伴流横向力的产生条件为有伴流存在。（4 4）伴流横向力的方向）伴流横向力的方向对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向左。对于右旋螺旋桨

22、，进车时，首向右；倒车时，首向左。对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用3 3、排出流横向力、排出流横向力 螺旋桨进车时，排出流作用在舵上；螺旋桨进车时，排出流作用在舵上； 螺旋桨倒车时，排出流作用在船体上；螺旋桨倒车时，排出流作用在船体上；（1 1）排出流横向力的产生机理）排出流横向力的产生机理 进车时进车时 舵的舵的X X方向进速为方向进速为VRXVRX在舵叶处由于螺旋桨旋转引起的轴向增速。在舵叶处由于螺旋桨旋转引起的轴向增速。 倒车时倒车时 倒车时，旋转的排出流打在船体尾部。

23、由于船尾形状上大下小，致使倒车时，旋转的排出流打在船体尾部。由于船尾形状上大下小，致使上部的攻角大于下部的攻角，则产生横向力。上部的攻角大于下部的攻角，则产生横向力。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用RXRSRXVVV3 3、排出流横向力、排出流横向力（2 2）排出流横向力的产生条件）排出流横向力的产生条件进车时，有伴流存在，就要进车排出流横向力；进车时，有伴流存在，就要进车排出流横向力；倒车时，只要螺旋桨转动就存在倒车排出流横向力。倒车时，只要螺旋桨转动就存在倒车排出流横向力。（3 3）排出流横向力的方向）排出流横向力的方向对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向右

24、。对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向右。对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向左。对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向左。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用螺旋桨产生的船舶偏转总结螺旋桨产生的船舶偏转总结三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用右旋式右旋式左旋式左旋式进车进车倒车倒车进车进车倒车倒车沉深横向力沉深横向力首向左首向左首向右首向右首向右首向右首向左首向左伴流横向力伴流横向力首向右首向右首向左首向左首向左首向左首向右首向右排出流横向力排出流横向力首向右首向右首向右首向右首向左首向左首向左首向左4 4、船舶不同运动状态下螺旋

25、桨致偏作用的综合分析、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析以下讨论仅限于右旋单车船以下讨论仅限于右旋单车船（1 1）静止中进车）静止中进车 空载空载 低速时，由于低速时，由于h/Dh/D较小，沉深横向力使首左偏；开始是静止，伴流不较小，沉深横向力使首左偏；开始是静止，伴流不存在或较小，则伴流横向力和排出流横向力可忽略。则，综合作用是沉深存在或较小，则伴流横向力和排出流横向力可忽略。则，综合作用是沉深横向力使船首左偏。横向力使船首左偏。 高速时，随着伴流的增大，伴流横向力和排出流横向力逐渐加大，则，高速时，随着伴流的增大，伴流横向力和排出流横向力逐渐加大，则，综合作用是伴流横向力和排出流横

26、向力克服沉深横向力使船首右偏。综合作用是伴流横向力和排出流横向力克服沉深横向力使船首右偏。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用4 4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析以下讨论仅限于右旋单车船以下讨论仅限于右旋单车船（1 1）静止中进车）静止中进车 满载满载 低速时，由于低速时，由于h/Dh/D较大，沉深横向力较小；开始是静止，伴流不存在较大，沉深横向力较小；开始是静止，伴流不存在或较小，则伴流横向力和排出流横向力可忽略。则，综合作用是船舶几乎或较小，则伴流横向力和排出流横向力可忽略。则，综合作用是船舶几乎不偏转。不偏转。

27、 高速时，随着伴流的增大，伴流横向力和排出流横向力逐渐加大，则，高速时，随着伴流的增大，伴流横向力和排出流横向力逐渐加大，则，综合作用是伴流横向力和排出流横向力使船首右偏。综合作用是伴流横向力和排出流横向力使船首右偏。 由于是进车，舵效较好，则，无论怎样偏转，都可用舵克服。由于是进车，舵效较好，则，无论怎样偏转，都可用舵克服。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用（2 2）静止中倒车）静止中倒车 空载空载 由于由于h/Dh/D较小，沉深横向力使首右偏；开始是静止，伴流不存在或较较小，沉深横向力使首右偏；开始是静止，伴流不存在或较小，则伴流横向力可忽略；排出流横向力使船首右偏。

28、则，综合作用是沉小，则伴流横向力可忽略；排出流横向力使船首右偏。则，综合作用是沉深横向力和排出流横向力使船首右偏。深横向力和排出流横向力使船首右偏。 满载满载 由于由于h/Dh/D较大，沉深横向力可忽略；开始是静止，伴流不存在或较小，较大，沉深横向力可忽略；开始是静止，伴流不存在或较小，则伴流横向力可忽略；排出流横向力使船首右偏。则，综合作用是排出流则伴流横向力可忽略；排出流横向力使船首右偏。则，综合作用是排出流横向力使船首右偏。横向力使船首右偏。 由于是倒车，舵效较差，则，无论怎样偏转，都不可用舵克服。由于是倒车，舵效较差，则，无论怎样偏转，都不可用舵克服。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺

29、旋桨的致偏效应及其运用（3 3）前进中倒车）前进中倒车 空载空载 高速时，由于高速时，由于h/Dh/D较小，沉深横向力使首右偏；伴流较大，伴流横向较小，沉深横向力使首右偏；伴流较大，伴流横向力使船首向左；倒车排出流横向力使首右偏，则，综合作用是沉深横向力力使船首向左；倒车排出流横向力使首右偏，则，综合作用是沉深横向力和排出流横向力克服伴流横向力使船首右偏。和排出流横向力克服伴流横向力使船首右偏。 低速时，伴流逐渐减小，则伴流横向力可忽略；沉深横向力和排出流低速时，伴流逐渐减小，则伴流横向力可忽略；沉深横向力和排出流横向力使首右偏。则，综合作用是沉深横向力和排出流横向力使船首右偏。横向力使首右偏

30、。则，综合作用是沉深横向力和排出流横向力使船首右偏。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用（3 3）前进中倒车）前进中倒车 满载满载 由于由于h/Dh/D较大，沉深横向力可忽略。较大，沉深横向力可忽略。 高速时，伴流较大，伴流横向力使船首向左；倒车排出流横向力使首高速时，伴流较大，伴流横向力使船首向左；倒车排出流横向力使首右偏，则，综合作用是伴流横向力和排出流横向力使船首偏转不定。右偏，则，综合作用是伴流横向力和排出流横向力使船首偏转不定。 低速时，伴流逐渐减小，则伴流横向力可忽略；排出流横向力使首右低速时，伴流逐渐减小，则伴流横向力可忽略；排出流横向力使首右偏。则，综合作用

31、是排出流横向力使船首右偏。偏。则，综合作用是排出流横向力使船首右偏。 由于是倒车，舵效较差，则，无论怎样偏转，都不可用舵克服。由于是倒车，舵效较差，则，无论怎样偏转，都不可用舵克服。三、螺旋桨的致偏效应及其运用三、螺旋桨的致偏效应及其运用双车船可分为外旋式和内旋式两种：双车船可分为外旋式和内旋式两种： 当双车转向相反时，螺旋桨横向力合力为当双车转向相反时，螺旋桨横向力合力为0 0； 当双车转向相同时，螺旋桨横向力合力不为当双车转向相同时，螺旋桨横向力合力不为0 0；在双车船一进一退进行旋回时，螺旋桨横向力影响见下表在双车船一进一退进行旋回时，螺旋桨横向力影响见下表: :注：表中指船首的偏转方向

32、。注：表中指船首的偏转方向。对于外旋式：在伴流较小时，沉深横向力有助于旋回；对于外旋式：在伴流较小时，沉深横向力有助于旋回；对于内旋式：在伴流较小时，沉深横向力阻碍旋回。对于内旋式：在伴流较小时，沉深横向力阻碍旋回。四、双车船的螺旋桨横向力四、双车船的螺旋桨横向力外旋式外旋式内旋式内旋式向右旋回向右旋回向左旋回向左旋回向右旋回向右旋回向左旋回向左旋回右车右车左车左车右车右车左车左车右车右车左车左车右车右车左车左车沉深横向力沉深横向力向右向右向右向右向左向左向左向左向左向左向左向左向右向右向右向右伴流横向力伴流横向力向左向左向左向左向右向右向右向右向右向右向右向右向左向左向左向左排出流横向力排出

33、流横向力向右向右向左向左向右向右向左向左向左向左向右向右向左向左向右向右1 1、侧推器的工作原理、侧推器的工作原理 侧推器安装在船首（首侧推）或船尾（尾侧推），由电动机带动螺旋侧推器安装在船首（首侧推）或船尾（尾侧推），由电动机带动螺旋桨产生横向力，进而产生转船力矩。其速度一般为桨产生横向力，进而产生转船力矩。其速度一般为2 23 3档，在驾驶台用手档，在驾驶台用手柄控制。柄控制。2 2、侧推器在操纵中的应用、侧推器在操纵中的应用 侧推器的作用与船舶速度有关，船速越小，其作用越大，随着船速的侧推器的作用与船舶速度有关，船速越小，其作用越大，随着船速的增加，其作用逐渐降低。增加，其作用逐渐降低。

34、 例如：例如： 船速船速 3 3节节 8 8节节转船力矩（与舵）转船力矩（与舵）/ /单独舵转船力矩单独舵转船力矩 3.5 1.283.5 1.28五、侧推器的使用五、侧推器的使用1、舵压力及舵压力转船力矩、舵压力及舵压力转船力矩2、船、桨、舵之间的综合影响、船、桨、舵之间的综合影响3、舵效及舵效指数的概念及其影响因素、舵效及舵效指数的概念及其影响因素第二节第二节 舵的作用舵的作用1 1、舵力的概念、舵力的概念 由机翼理论可知舵的水动力特征。由机翼理论可知舵的水动力特征。 水流以水流以角冲向舵时，产生升力角冲向舵时，产生升力L L和和阻力阻力D D，其合力，其合力R R分为法向力分为法向力F

35、F和切向力和切向力A A。我们称法向力我们称法向力F F为舵力。舵力为舵力。舵力F F的大小可用的大小可用下式求得：下式求得：其中：其中：ARAR为舵面积；为舵面积； VRVR为舵速为舵速C C为舵力系数，其大小可用经验公式计算：为舵力系数，其大小可用经验公式计算： 其中，其中，为舵的展舷比为舵的展舷比 一、舵压力及舵压力转船力矩一、舵压力及舵压力转船力矩RFDLAsin212RRRCVAF25. 213. 6RC2. 2. 舵力转船力矩舵力转船力矩 其中其中N NR R为舵力转船力矩，其大小为舵力转船力矩，其大小与舵力、舵角等因素有关。与舵力、舵角等因素有关。一、舵压力及舵压力转船力矩一、舵

36、压力及舵压力转船力矩RRRRRXYNFYFXsincosGxR1. 1. 船体舵力的影响船体舵力的影响（1 1）有效进速）有效进速船后伴流降低了舵与水的相对速度。虽然伴流有三个分量，但一般只有船后伴流降低了舵与水的相对速度。虽然伴流有三个分量，但一般只有X X方向分量对舵影响较大。舵处的来流速度可表示为：方向分量对舵影响较大。舵处的来流速度可表示为： VRVRVSVSRR 其中其中RR为舵处的伴流速度，其大小比螺旋桨处伴流的还要大。为舵处的伴流速度，其大小比螺旋桨处伴流的还要大。二、船、桨、舵之间的综合影响二、船、桨、舵之间的综合影响1. 船体舵力的影响船体舵力的影响（2 2）有效攻角）有效攻

37、角船舶曲线运动时，船尾舵处的几何漂角为：船舶曲线运动时，船尾舵处的几何漂角为：则船舶作定常旋回时舵处的舵的攻角为：则船舶作定常旋回时舵处的舵的攻角为：为拉直效应系数。为拉直效应系数。由此可见，由于船体的影响，使舵的攻角减小，从而使舵力减小。由此可见，由于船体的影响，使舵的攻角减小，从而使舵力减小。二、船、桨、舵之间的综合影响二、船、桨、舵之间的综合影响sincos1rxVrxtgRRRR2. 2. 螺旋桨对舵力的影响螺旋桨对舵力的影响舵处于螺旋桨之后，桨后排出流的轴向部分增加了舵的进速，横向部分还舵处于螺旋桨之后，桨后排出流的轴向部分增加了舵的进速，横向部分还增大了舵的攻角。增大了舵的攻角。二

38、、船、桨、舵之间的综合影响二、船、桨、舵之间的综合影响1 1、舵效的概念、舵效的概念 操单位舵角后，船舶航行一个船长距离时，取得转向角的大小的效能操单位舵角后，船舶航行一个船长距离时，取得转向角的大小的效能称为舵效。称为舵效。2 2、舵效指数、舵效指数其物理意义：操单位舵角后，船舶航行一个船长距离时，按一阶模拟得到其物理意义：操单位舵角后，船舶航行一个船长距离时，按一阶模拟得到的转向角的变化值。的转向角的变化值。三、舵效及舵效指数的概念及其影响因素三、舵效及舵效指数的概念及其影响因素TKP213 3、影响舵效的因素、影响舵效的因素（1 1）舵角的影响）舵角的影响一般舵力越大，舵效越好。舵力大小

39、与舵角有关，舵角越大，舵效越好。一般舵力越大，舵效越好。舵力大小与舵角有关，舵角越大，舵效越好。（2 2）舵速影响）舵速影响一般舵力越大，舵效越好。舵力大小与舵速有关，舵速越大，舵效越好。一般舵力越大，舵效越好。舵力大小与舵速有关，舵速越大，舵效越好。（3 3）排水量影响）排水量影响 舵效与船舶转动惯量有关，惯量大舵效与船舶转动惯量有关，惯量大( (排水量排水量) )越大，其越大，其T T值越大值越大(T=1/N)(T=1/N)，P P值越小，舵效越差。换言之，转动惯量越大，船舶不易控值越小，舵效越差。换言之，转动惯量越大，船舶不易控制。制。三、舵效及舵效指数的概念及其影响因素三、舵效及舵效指

40、数的概念及其影响因素3 3、影响舵效的因素、影响舵效的因素（4 4）纵倾、横倾的影响）纵倾、横倾的影响 首倾比尾倾舵效差；横倾时，向低舷转向比向高舷转向舵效差。首倾比尾倾舵效差；横倾时，向低舷转向比向高舷转向舵效差。（5 5）转舵速率的影响）转舵速率的影响 转舵越快，舵效越好，反之，越差。转舵越快，舵效越好，反之，越差。（6 6）外界因素的影响（风、流、浅水等）外界因素的影响（风、流、浅水等） 顺风、顺流舵效比顶风、顶流舵效差；浅水中，由于船舶旋回阻尼力顺风、顺流舵效比顶风、顶流舵效差；浅水中，由于船舶旋回阻尼力矩比深水中大，因此，浅水中舵效比深水中差。矩比深水中大，因此，浅水中舵效比深水中差

41、。三、舵效及舵效指数的概念及其影响因素三、舵效及舵效指数的概念及其影响因素一、锚的用途一、锚的用途二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素第三节第三节 锚的运用锚的运用1 1、操纵中用锚、操纵中用锚（1 1）制动用锚）制动用锚（2 2）拖锚调头）拖锚调头（3 3）拖锚倒航）拖锚倒航（4 4）抛开锚）抛开锚（5 5）脱浅用锚）脱浅用锚（6 6）应急用锚）应急用锚2 2锚泊用锚锚泊用锚一、锚的用途一、锚的用途 锚的抓力实质上就是锚与海底的摩擦力。锚在海底运动时产生的摩擦锚的抓力实质上就是锚与海底的摩擦力。锚在海底运动时产生的摩擦力称为动摩擦力或动抓力；锚在海底静止时产生的摩擦力称为静摩擦力或力

42、称为动摩擦力或动抓力；锚在海底静止时产生的摩擦力称为静摩擦力或静抓力。静抓力。1 1、操纵用锚的抓力、操纵用锚的抓力 操纵中用锚时，锚多数是运动的，因此，其抓力是动摩擦力或动抓力。操纵中用锚时，锚多数是运动的，因此，其抓力是动摩擦力或动抓力。动抓力的大小可通过拖锚试验获得。动抓力的大小可通过拖锚试验获得。（1 1）影响锚的抓力的因素）影响锚的抓力的因素试验表明，锚的抓力试验表明，锚的抓力PaPa可表示为：可表示为： PaPa(AS(AS，WaWa，h h，LaLa，FB)FB)其中：其中：ASAS锚型锚型 WaWa锚重锚重 h h水深水深 LaLa出链长度出链长度 FBFB底质底质二、锚抓力及

43、其影响因素二、锚抓力及其影响因素（2 2）操纵用锚的抓力系数）操纵用锚的抓力系数由试验获得的抓力可用动抓力系数来表示：由试验获得的抓力可用动抓力系数来表示：上式中的锚重上式中的锚重WaWa为水中锚重，为水中锚重，WaWa（水中）（水中）0.87Wa0.87Wa（空气中）（空气中）由于锚的抓力与很多因素有关，因此，很难给出通用的结果。由于锚的抓力与很多因素有关，因此，很难给出通用的结果。一般情况下，当地质为泥沙时，一般锚的动抓力系数如下：一般情况下，当地质为泥沙时，一般锚的动抓力系数如下：二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素L La a/h/h1.51.52.02.02.52.53.03

44、.03.53.50.760.761.161.161.601.602.002.002.402.40aaaWP（3 3）操纵用锚的抓力计算）操纵用锚的抓力计算（4 4）拖锚淌航距离的估算）拖锚淌航距离的估算 船舶在低速情况下，用锚的动抓力停船是操纵中常用的方法。拖锚停船舶在低速情况下，用锚的动抓力停船是操纵中常用的方法。拖锚停船距离通常是通过试验获得，在试验条件有限的情况下，也可以用近似公船距离通常是通过试验获得，在试验条件有限的情况下，也可以用近似公式进行估算。式进行估算。船舶拖锚过程中，船舶由船速船舶拖锚过程中，船舶由船速V0V0降为降为V1V1时，根据动能定理得拖锚淌航距离时，根据动能定理得

45、拖锚淌航距离STST的计算公式：的计算公式： 二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素aaaWP）（）（212021VVmmPRSxaT 静水中，在余速为静水中，在余速为3 3节以下时，假定拖锚过程中，假定锚的抓力为常节以下时，假定拖锚过程中，假定锚的抓力为常量；忽略船舶阻力量；忽略船舶阻力R R和船舶的附加质量和船舶的附加质量mxmx，将，将m m用排水量用排水量代替，则，船舶代替，则，船舶由船速由船速V V降为降为0 0时，上式简化为：时，上式简化为：式中，式中，为船舶质量（为船舶质量（t t）；）；V0V0为抛锚时船舶的余速（为抛锚时船舶的余速（knkn）；）；PaPa为拖锚时锚的抓

46、力（为拖锚时锚的抓力（t t）；）；S S为拖锚淌航距离（为拖锚淌航距离（m m）。）。二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素aaPVPVS20202013502. 08 . 910002)3600/1852(1000例：某轮排水量例：某轮排水量1350013500吨，船长吨，船长135m135m，锚重，锚重5t5t，静水中靠泊余速，静水中靠泊余速3kn3kn，抛单，抛单锚拖锚淌航锚拖锚淌航45m45m后，又抛出另一锚制速，若双锚均出链一节入水，两锚的后，又抛出另一锚制速，若双锚均出链一节入水，两锚的抓力均以水中锚重的抓力均以水中锚重的2 2倍计算，试求全部拖锚淌航距离。倍计算，试求全部

47、拖锚淌航距离。解：解：.将质量将质量m m=13500=13500吨，船速吨，船速v v=3=30.514m/s0.514m/s，拖锚时锚的抓力，拖锚时锚的抓力PaPa=5=59.819.810.87kN0.87kN分别代入，可解得全部拖锚淌航距离分别代入，可解得全部拖锚淌航距离S S为为116.6m116.6m。二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素)45(245212SPPmaa（5 5）操纵用锚注意事项）操纵用锚注意事项 拖锚制动仅仅适用于万吨级及以下的中小型船舶，且船舶对地的速度也拖锚制动仅仅适用于万吨级及以下的中小型船舶，且船舶对地的速度也仅限于仅限于2 23kn3kn以下。大

48、型船舶则很少采用，而多采用拖轮制动。以下。大型船舶则很少采用，而多采用拖轮制动。 及时备锚，做到抛得出，刹得住。进入狭水道或进港前，要及早备锚，及时备锚，做到抛得出，刹得住。进入狭水道或进港前，要及早备锚，先用锚机将锚放至接近水面处，刹紧刹车，松掉离合器。备锚要双锚都做先用锚机将锚放至接近水面处，刹紧刹车，松掉离合器。备锚要双锚都做好抛出的准备，当接到船长的抛锚命令后，只要松开刹车就能立即将要抛好抛出的准备，当接到船长的抛锚命令后，只要松开刹车就能立即将要抛的锚抛出。出短链拖锚制动时，所需的链长应一次抛出，立即刹牢。否则，的锚抛出。出短链拖锚制动时，所需的链长应一次抛出，立即刹牢。否则，边刹边

49、松，不易刹住，并将影响整个操纵计划的实施。边刹边松，不易刹住，并将影响整个操纵计划的实施。二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素 锚链已经吃力时，松链要十分注意，一次不要松的太多，否则由于抓力锚链已经吃力时，松链要十分注意，一次不要松的太多，否则由于抓力突增较多，不容易刹住。突增较多，不容易刹住。 在港内或狭水道，应注意有关禁锚区的规定，以防损坏海底电缆、管道在港内或狭水道，应注意有关禁锚区的规定，以防损坏海底电缆、管道等设施。等设施。 当发现拖单锚不能有效地刹减船速时，切忌盲目加大出链长度，否则容当发现拖单锚不能有效地刹减船速时，切忌盲目加大出链长度，否则容易造成丢锚断链的事故。必要时

50、可以抛下另一锚以刹减船速。易造成丢锚断链的事故。必要时可以抛下另一锚以刹减船速。 抛锚后，不应使用过大的车速。抛锚后，不应使用过大的车速。 二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素2 2、单锚泊用锚的抓力、单锚泊用锚的抓力（1 1）单锚泊用锚的抓力的组成）单锚泊用锚的抓力的组成船舶在锚泊中，出链长度船舶在锚泊中，出链长度S S分为两个部分：分为两个部分： S Ss sL L其中其中s s是悬链链长；是悬链链长；L L为卧底链长为卧底链长外力外力T0T0作用于锚链上的力由锚和卧底链长部分与海底的摩擦力来抵抗。因作用于锚链上的力由锚和卧底链长部分与海底的摩擦力来抵抗。因此，单锚泊时，总的摩擦力

51、为：此，单锚泊时，总的摩擦力为：二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素slyT0lWWPPPccaaca其中：其中： PaPa为锚抓力；为锚抓力； PcPc为锚链抓力；为锚链抓力； a a为锚的抓力系数，它是锚抓力与锚在空气中重量的比值；为锚的抓力系数，它是锚抓力与锚在空气中重量的比值； WaWa为空气中锚重；为空气中锚重； c c为锚链的抓力系数，它是锚链的抓力与锚链在空气中重量的比为锚链的抓力系数，它是锚链的抓力与锚链在空气中重量的比值；值； WcWc为空气中每米锚链的重量；为空气中每米锚链的重量； l l为卧底链长，它等于出链长度为卧底链长，它等于出链长度LcLc减去悬链部分的长度

52、减去悬链部分的长度S S；二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素lWWPPPccaaca（2 2）单锚泊用锚的抓力的抓力系数）单锚泊用锚的抓力的抓力系数 锚泊用锚的抓力为静抓力，因此，不能采用动抓力系数。锚泊用锚的抓力为静抓力，因此，不能采用动抓力系数。 对于一般情况，通常对于一般情况，通常aa取取3 35 5；cc取取0.750.751.51.5。 锚的抓力系数锚的抓力系数a a主要取决于锚型、海底底质、锚的抓底姿势和锚链主要取决于锚型、海底底质、锚的抓底姿势和锚链的出链长度等因素。的出链长度等因素。 锚型不同，锚的抓力系数也不同。表锚型不同，锚的抓力系数也不同。表2 25 5是是19

53、871987年年6 6月中国船舶工业月中国船舶工业总公司第总公司第108108研究所在铁板细砂中拖曳试验的结果。研究所在铁板细砂中拖曳试验的结果。二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素 表表2 25 5 锚抓力系数试验结果锚抓力系数试验结果锚的种类锚的种类霍尔锚霍尔锚斯贝克锚斯贝克锚波尔锚波尔锚ZYZY5 5型型ACAC1414型型锚抓力系数锚抓力系数4 44 46 67 711118 87 71111（3 3）单锚泊锚链悬链长度及其作用）单锚泊锚链悬链长度及其作用 根据数学分析中的悬链线计算公式，得悬链部分长度公式：根据数学分析中的悬链线计算公式，得悬链部分长度公式：其作用为：缓冲由于

54、偏荡引起作用于锚链和锚上的冲击力。其作用为：缓冲由于偏荡引起作用于锚链和锚上的冲击力。（4 4）单锚泊安全出链长度）单锚泊安全出链长度 所谓安全锚泊就是防止锚的移动。从力学角度分析，安全锚泊的条件所谓安全锚泊就是防止锚的移动。从力学角度分析，安全锚泊的条件为：为： 二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素cwTyys020TlWWPccaa即抓力大于外力，则有：即抓力大于外力，则有：总出链长度总出链长度S0S0为：为：二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素ccaaWWTl0lsS0（5 5）单锚泊用锚的安全出链长度的经验公式）单锚泊用锚的安全出链长度的经验公式当风速为当风速为20m/

55、s20m/s时时当风速为当风速为30m/s30m/s时时 正常情况下锚泊船的出链长度一般不应低于表正常情况下锚泊船的出链长度一般不应低于表2 27 7所列的值。长江口所列的值。长江口急流地区（水深约急流地区（水深约2020米），出链长度一般不低于表米），出链长度一般不低于表2 28 8所列的值。所列的值。二、锚抓力及其影响因素二、锚抓力及其影响因素水深水深2020米以下米以下20203030米米3030米以上米以上出链长度出链长度/ /水深水深4 46 63 34 42 22.52.5mhS9030mhS14540流速（流速（knkn）3 34 45 5出链长度（节）出链长度（节）4 45 5

56、6 6第四节第四节 缆的运用缆的运用一、靠泊用缆一、靠泊用缆二、系泊用缆二、系泊用缆一、靠泊用缆一、靠泊用缆1 1、倒缆的作用、倒缆的作用顶流、顶风靠泊时先带前倒缆，顶流、顶风靠泊时先带前倒缆，其作用避免船舶前冲其作用避免船舶前冲2 2、头缆的作用、头缆的作用顺流、顺风靠泊时先带前倒缆，顺流、顺风靠泊时先带前倒缆，其作用避免船舶后退其作用避免船舶后退VcVwYLXLTLXCVcVwYLXLTLXC二、系泊用缆二、系泊用缆1 1、倒缆的作用、倒缆的作用 顺流，顺风离泊时，单绑后流顺流，顺风离泊时，单绑后流前倒缆和尾缆，其作用避免船舶前倒缆和尾缆，其作用避免船舶在风、流的作用下前冲。在风、流的作用

57、下前冲。2 2、头缆的作用、头缆的作用 顶流、顶风离泊时，单绑后留顶流、顶风离泊时，单绑后留头缆和尾倒缆，其作用避免船舶头缆和尾倒缆，其作用避免船舶在风、流的作用下后退。在风、流的作用下后退。VcVwYLXLTLXCVcVwXCYLXLTLTL第五节第五节 拖船的运用拖船的运用一、拖船的种类及其特点一、拖船的种类及其特点二、拖船的使用方法二、拖船的使用方法三、拖船作用下的船舶运动三、拖船作用下的船舶运动四、协助操船所需拖船功率的估算四、协助操船所需拖船功率的估算一、拖船的种类及其特点一、拖船的种类及其特点 一般在自力操纵发生困难时，运用拖轮来协助操纵。一般在自力操纵发生困难时，运用拖轮来协助操

58、纵。拖轮的种类：拖轮的种类：（1 1）远洋拖轮）远洋拖轮 远洋拖轮一般用于远洋拖带和海难救助，其特点是抗风、抗浪性能远洋拖轮一般用于远洋拖带和海难救助，其特点是抗风、抗浪性能好，续航能力强。好，续航能力强。（2 2）沿海拖轮）沿海拖轮 沿海拖轮一般用于沿海拖带和沿海海难救助，其特点是马力大，续沿海拖轮一般用于沿海拖带和沿海海难救助，其特点是马力大，续航能力强。航能力强。（3 3）港作拖轮）港作拖轮 港内拖轮一般用于港内拖带和港内作业，其特点是体积小，操纵性港内拖轮一般用于港内拖带和港内作业，其特点是体积小，操纵性能好，但续航能力较差。能好，但续航能力较差。一、拖船的种类及其特点一、拖船的种类及

59、其特点港作拖轮在操纵中的作用：港作拖轮在操纵中的作用：（1 1）在水域受限时，协助大船转向；）在水域受限时，协助大船转向；（2 2）大船或恶劣天气情况下，协助大船系、离泊；）大船或恶劣天气情况下，协助大船系、离泊；（3 3）航道中航行时，协助大船控制航向。）航道中航行时，协助大船控制航向。一、拖船的种类及其特点一、拖船的种类及其特点1 1港作拖轮的种类港作拖轮的种类（1 1）可变螺距推进器拖轮（）可变螺距推进器拖轮（CPPCPP） 它是靠改变螺旋桨的螺距角的大小来改变螺旋桨推力（或拉力）的大它是靠改变螺旋桨的螺距角的大小来改变螺旋桨推力（或拉力）的大小，船舶变向由舵来控制。小，船舶变向由舵来控

60、制。（2 2）平旋推进器拖轮（）平旋推进器拖轮（VSPVSP） 它是靠改变直翼的角度来改变推力的大小和方向，船舶变向由推力的它是靠改变直翼的角度来改变推力的大小和方向，船舶变向由推力的方向来控制。方向来控制。（3 3）Z Z型传动推进器拖轮（型传动推进器拖轮（Z Z型）型） 它是靠改变螺旋桨的转数来改变推力的大小，靠电机带动竖轴来改变它是靠改变螺旋桨的转数来改变推力的大小，靠电机带动竖轴来改变推力的方向，船舶变向由推力的方向来控制。推力的方向，船舶变向由推力的方向来控制。（4 4）定距螺旋桨推进器拖轮（）定距螺旋桨推进器拖轮（FPPFPP） 它与普通螺旋桨船基本相同。它与普通螺旋桨船基本相同。