船长考试知识点

第一章船舶操纵性能第一节船舶旋回性能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、过渡阶段和定常旋回阶段。?匀速直航船舶做舵后，舵角δ、横移速度v、转向角速度r、角加速度r和横移加?速度v的变化曲线见图1－1。旋回圈是指定速直航中的船舶操左（或右）满舵后重心描绘的轨迹。旋回圈是表征船舶旋回性能的曲线。1．反移量：在旋回转舵阶段，由于船舶转动惯量很大还来不及产生较大的旋转角速度，则在舵产生的横向力的作用下，产生横向移动加速度，一定时间后产生横向移动速度，使船舶重心产生向转舵相反方向的横移量，其称为反移量。一般情况下，满舵旋回反移量约为船长的1/100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1/10～1/5，约出现在操舵后船舶的转头角达一个罗经点左右的时刻。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。2．进距：也称纵距，是指从操舵开始到船舶的航向转过任一角度时重心所移动的纵向距离，通常将航向角变化90°时船舶重心的纵向移动距离称为进距，一般用Ad表示。它是判断旋回过程中船舶纵向占用水域范围的依据。显然，进距是船舶初始回转性的特例，即航向角变化90°时船舶航进的距离。进距越小，表示船舶对操舵的反应越迅速，即船舶初始回转性能越好。反之，进距越大，表示船舶对操舵的反应越迟钝，即初始回转性能越差。据统计，进距大约为旋回初径的0.6～1.2倍，一般运输船舶的相对进距（Ad/L）在2.8～4.0之间，最大不应超过4.5。3．横距：是指从操舵开始到船舶的航向转过任一角度时船舶重心所移动的横向

距离，通常，将航向角变化90°时船舶重心的横向移动距离称为横距。横距是衡量船舶航向角变化90°时横向占用水域范围的判据。横距越小，表示船舶对操舵的反应越迅速，即船舶初始回转性能越好。横距大约为旋回初径的一半。4．旋回初径：是旋回运动的船舶航向角变化180°时船舶重心的横向移动距离，一般用DT表示。旋回初径是判断旋回过程中船舶横向占用水域范围的依据。旋回初径越小，船舶旋回性能越好，反之，船舶旋回性能越差。据统计，一般运输船舶的相对旋回初径T/L）（D为3～6，为保证良好的航向机动性，通常应保证DT/L在2.8～4.2之间，最大不应超过5.0，否则旋回性能较差。5．旋回直径：是指船舶进入定常旋回时的旋回圈直径。它是判断船舶定常旋回过程中占用水域范围的依据。对于运输船舶来说通常D≈（0.9～1.2）DT。6．滞距：亦称心距。正常旋回时，船舶旋回轨迹曲率中心O总较操舵时船舶重心位置更偏于前方。滞距是该中心O的纵距，大约为1～2倍船长，它表示操舵后到船舶进入旋回的“滞后距离”，也是衡量船舶舵效的标准之一。7．漂角：船舶旋回中首尾线上某一点的线速度与船舶首尾面的交角叫作漂角。通常，漂角指重心处的漂角，一般船舶重心处漂角大约在3°～15°之间，超大型船舶最大可达到25°左右。漂角越大的船舶，其旋回性越好，旋回直径也越小。8．转心：是旋回圈的曲率中心O作船舶首尾面的垂线的垂足。船舶前进中转心的位置大约在离船首柱后1/5～1/3船长处，也可能处于船首前某一点。前进中的船舶开始做舵时的转向位于船舶重心处，在船舶旋回的过渡阶段中，转心逐渐前移，至船舶进入定常旋回时转心稳定于船舶首尾面上某一点。船舶转心处的漂角为零，且该处船舶的横移速度也为零。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。9．旋回时间：是指船舶旋回360°所需的时间。它与船舶的排水量有密切关系，排水量大，旋回时间增加。万吨级船舶快速满舵旋回一周约需6min，而超大型船舶的旋回时间则几乎要增加一倍。10．旋回降速：船舶旋回中，由于舵阻力增加、船体的斜航阻力增加和主机特性导致推进效率降低，使得船速下降。降速幅度与旋回初径DT有密切的关系，DT/L值越小，旋回性越好，降速越显著。一般船舶旋回中的降速幅度大约为旋回操舵前船舶速度的25%～50%，而旋回性能很好的超大型油轮最大可达到原航速的65%。11．横倾：直航船舶操舵不久，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，达到最大外倾角后，船舶经过1～2次摇摆，最后稳定于某一定常外倾角上。船舶旋回横倾大小与船速、所操的舵角、船舶的旋回性能和船舶的初稳性高度GM等有关。做舵后船舶有大的横倾且危及船舶安全时，不应回舵，更不应操反舵，应采取减速措施，以便减小横倾。1．方形系数：船舶的方形系数越大，船舶的旋回性越好，旋回圈越小。2．船体水线下侧面积形状及分布：船首部分分布面积较大如有球鼻首者，或船尾比较瘦削的船舶，水线下侧面积几何形心靠前，水动力作用中心靠近船首，航向稳定性较差，但旋回性较好，旋回圈较小；而船尾部分分布面积较大者如船尾有钝材，或船首比较削进的船舶，水动力作用中心靠近船尾，航向稳定性较好而旋回性较差，旋回圈较大。3．舵面积比：舵面积比是指舵面积与船体浸水侧面积（LPP·d）的比值。舵面

积与船长吃水比越大，越提高船舶的旋回性，旋回圈变小。但增加舵面积的同时又增加了旋回阻尼力矩，当舵面积超过一定值后，旋回性就不能提高。也就是说，就一定船型的船舶而言，舵面积比的大小在降低旋回初径方面存在一个最佳值。4．吃水：若纵倾状态相同，吃水增加时，旋回进距增大，横距和旋回初径也将有所增加。5．吃水差：尾倾增大，旋回圈将增大；对于Cb＝0.8的船舶，若尾倾增大量为船长的1%，旋回初径将可增加10%左右；对于Cb＝0.6的船舶，若尾倾增大量为船长的1%，旋回初径将可增加3%左右。6．横倾：低速时，推力-阻力转矩起主要作用，推首向低舷侧偏转。此时，若操舵向低舷侧旋回则其旋回圈较小，反之如操舵向高舷侧旋回则其旋回圈较大。高速时，首波峰压力转矩起主要作用，推船首向高舷侧偏转。此时，如操舵向低舷侧旋回其旋回圈较大，反之如操舵向高舷侧旋回则其旋回圈较小。7．船速：一般说来，船速对船舶旋回所需时间的长短具有明显的影响，但对旋回初径大小的影响却呈现较为复杂的情况。8．操舵时间：操舵时间主要对船舶的进距影响较大，进距随操舵时间的增加而增加，而对横距和旋回初径的影响不大，旋回直径则不受其影响。9．旋回方向：对于右旋固定螺距螺旋桨单车船而言，在其他条件相同的情况下，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。1．旋回初径：用来估算船舶用舵旋回掉头所需的水域；2．横距：用来估算转首后，船舶与岸或其他船舶是否有足够的间距；3．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；4．进距：①两船的进距之和可用来推算对遇时的最晚施舵点。②紧急避让时可用来确定避让措施，如满舵进距小于倒车冲程时，采用满舵避让；反之，则采取倒车避让。5．反移量：①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。②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。③当船舶前部已离出码头，拟进车离泊时，如操大舵角急欲转出，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。6．滞距：可作为确定新航向距的依据，用来确定转向时机，以便船舶转向后行驶在计划航航线上。第二节船舶航向稳定性及船舶操纵性指数直航中的船舶受到瞬时的外力干扰，如果干扰过去后，在不用舵纠正的前提下，船舶最终能够停止偏转恢复直线运动，则称为直线运动稳定或动航向稳定。稳定得较快、惯性转头角较小的船，其动航向稳定性较好；稳定得较慢、惯性转头角较大的船舶，其动航向稳定性较差。如船舶不能稳定在新的航向上作直线运动，而一直偏转下去时，则该船舶不具备动航向稳定性。

干扰过去后，在不用舵纠正的前提下，如果船舶最终能够恢复到与原航向相同的直线运动，则称为方向稳定。干扰过去后，在不用舵纠正的前提下，如果船舶最终能够恢复到原航迹线的延长线上作直线运动，则称为位置稳定。一艘航向稳定性较好的船舶，直航中即使很少操舵也能较好地保向；而当操舵改向时，又能较快地应舵；转向中回正舵，又能较快地把航向稳定下来。其特点是对舵的响应运动来得快，耗时短，因而舵效比较好，追随性也较好。正螺旋试验得到的r－δ曲线存在两种基本类型，航向稳定的船舶，试验结果为r与δ具有单值关系；航向不稳定的船舶，r-δ曲线系构成一个滞后环，其高度和宽度越大，表明船舶航向稳定性越差。逆螺旋试验获得的r－δ曲线同样存在两种基本类型，航向稳定的船舶，试验结果为r与δ具有单值关系；如果船舶不具备航向稳定性，则r-δ关系存在一个多值对应的S曲线，其高度和宽度越大，表明船舶航向稳定性越差。一般说来，方形系数较低、长宽比较高的船舶具有较好的航向稳定性。类似超级油轮之类的肥大型船舶，其航向总带有不稳定性，因此，这种船舶在小舵角保向航行中，船首的偏摆角度往往较大，并给人以稳不住的感觉。水下船体侧面积对航向稳定性影响也较大。船首侧面积较大（例如带有球鼻首）的船舶，斜航（向前）时航向稳定性较差，船尾侧面积较大（例如带有舭龙骨或舵面积较大、舵宽较大）的船舶航向稳定性较好。对于给定船舶，空载或压载时往往尾倾较大，尾部水下侧面积较首部大得多，水动力作用中心要比满载平吃水时明显后移，表现为航向稳定性变好。船舶在直线航行过程中受到某种扰动而改变了原航向或航迹，通过操舵抑制或纠正首摇并使船舶恢复在原航向或航迹上作直线运动，这种运动性能称为船舶保向性。通过操舵（小舵角）使船舶在短时间内能够恢复到原航向的直线运动，我们就说该船保向性好，反之则保向性差。一般来说，航向稳定性好的船舶其保向性也相应较好，反之则保向性较差。但不具有航向稳定性的船舶，通过频繁操舵或大舵角也可能保向，但其保向性较差，即需要在长时间内才能使船舶保持新的直线运动或只能保持近似的直线运动。影响船舶保向性的因素：（1）方形系数较低、长宽比较高的瘦削型船舶，其保向性较好；浅吃水的宽体船保向性较差。（2）船体侧面积在尾部分布较多者，如船尾有钝材，其保向性较好；船首水下侧面积分布较多者，如船首有球鼻首将降低保向性。（3）较高的干舷将降低船舶在风中航行时的保向性。（4）船舶轻载较满载时保向性好（受风时另当别论）。（5）船舶尾倾较首倾时的保向性好。（6）增大所操的舵角，能明显地改善船舶的保向性。超大型油轮小舵角状态下有航向不稳定趋势，需用较大舵角才能保向。

（7）对于同一艘船而言，由于船速的提高船舶保向性将变好。（8）保向性将因水深变浅而提高，船舶顺风浪或顺流航行中保向性反而降低。第三节船舶变速运动性能船舶在静止状态中开进车，使船舶达到与主机功率相应的稳定船速所需的时间和航进的距离，称为船舶的启动性能。船舶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，与航速V的平方成正比，与航速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，满载船舶约需航进20倍船长左右的距离，轻载时约为满载时的1/2～2/3。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，称为停车冲时和停车冲程。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，超大型船取3kn左右；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；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8～20倍，超大型船舶则超过20倍的船长。船越大，停车惯性越大。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。在对主机进行换向操纵时，为不致造成主机转动部分出现过大应力或损伤，在关闭油门后，通常要等到船速降至全速的60%～70%、主机转速降至额定转速的25%～35%时，将压缩空气通入气缸，迫使主机停转后，再进行倒车启动。从前进三到后退三所需换向时间的长短因主机类型而异：内燃机船约需90～120s；汽轮机船约需120～180s；蒸汽机船约需60～90s。根据统计结果，一般中型至万吨级货船的紧急停船距离可达6～8倍船长；载重量5万吨左右的船舶达8～10倍船长；载重量10万吨的船舶可达10～13倍船长；载重量15～20万吨级的船舶可达13～16倍船长。（1）船舶排水量：在其他条件相同的情况下，排水量越大，停船距离越大。（2）船速：若其它因素一定时，船速越高，停船距离越大。（3）主机倒车功率、转速和换向时间：若其他条件相同，主机倒车转速越高、主机倒车功率越大，紧急停船距离越小；主机换向时间越短，紧急停船距离也越小。（4）船体的污底程度：船体污底越严重，船体阻力越大，停船距离越小。（5）外界条件。顺风、顺流时停船距离增大；顶风、顶流时停船距离减小；在浅水中由于船舶阻力增加，其停船距离较深水中小。第四节船舶操纵性能试验

旋回试验是指在试验船速直航条件下，操左35°舵角和右35°舵角或设计最大舵角并保持之，使船舶进行左、右旋回运动的试验。旋回试验的目的是，获得船舶的旋回圈和评价船舶的旋回性能。船舶冲程测定也称停船试验，是指船舶在试验速度时，进行全速倒车，直至船舶对水完全停止的试验。其目的是评价船舶的停止惯性。冲程测定时应在风流影响较小，且水深不小于3Bd的情况下进行，通常采用投板法测定冲程。由于倒车横向力的影响采用倒车至船舶停住的过程中船首向改变90°左右。螺旋试验包括正螺旋试验和逆螺旋试验两种。螺旋试验的目的是判定船舶航向稳定性的好坏。正螺旋试验是指求取船舶操某一舵角时船舶所能够达到的定常旋回角速度的试验方法。逆螺旋试验是指求取为使船舶达到某一旋回角速度而需操的平均舵角的试验方法。其试验方法与正螺旋试验正好相反。Z形操纵试验是一种评价船舶首摇抑制性的试验。可用来判断船舶旋回性能、追随性和航向稳定性，获得船舶操纵性能指数。第五节ＩＭＯ船舶操纵性衡准的基本内容1．旋回性：旋回圈的进距应不超过4.5倍船长（垂线间长，下同），相应的旋回初径应不超过5.0倍船长。2．初始回转性：船舶操左10°舵角或右10°舵角后，船首向角从原航向改变10°时，船舶在原航向上的纵向行进距应不超过2.5倍船长。3．首摇抑制性能和保向性（1）10°/10°Z形操纵试验测得的第一超越角应不超过：10°，当L/V＜10s时；20°，当L/V＞30s时；（5＋1/2（L/V））°，当10s＜L/V＜30s时。（2）10°/10°Z形操纵试验测得的第二超越角应不超过：25°，当L/V＜10s时；40°，当L/V＞30s时；（17.5＋0.75（L/V））°，当10s＜L/V＜30s时。（3）20°/20°Z形操纵试验测得的第一超越角应不超过25°。4．停船性能：船舶全速倒车停船试验中的航迹进距（CrashStoppingDistance）不超过15倍船长。但是，对于超大型船舶，主管机关认为该标准不能满足时，可进行修订，但任何情况下不应超过20倍船长。

第二章车、舵、锚、缆、拖轮在操船中的运用第一节螺旋桨的性能航行中的船舶所受的阻力包括基本阻力与附加阻力两个部分。基本阻力是指新出坞的裸体船（不包括附属体，如舵、螺旋桨等）在平静水面行驶时水对船体产生的阻力。基本阻力由摩擦阻力、涡流阻力和兴波阻力构成。附加阻力由污底阻力、附体阻力、空气阻力（airresistance）和汹涛阻力组成。船舶的附加阻力与船体的污底程度、附体的多少及结构、风浪的大小、航道的浅窄等因素有关。对于给定的船舶，其基本阻力的大小与船舶吃水、航速密切相关。当吃水一定时，基本阻力与船速有关，在船速较低时，基本阻力与船速的关系近似于线性变化，但当船速较高时，则基本阻力随船速的增加急剧增加，且船速越高增加的幅度越大。基本阻力中，摩擦阻力的大小取决于船体的湿水面积、船体的粗糙度和船速，在一般商船速度范围内约占总阻力的70%～80%，并与船速的1.852次方成正比。流向螺旋桨盘面的流称为吸入流；离开螺旋桨盘面的流称为排出流。吸入流的特点是流速较慢，范围较宽，流线几乎相互平行；排出流的特点是流速较快，范围较小，水流旋转激烈。船速一定时，螺旋桨转速越高产生的推力越大；反之，转速越低螺旋桨产生的推力越小。螺旋桨的转速一定时，船速越高，螺旋桨产生的推力越小；反之，船速越低，螺旋桨产生的推力越大；船速为零时，螺旋桨产生的推力最大。螺旋桨的推力除与船速、转速有关外，还与螺旋桨的结构、螺旋桨没入水中的深度以及螺旋桨的滑失有关。滑失是指螺旋桨对水的实际速度与理论上应能前进的速度之差。滑失与螺旋桨在理论上应能前进的速度的比值称之为滑失比。对于给定的船舶在给定的状态下，螺旋桨的推力和转矩的大小主要取决于螺旋桨的转速和螺旋桨的滑失比。当船速一定时，螺旋桨的推力和转矩均与螺旋桨转速的平方成正比；当螺旋桨的转速一定时，船速越低，螺旋桨的滑失比越大，螺旋桨的推力和转矩也越大，当船速为零时，螺旋桨的推力和转矩达到船舶前进中的最大值。在实际操船中，船舶驾引人员常常通过降低船速、增加主机转速提高螺旋桨的滑失比来提高舵效。当螺旋桨处的伴流增加时，螺旋桨的滑失比增加，提高螺旋桨的推力，从而提高了螺旋桨的推进效率。但伴流降低了舵处的来流速度，因而降低了舵效。机器功率，是指主机发出的功率。

收到功率，是指机器功率经过传动装置和其他机件的摩擦损失，传至主轴尾端与螺旋桨连接处的功率。有效功率，指克服船舶阻力而保持一定船速所需要的功率，它等于船舶阻力与船速的积。螺旋桨收到功率与机器功率的比值称为传递效率，其值通常为0.95～0.98。有效功率与收到功率之比称为推进器效率，该值约为0.60～0.75。有效功率与主机机器功率之比称为推进系数，该值约为0.5～0.7。这就是说，主机发出功率变为船舶推进有效功率后已损失了将近一半。通常船舶阻力与船速的平方成正比，则主机功率与船速的3次方约成正比。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，与其相对应的转数称为额定转数。在额定功率、额定转速条件下，船舶在平静的深水域中取得的船速称为额定船速。额定船速是船舶在深水域中可供使用的最高船速。主机按海上常用输出功率、常用转速运转时，在平静深水域中取得的船速即为海上船速。海上功率通常为额定功率的90%，相应的海上常用主机转速则为额定转速的96%～97%。港内船速指主机按港内各级转速运转时，在平静深水域中取得的船速。一般港内的最高主机转速约为海上常用转速的70%～80%左右。通常港内“后退三”时的主机转速约为海上常用转速的60%～70%。微进船速是主机可以输出的最低功率和最低转速时的船速。螺旋桨盘面中心距水面的垂直距离称为螺旋桨的沉深。沉深与螺旋桨直径之比称为沉深比。沉深横向力的产生机理是由于流体静压力随深度的增加而增大，当螺旋桨转动时，上下桨叶所处的深度不同，在周向（即切线方向）的横向力方向相反，但大小不同，因此产生横向力。试验表明，当沉深比小于0.65～0.75时，螺旋桨转动时将产生沉深横向力，沉深横向力推船尾的方向与螺旋桨的转动方向一致。对于右旋固定螺距螺旋桨而言，进车时，沉深横向力推尾向右，船首左偏；倒车时相反，推尾向左，船首右偏。沉深横向力的大小除了与沉深及螺旋桨转速有关外，受船速的影响较大，在转速不变的情况下，随船速的提高，沉深横向力逐渐减小。伴流是伴随船体运动而产生的追随性水流，也称追迹流。它主要由摩擦伴流、势伴流和兴波伴流组成。伴流在螺旋桨处的分布是不均匀的，其分布特点是左右对称、上大下小。伴流沿船舶首尾方向的分布也是不均匀的，船舶前进时，船首处伴流流速小，船尾处伴流流速大；而船舶后退时，船首处伴流流速大，船尾处伴流流速小。船舶在前进中，当螺旋桨转动时，由于受纵向伴流影响，螺旋桨上部桨叶相对于水的进速比下半部桨叶要低，因此水流的冲角相对较大，所受到的升力也相对较

大，因而偏转力也要比下部桨叶的转力要大，该转力之差即为伴流横向力。当螺旋桨转动，且螺旋桨处有伴流时，螺旋桨所产生伴流横向力推船尾的方向与螺旋桨的转动方向相反。对于右旋单桨船而言，前进中进车时，推尾向左，船首右偏；船舶在前进中倒车时相反，伴流横向力推尾向右，船首左偏。伴流横向力除随螺旋桨处伴流流速的增大而增大外，还随螺旋桨转速的提高而增大，由于船速较低时伴流相应减弱，伴流横向力随船速的降低而减小。在船舶静止或后退中，船尾伴流可以忽略，伴流横向力也可以忽略。右旋螺旋桨船前进中进车，排出流作用在舵上。正舵时，由于旋转作用，螺旋桨上半部排出流作用在舵叶右下部，下半部排出流作用在舵叶左上部。受伴流影响，上半部排出流轴向速度较小，因此作用在舵上的冲角较大，使舵叶右侧的水动力大于左侧，造成推尾向左的横向力--排出流横向力。右旋螺旋桨船进速较低或后退中倒车时，螺旋桨的排出流打在船体的尾部，由于船体尾部线型的上肥下瘦，相比较而言，在船尾右舷尾外板上不仅排出流冲角较大，而且冲击的外板面积较为宽广，所以形成较强的冲击力，使船尾向左偏转，船首向右偏转--产生排出流横向力。右旋固定螺距螺旋桨单桨船的排出流横向力推尾方向均相左，使船首向右偏转。左旋固定螺距螺旋桨单桨船的排出流横向力推尾方向均相右，使船首向左偏转。在螺旋桨转速一定的前提下，排出流横向力的大小主要受船速的影响，船速较低时排出流横向力在螺旋桨横向力中是一个比较大的量，特别是船舶在轻载状态且倒车情况下尤为突出。1．船舶进车并有一定速度的排出流时，船首的偏转方向服从于舵。2．船舶倒车时，如船速较快，船首的偏转方向服从于舵，即此时可用舵克服横向力；船速较慢时，船首的偏转方向服从于横向力。对于双桨船而言，为了抵消正车前航时的螺旋桨致偏作用，不论是FPP或CPP，两个桨的旋转方向总是相反的。在港内操纵时，为了充分发挥螺旋桨致偏作用在操纵中的优越性，固定螺距螺旋桨双车船多采用外旋式。双桨船两螺旋桨同速进车或同速倒车时，两螺旋桨的横向力相互抵消，正舵时，船舶保持直航。双桨船一侧桨进车而另一侧桨倒车时，船首向倒车侧偏转。双桨船一侧桨进车速度慢或倒车速度快，船首则向该进车速度慢或倒车速度快一舷偏转。侧推器作为船舶的辅助操纵装置，广泛应用于港内船舶操纵。靠离码头中船舶的横向移动、航道内低速航行时调整航向、抑制倒车过程中的船首偏转等都是侧推器在船舶操纵中的具体应用。侧推器效应取决于船舶运动状态和侧推力的大小、方向及作用点。其中影响最大的是船舶运动状态。经验表明，侧推器发挥作用的航速应控制在4kn以下。第二节舵的作用

将舵力可以分解为垂直于舵叶纵剖面的垂向分力（舵的正压力）和平行于舵叶纵剖面的舵阻力。舵力的大小与舵速、舵面积和舵角有关，舵速越大、舵的湿面积越大以及所做舵角越大时，舵产生的舵力也越大。舵速，是指舵相对于水的速度，其构成为：船速＋排出流在舵处的轴向分速度舵处的伴流速度。舵压力的大小与舵速的平方成正比。航行中，船舶操舵后，舵叶上将产生正压力，其支点是船舶的重心，所以正压力产生的转船力矩为正压力与力臂的乘积。舵力臂为重心至舵正压力作用线的垂直距离。船舶舵效是指舵力作用（在船体）效果的简称。广义的舵效指，航行中的船舶操舵后，舵力使船首向做舵方向偏转、船体向做舵相反方向横移、船体先内倾后外倾和船速下降。通常所说的舵效为狭义的舵效，指操一舵角后船舶在一定时间、一定水域内船首转过的角度大小。若船舶在操舵后，能在较短时间内、较小的水域内，转过较大的角度，则船舶的舵效较好，反之则认为舵效较差。（1）舵角：舵角越大，舵力转船力矩越大，引起的转向幅度越大。在实际转向操纵中，增大舵角是提高船舶舵效的有效措施。但在小角度保向操纵时，并不是在任何情况下都是使用大舵角时的效果好。（2）舵速：在给定舵角下，舵速越大，舵效越好。舵速受船速、伴流和螺旋桨排出流共同作用，在实际操船中，尤其是在受限水域内，降低船速、提高螺旋桨转速是提高船舶舵效的有效途径。（3）船舶的排水量：船舶的排水量越大，舵效变差。对于同一船舶而言，当吃水增加时，舵效变差。满载大船，舵效比较差，其表现为起转迟钝，停转不易。因此在港内操纵满载大型船舶时要特别注意，一般宜早用舵、早回舵，而且所用的舵角也比较大。（4）船舶纵倾：在保持吃水不变的情况下，船舶首倾时舵的湿水面积变小，舵力减小，舵效变差，尾倾时相反。（5）船舶横倾：船舶横倾高速航进中，粘性压差阻力较大，如向低舷一侧转向，由于低舷侧水阻力较大，舵效较差。如向高舷侧转向，则舵效较好。相反，但船速比较低时，摩擦阻力起主要作用，向低舷侧转向时舵效较好，而向高舷侧转向时舵效较差。总而言之，船舶横倾对舵效的影响不大。（6）舵机性能：船舶操舵所需的时间越短，舵效越好。从实际使用情况来看，液压舵机的性能较好，舵来得快，回得也快；蒸汽舵机来得慢，回得快，容易把定；而电动舵机来得快，回得慢，不易把定。

第三节锚的运用1．港内操纵用锚分为：拖锚制动、拖锚靠泊、拖锚掉头、拖锚倒行和抛开锚控制船首摆动等。2．锚泊用锚分为：单锚泊和双锚泊，双锚泊又分为一字锚、八字锚和平行锚（一点锚）。3．应急用锚分为：紧急避让用锚、防止搁浅触礁用锚、搁浅后固定船舶用锚、协助脱浅用锚和大风浪中漂滞用锚。操纵用锚一般出链长度比较短，没有锚链平卧在海底，因此操纵用锚的抓力仅仅为锚本身的抓力。操纵用锚的抓力除决定于锚的重量和锚型外，还受许多因素的影响，如海底底质、水深、出链长度、抛锚方法以及海底地形等。一般来说。操纵用锚的出链长度应控制在水深的2.5倍左右，拖锚制动时，锚的抓力约为水中锚重的1.6倍，如水深为10m，可采用出链一节入水或一节甲板。如拟靠妥后将开锚绞起，靠泊在10m水深泊位时的出链长度不宜超过2kn；而抛开锚为离泊创造条件时，出链长度应不小于4kn。船舶锚泊时，锚泊力由锚本身的抓力和卧底链长抓力两部分组成：P＝Pa＋Pc＝λaWa＋λcWcL（2－1）式中：Pa--锚抓力；Pc--锚链抓力；λa--锚的抓力系数（霍尔锚在不同底质中，锚抓力系数可取3.0～5.0）；Wa--锚重；λc--锚链的抓力系数（根据底质不同，锚链抓力系数可取0.75～1.5）；Wc--每米锚链的重量；L--卧底链长。单锚泊抓力除取决于锚的重量和锚型外，还受海底底质、水深、出链长度、锚链重量、抛锚方法以及海底地形等的影响。拖锚淌航距离的估算式为：2D?KS?0.0135Pa（2－2）式中：D--船舶质量（t）；νK--抛锚时船舶的余速（kn）；Pa--拖锚时锚的抓力（t）；S--拖锚淌航距离（m）。

通常情况下，万吨左右的船舶，2kn余速拖单锚，3kn余速拖双锚，拖锚淌航距离在接近满载时将大致接近于船长；2kn余速拖双锚，1.5kn余速拖单锚，前者较后者略短，两者均接近0.5倍船长。为保证单锚泊安全所需总的出链长度为S?s?l?h0?(h0?2?T0T0??aWa)?wc?cWc（2－3）式中：S--锚泊所需出链长度（m）；s--悬链长度（m）；l--卧底链长（m）；T0--船舶所受的水平外力（t）；h0--锚链孔至海底的垂直距离（m）；Wc——单位链长在水中的重量（约为0.87倍空气中的重量）。实践中单锚泊出链长度常采用下列经验公式：S＝3×h＋90风速≈20m/s（8级）时S＝4×h＋145风速≈30m/s（11级）时式中：S--出链长度（m）h--水深（m）。（2－4）（2－5）第四节缆的运用1．船舶配有多条系船缆，按照其控制船舶的作用进行分类，可将其分为首缆、首倒缆、尾缆、尾倒缆以及横缆等，各系船缆名称和作用如下：（1）首缆或头缆：其作用是防止船舶向后移动和船首向外舷偏转。（2）首倒缆或前倒缆：其作用是防止船舶向前移动和船首向外偏转。（3）首横缆或前横缆：其作用是防止船首向外舷移动。（4）尾缆：其作用是防止船舶向前移动和船尾向外舷偏转。（5）尾倒缆：其作用是防止船舶向后移动和船尾向外舷偏转。（6）尾横缆或后横缆：其作用是防止船尾向外舷移动。船舶系浮筒时，缆绳根据其作用和系带方法又可分为头缆和回头缆等。2．一般采用先带首部缆绳后带尾部缆绳的靠泊带缆顺序，而首部带缆顺序取决于风、流的影响，通常的带缆顺序如下：（1）顶流靠泊带缆顺序：在有流港口，船舶多采用顶流靠泊方式。为了防止船舶靠岸过程中流的影响而后退，因而一般先带头缆，并迅速收紧挽牢。待船体靠岸并就位之后，再带前倒缆、前横缆。尾部先带尾倒缆，然后带尾缆和横缆。（2）横风较强带缆顺序：有较强吹开风或吹拢风影响时，一般先带首横缆，无横缆缆桩时可将头缆和前倒缆同时带上，并迅速收紧。这样即可防止吹开风造成船首被吹开而陷入困境，又可防止吹拢风造成船尾轧拢过快而触碰码头。尾部先带尾横缆，并尽快绞拢。

（3）静水港靠泊带缆顺序：静水港靠泊时，应采用顶风靠泊方式，其带缆顺序与顶流靠泊带缆顺序相同。当静水港无风靠泊时，系泊的带缆一般主要考虑如何及时抑制船舶的前冲趋势，因此先带首倒缆，并迅速收紧挽牢，待船体靠岸并就位之后，再带首缆、前横缆。尾部先带尾缆，然后带尾倒缆和横缆。系浮筒先带单头缆，后带回头缆。船舶系浮过程中，回头缆不受力。单绑：单绑是指船舶离泊前解除操纵中不起作用的多余缆绳。小型船舶自力离泊单绑时，保留缆绳数量取决于流向，一般船首保留一根外舷头缆和一根前倒缆，顺流时保留一根尾缆，顶流时保留一根尾倒缆。中、大型船舶一般在拖船就位并发挥作用后再进行单绑。离浮筒时，先解单头缆，后解回头缆。（1）系泊过程中，各缆受力应均匀，停泊中应严加防范，及时调整缆绳受力情况。（2）配备缆绳时，应尽量选择材质相同和同尺寸的缆绳，以便获得相同的缆绳弹簧常数，保证缆绳有相同的伸缩和基本相同的受力状况。（3）减小缆绳的磨损。系泊过程中各缆绳与码头、缆孔以及其他缆绳之间的摩擦部位应加以包扎衬垫，以减小相互间的摩擦。（4）缆绳挽桩要牢固。缆绳挽桩的道数要足够且收紧挽牢，以防受力而滑出。（5）操纵用缆时防止缆绳突然受力，避免缆绳的绷断。应先短暂用微进/倒车或借助其他外力借助船的惯性使缆绳受力后，再快速用车避免缆绳突然受力的可能。（6）系缆的角度和位置应适当。为了保证相同外力作用时缆绳受力相对较小，首缆、首倒缆、尾倒缆或尾缆的俯角及它们与船舶首尾线的交角应尽可能的小，即应选择岸上远离船舷导缆孔、且尽可能贴近船体的缆桩进行系缆；作为横缆则应使其俯角尽可能小，而其与船舶首尾线应接近垂直，如此应选择岸上远离船体而保证缆绳与船舶首尾线接近垂直的缆桩系缆。（7）风流及外力增强时，应及时增加抵御外力方向的缆绳并保证各缆受力均匀。第五节拖轮的运用目前港作拖轮的类型分为Z型、VSP型、CPP型和FPP型。其特点为：（1）Z型拖轮的螺旋桨可360°平面旋转无需舵的协助，故可以向平面任意方向提供强有力的推力，其操纵性能非常好，几乎可原地掉头，可横向推进，其耐波性也较好，相同主机功率下其拖力是最大的；（2）VSP型拖轮的耐波性也较好，其操纵性能良好，几乎也可原地掉头，可横向推进，其横向推力可达直向的45%左右，同样无需舵的协助，但拖力比CPP型略低；（3）CPP型拖轮前进推力比Z型为低，但高于其他两种类型，其后退拉力和操

纵性能较差，耐波性最差；（4）FPP型拖轮的拖力很小，但高于VSP型，其后退拉力比Z型和VSP型要小，操纵性能和耐波性也差，已逐步被淘汰。（1）吊拖：由本船出缆系于拖轮拖钩上，也可由拖轮出缆系于本船上。单拖轮吊拖是一种只可进不能退的牵引方式。（2）顶推：指通过拖船船体首部将拖船的作用力传递给被拖船的一种协助方式。对于ZP和VSP拖船，多数采用单首缆系缆方式，并采用拖船拖缆，也有不系缆的情况。对于传统的单螺旋桨的FPP和CPP拖船，一般也采用单拖缆，个别有双首缆的情况。顶推作用方式适用于力的作用点经常变化的情况，改变拖船首尾线与被拖船首尾线之间的交角可改变推力的方向。（3）傍拖：是指通过拖缆或拖船船体侧部将拖船的作用力传递给被拖船的一种协助方式。傍拖的带缆方式对于普通FPP和CPP拖船，一般采用双拖缆或三拖缆，带缆方式采用单首缆和单尾缆或双首缆和单尾缆系缆方式--俗称紧绑，船尾拖缆也称为稳定缆。对于操纵灵活的ZP和VSP拖船，也有仅系单首缆而傍靠于被拖船舷侧，必要时进行侧向推进或直拖。傍拖作用方式适用于力的作用点和方向基本不变的情况，改变拖船拖力的可改变作用力的大小。（4）作舵船用：用作舵船的拖轮应采用ZP拖轮或VSP拖轮，均系于本船船尾。根据舵船系缆方式之不同，可以使之起到控制本船航向的作用之外，还可以起到推进或制速的作用。（5）组合拖曳：拖无动力船时，为同时解决推进、制速、保向、变向等问题，将多艘拖轮按所需拖带方式予以组合的拖带方式。单拖轮吊拖静止中船舶的运动规律：拖力作用点位于舷侧船中位置，当垂直拖带时，不产生转船效果，只产生横移效果；当拖力角α＞90°或α＜90°，即向前或向后拖带时，则船舶产生平移效果和转船效果，拖力角α越接近0°或180°，这种转船效果越差。拖力作用点位于船首的中线上，当拖力角α＝90°，即垂直拖带时，转船效果最好，要想获最大的转船力矩，应使拖力的作用点尽可能远离船舶的重心，并使拖力角尽可能垂直于船舶首尾线；当α＝0°，即向前直拖时，不产生转船效应，仅产生纵移效应，这相当于为船舶提供动力的情况。拖力作用点位于船尾的中线上，当α＝180°，即向后直拖时，其效果与向前直拖的情况类似。当α＝90°，即垂直拖带时，其效果与拖带船首的情况类似。单拖轮顶推静止中船舶的运动规律：当顶推作用点位于船中附近时，船舶只产生横移效果，而不产生转船效果，且推力越大，横移效果越好。当拖船力作用于船中之前或船中之后时，则船舶不仅产生横移效果，而且产生转船效果，且推力越大，转船效果越好；在推力一定的情况下，拖轮作用点离船中越远，产生的转船力矩越大，故要想获最大的转船力矩，应使拖力的作用点尽可能远离船中位置。船舶静止中在拖轮作用下一方面发生转头，另一方面将发生横移，因此船舶的转心将不再在船中，此时转心的位置将处于被助船舶无拖轮端的首尾线上。

单拖轮吊拖运动中船舶的运动规律：拖轮作用点位于船中之前时，一方面船舶向拖轮作用方向转头，另一方面船舶向拖轮作用方向横移；而拖轮作用点位于船中之后时，一方面船舶向拖轮作用相反方向转头，另一方面船舶向拖轮作用方向横移。采用吊拖方式协助前进中的船舶转向，拖力的作用点在船尾比在船首效果好。单拖轮顶推运动中船舶的运动规律：拖轮推力作用点在船中之前时，一方面船舶向拖轮作用方向转头，另一方面船舶向拖轮作用相反方向横移；而拖轮作用点在船中之后时，一方面船舶向拖轮作用相反方向转头，另一方面船舶向向拖轮作用方向横移。单拖轮在舷侧顶推前进中的船舶时，拖轮推力作用点位于船尾比位于船首的转船效应大，且船速越高，两者的差别越大。总功率估算方法：DWT1万吨级船舶：DWT×10%（hp）或GT×15%（hp）DWT×7.4%（kW）或GT×11%（kW）VLCC满载时：DWT×5%（hp）VLCC空载时：DWT×7%（hp）（1）拖缆及其系带：拖缆必须选择质量好、强度大的缆绳，出缆的长度应足够，吊拖时应满足吊拖时对拖缆长度的要求。拖缆系于缆桩上，应采用∞字形，且道数应足够，防止受力后滑出。（2）采用吊拖方式时，应使拖缆有尽可能小的俯角，一般情况下应小于15°，即拖缆长度应大于被拖船拖缆出口至水面高度的4倍；即使被拖船拖缆出口至水面的高度很低，拖缆也不应少于45m。实用上一般为拖轮长度的2倍左右。（3）防止倒拖和横拖：横拖是在拖轮采用吊拖方式，且拖缆与拖轮首尾线夹角大于45°时，如果被助船有大的运动趋势，由于拖缆对拖轮的拉力和拖轮本身车、舵产生的力两者的合力作用，当合力方向与拖轮的首尾面垂直或接近垂直时，容易导致拖轮横拖的现象，严重时会导致拖轮的倾覆（图2-1a）。倒拖是在拖轮采用吊拖方式，由于被助船有明显的运动趋势，经由拖缆，拖动拖轮倒行，使拖轮失去舵效，因而使拖轮在拖缆的拉力和倒行中所受的水动力的合力的作用下，很快接近被助船的现象。严重的倒拖可能导致拖轮与被助船的碰撞（见图2-1b）。为避免发生横拖和倒拖的现象，被助船与拖轮应行动协调，尽可能减小被助船的前冲后缩现象，一旦发生倒拖或横拖现象，若不能立即缓解拖缆受力时，立即解掉拖缆是最有效的应急措施。

（4）为了发挥拖轮的效率，根据经验，拖轮协助被助船转向时，被助船的运动速度应控制在5～6kn以内。第三章外界因素对操船的影响第一节风对操船的影响作用于受风面积中心的风压力也称为风压合力，其表达式为：1Fa???a?Va2?Ca?(AT?cos2??AL?sin2?)2（3－1）式中：Fa--风压力（N）；ρa--空气密度（1.226kg/m3）；Va--相对风速（m/s）；q--风压强（N/m2）；Ca--风压力系数；AT--船舶水线以上正投影面积（m2）；2AL--船体水线以上侧投影面积（m）；θ--相对风舷角。风压力系数的大小，随风舷角的变化而变化，一般风舷角为0°或180°时有最

小值，而在风舷角为30°～40°或140°～160°时有极大值。一般来讲，船舶空载时受3～4级风影响相当于半载时受5～6级风的影响，也相当于满载时受7～8级的影响。风压力角α是指风压合力与船尾线之间的交角，风压力角α取决于相对风舷角、受风面积以及船型等因素。风压力的方向比相对风向的方向更接近船舶正横附近。风压力中心位置是指受风面积中心位于船舶首尾面的位置，船型一定时，风压力中心位置a/L随风舷角的增大，逐渐向后移动，a/L大约在0.3～0.8之间。当θ＜90°，即正横前来风时，风压力中心位置在船中之前；当θ≈90°，即正横来风时，风压力中心位于船中附近；当θ＞90°，即正横后来风时，风压力中心位置在船中之后。除横风外，一般风压力作用中心不在船中处，故风压力还会对船舶产生力矩，该力矩称为风压力矩。船舶风力转船力矩系数与风舷角有关，当风舷角为0°、90°或180°时，风力矩系数接近于零，而当风舷角为45°或135°附近时，风力矩系数达到最大值。船舶对水运动时，会受到水的作用力，该力称作水动力。船舶所受的水动力可用下式估算：FH＝ρ·CH·L·d·v2/9.8（3－2）式中：FH--水动力（N）；ρ--水密度，为1024kg/m3；CH--水动力系数，v--船舶与水的相对速度（m/s）；L--船舶水线长度（m）；d--船舶吃水（m）。水动力系数的大小，随漂角β以及船体水下形状和水深与吃水比等因素的变化而变化，一般当漂角为0°或180°时有最小值，而在漂角为90°时有极大值。水动力作用中心距离船首的距离与船长之比a/L随漂角β的增大而增大。当β＜90°，即船舶有向前运动趋势时，水动力中心位置在船中之前；当β≈90°，即船舶接近横移时，水动力中心位于船中附近；当β＞90°，即船舶有向后运动趋势时，水动力中心位置在船中之后。水动力转船力矩可以表示为：NH＝ρ·CNH·L2·d·v2（3－3）式中：NH--水动力转船力矩；ρ--水密度，为1024kg/m3；CNH--水动力系数；v--船舶与水的相对速度（m/s）；L--船舶水线长度（m）；d--船舶吃水（m）。水动力转船力矩系数，随漂角、水深吃水比、船体水线以下形状等的变化而变化，当漂角为0°、90°或180°时，水动力矩系数接近于零；当漂角为45°或135°

附近时，水动力矩系数达到最大值。风作用下的船舶运动，实质上就是风压力和水动力改变了船舶的平面运动状态。也就是说，船舶既有平移运动状态的变化，也有转动的变化。这种运动状态的改变与风向、风速、受风面积、风压力中心位置、风压转船力矩、水动力中心位置、水动力转船力矩以及船舶运动状态等诸多因素有关。正横前来风，即0°＜θ＜90°的某一方向时，则船首向下风偏转；正横后来风，即90°＜θ＜180°的某一方向时，则船首向上风偏转；船舶最终转至接近正横受风并向下风方向漂移。平吃水时，船舶侧面受风面积中心一般位于重心之后，则船舶以风舷角θ＜90°的某一方向漂移；尾倾或侧面受风面积中心位于重心之前时，船舶将以风舷角θ＞90°的某一方向漂移；一般商船多维持在风舷角θ≈100°的位置。其漂移速度的大小取决于船舶侧面受风面积、船型以及风速等因素。正横前来风，即0°＜θ＜90°的某一方向时，风压力矩和水动力转船力矩的方向相反，合外力矩方向取决于水动力中心和风压力中心的相对位置。船速越高，水动力中心越向前移，则船首向上风偏转。反之，船速越低，水动力中心越向后移，则船首向下风偏转；船体水上侧面积中心越靠近船首，如压载状态的大、中型散货船，风压力中心前移，则船首向下风偏转，反之，船体水上侧面积中心越靠近船尾，如VLCC满载时，风压力中心后移，则船首向上风偏转。正横后来风，即90°＜θ＜180°的某一方向时，风压力矩和水动力转船力矩的方向相同，合外力矩的方向为下风方向，则船首向上风偏转。正横附近来风时，一般表现为船首迎风偏转，且横风越强、船速越快、船舶吃水越大，首迎风的趋势越明显。在一定风速和船舶一定退速的前提下，船舶后退中受风一般表现为“尾找风”，即尾迎风。正横前来风的“尾迎风”现象比正横后来风明显；对于右旋单螺旋桨船来讲左舷来风的“尾迎风”现象比右舷来风显著，有时右舷来风且风速小和船舶退速较慢时，因倒车横向力的影响，船尾不一定迎风。静止中受风漂移速度：v??aBaCaY???Va?L?dCHY（3－4）式中：v--船舶横向漂移速度（m/s）；Va--相对风速（m/s），因Va远大于v，则近似等于真风速。式（3－4）中，ρa/ρ≈0.0012，CaY/CHY≈1.2，则在开敞的深水中的漂移速度可按下式估算：Ba1v??Va?1.820压载时，L?d

Ba?1.8满载时，L?dv?1?Va30在水深和相对风速一定的情况下，船速越高，漂移速度越小；随着船速的降低，漂移速度将逐渐增大。特别在低速情况下，漂移速度将随船速的降低而急剧增大。当船速v＝0时，漂移速度最大。在水深和船速一定的情况下，相对风速越大，漂移速度越高，反之，相对风速越小，则漂移速度越低。强风中，要想使船舶处于保向状态，则需满足：NR＝Na－NH（3－5）式中：NR--舵力矩；Na--风压转船力矩；NH--水动力转船力矩。舵力转船力矩与舵角和船速等因素有关，风压力矩又与风舷角、相对风速、船型以及船速等因素有关，故船舶在风中的保向界限取决于舵角、船速、风舷角、相对风速、船型、载况以及船速等诸多因素的影响。由于船舶前进中操舵可以产生舵力转船力矩，故可以克服风造成的航向偏转，使船舶保持航向。保持航向所用舵角的大小取决于合外力矩的大小。正横前来风比正横后来风的合外力矩小，则正横前来风更容易保向。第二节流对操船的影响船舶在均匀流场中航行时，流速只能改变船对地的速度，而不能改变船舶对水的速度。船舶顶流时对地的速度，比顺流时对地的速度慢两倍的流速。顶流时冲程较小，流速越大冲程越小；顺流时冲程较大。故实际应用时，为保证船舶在预定位置停住，顺流时采取停船时机应适当提前；顶流时采取停船时机应适当延迟。无论顶流还是顺流，舵对水的相对速度保持不变，故在舵角相等的条件下，均匀流场中的舵力将保持不变，其舵力转船力矩也不发生变化。因船舶在相同的时间，顶流时航行的距离小，顺流时大，从船舶转过一定角度的时间内对地前进距离的角度衡量舵效，显然顶流时舵效好，顺流时舵效差。在均匀流场中，船舶对水的旋回圈大小不发生变化，但对地的旋回圈将在流的方向上以流速发生漂移而变形，流越急，这种变形就越大。

船舶在有流水域中旋回时，顺流漂移的距离可以利用下式简单估算：Dd≈Vc·Δt×80%（3－6）式中：Dd为旋回中的流致漂移距离（m）；Vc为流速（m/s）；Δt为掉头所用时间（s）。第三节受限水域的影响（1）在浅水中，船体周围的流场发生较大变化，受其影响，航行阻力变大，船速下降。当水深与吃水之比小于4～5时，船舶航行阻力增加显现。（2）深水中船舶的横向附加质量约为船舶质量的0.75倍，纵向附加质量约为船舶质量的0.07倍。浅水中船舶的附加质量和附加惯性矩将会增加，当水深与吃水之比H/d＜2时，其增加量值比较明显，当H/d＜1.5时，附加质量及附加惯性矩将成倍增大。（3）在浅水中，当富余水深为吃水的20%（H/d＝1.2）时，旋回圈中的旋回初径比深水中的明显增大，其漂角和旋回速降也相应减小；当富余水深为吃水的50%（H/d＝1.5）时，旋回性能的变化不是很明显。（4）浅水中，船舶的航向稳定性变好。（5）浅水中，舵力因涡流和伴流增大将会减小，但航速的降低增加了滑失，又提高了舵力，总体来看，舵力下降的不大。浅水中，舵效变差。（6）在浅水中，船体下沉和纵倾变化均较深水中更为显著。船速对船体下沉的影响一般表现为：①当Fr≈0.06时，船体开始产生下沉现象。②当Fr＜0.3时，船首尾均下沉，并且出现首下沉大于尾下沉的倾向。由于该速度域为一般商船的速度域，因此多数商船在深水域航行时均表现为首倾的倾向（假定静浮时为平吃水状态）。③当0.3＜Fr＜0.6时，尾下沉将可能超过首下沉，静浮时为平吃水的船舶将变为尾倾，方形系数大、短而肥的船舶出现上述现象需要的Fr值比较高。④当Fr＞0.6时，船体仍保持其尾倾趋势而逐渐上浮并超过其静浮位置，呈滑行于水面的状态。（7）浅水中，船舶冲程减小。船舶偏离航道中线而靠近航道一侧岸壁时，靠近岸壁的一侧水流加速、压力降低，产生使船舶靠近岸边的附加作用力，即岸吸力，它可能导致船舶触碰岸壁。同时还产生一个使船首偏离岸壁的力矩，即岸推力矩。岸吸力和岸推力矩通称为“岸壁效应”。影响岸壁效应的因素：（1）距岸越近，偏离中心航道越远，岸壁效应越明显；（2）水道宽度越窄，岸壁效应越激烈；（3）水深越浅，岸壁效应越明显；（4）船速越高，岸壁效应越激烈；（5）船型越肥大，岸壁效应越明显。

为了保证船舶航行安全，并使船体水下有足够的空间供船舶操纵，在考虑航行水域条件和气象条件基础上，船舶龙骨下水深应留有一定的安全余量，该余量通常称之为“富余水深”。影响富余水深的因素包括波浪、船体下沉、纵倾、海图精度、潮高以及其他因素等。国际上各国根据港口的具体情况，对富余水深都有具体规定：（1）欧洲引航协会（EMPA）（表3-1）航道类别富余水深（UKC）表3－1外海水道d×20%表3－2d≥12d×10%港外水道d×15%港内d×10%（2）日本濑户内海（表3-2）船舶吃水（m）富余水深（UKC）9≤d＜12d×8%d＜9d×5%1．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。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，需尽可能使船舶的近岸距离增大，或降低船速，以保持船舶直航。2．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。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。3．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。第四节船间效应1）船间距离：两船船间距离越小，相互作用力越大。船间作用力的大小约与两船间横距的4次方成反比；船间作用力矩约与两船间横距的3次方成反比。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。（2）船速：船速越大，船间相互作用也越大。船间作用力和力矩约与船速的平

方成正比。（3）作用时间：双方航向相同且船速差别较小时作用时间长，相互作用也更大。航向相反时则作用时间短，相互作用相对减小。（4）大小不同的两船互相接近时，小船受到的影响大。（5）在浅窄的受限水域航行时，船间效应也就比深水中更为激烈。追越和对驶过程中随两船相对位置的变化，船间作用力的大小和方向也相应发生变化，产生不同的作用效果。定性的分析如图3-2、图3-3所示：图3-2追越过程中船舶间作用图3-3对驶过程中船舶间作用第四章港内操船一、进出港时操船对于中、小型船舶，通常距离停泊位置约10～15nmile时或提前1小时进行备车；如操船环境较好时进港备车时机应至少在至锚地前剩余航程5nmile以上备车，并采用“港内全速”航行；大型船舶，特别是VLCC，备车距离还要大，一般在15nmile以上。大型集装箱船，由于其操纵性能较好，一般在至锚地剩余航程5nmile左右时或提前0.5h进行备车；若交通条件复杂，通常在至锚地剩余航程10nmile或提前1h备车，并采用“港内半速”航行。

一般说来：（1）自动舵可有效控制航向的速度域为8kn以上；（2）万吨级船舶手操舵有舵效的最低速度约为2kn，而超大型船舶约为3kn；（3）侧推器起作用的速度域范围为4kn以下。1．根据1994年1月24生效的1991年修正案，1974年SOLAS公约第Ⅴ章（航行安全）第17条“引航员登离船装置”规定要点如下：（1）引航员登离船装置的安装应由负责驾驶员进行监督，并对安装和操作设备的人员就安全操作程序进行指导；（2）负责驾驶员应携带与驾驶台进行通信的装置，并护送引航员经由安全通道前往和离开驾驶台；（3）在从海平面至船舶入口位置的距离超过9m的船舶，应将舷梯或机械式引航员升降机与引航员梯一起供引航员登船或离船；（4）舷梯的低位平台应保持水平，其上架设的引航员梯最少应保持2m的垂直长度；舷梯的倾斜角度向后最大不超过55°；（5）在传送人员时，应备有立即可供使用的两根扶手绳，直径不应小于28mm；带有自亮灯的救生圈；撇缆；（6）应配备适当照明，照亮舷外的登离船装置、甲板上人员登船和离船的位置。2．接送引航员的操纵要点如下：（1）调整进港船速，准确预报抵达引航员登船点的时间。过早或过晚都不利于船舶安全进港，尤其是过早抵达引航地点而引航员还未抵达，由于水域狭窄，往往造成被动局面。（2）根据引航员的要求，调整航向，将引航员梯或舷梯放在下风舷侧，以利用船体的遮蔽作用减小下风舷侧的风浪。在引航员上下船时，应保持航向和航速。（3）降低船速，以适应引航船或拖船的并靠，但有强横流影响时，船速不宜过低，以免漂移过大而造成搁浅，一般以保持舵效的船速为准。（4）能见度不良时，本船位置不易被引航船识别，必要时开启雷达为引航船导航并鸣放合适的声号供引航船识别。（5）引航船附近往来船舶交通密集，应加强瞭望，注意及时用VHF与VTS和他船取得联系并及时避让。二、港内掉头自力掉头过程中一般需要主机进车增加舵力，则所需水域范围较大，一般不小于3L（L为船舶总长）。如果船舶装有侧推器，则使用侧推器进行掉头可减小所需水域范围，但无论如何不得小于2L。单桨船利用锚和风、流有利影响掉头所需水域应为2.0L。

小型船舶进出港需要掉头时，在气象条件比较恶劣的情况下，可采用单拖船协助掉头，所需掉头水域至少为2L。中型船舶一般使用两艘拖船协助掉头，所需掉头水域至少为1.5L。大型船舶，特别是VLCC船舶，一般使用3～4艘拖船，拖船协助掉头所需水域范围一般不小于2L。1．接近掉头水域的操纵：抵达掉头水域之前约2L时，船位应摆在掉头区中心线稍偏左的位置，船速控制在2～3kn，操右满舵，使船首向右转动。2．掉头方向：右旋FPP单桨船一般宜采用向右掉头；遇到4～5级以上的横风，宜采取迎风掉头，特别是空船更应如此；弯曲水道处，应向凸岸侧掉头。3．抛锚位置及出链长度：顺流抛锚掉头的抛锚位置应为掉头水域的上游。抵达掉头区抛锚位置时，使船舶对水速度减至0，航向角与流向成20°～30°交角，抛下右锚，并一次送出所需链长，然后将制动刹牢。一般出链长度2.5～3倍水深。4．船舶转动过程的控制：船舶在锚链力矩和水动力矩的作用下开始向右转动，随着船舶的转动，水动力矩逐渐增大，当转向至横向受流时，水动力、锚链受力和转向角速度都达到最大值。这时，可采取低速进车操右满舵的措施缓解锚链受力。5．进车、起锚时的姿态：船舶航向掉转90°之后，水动力矩逐渐减小，转向角速度也随之降低，当转向角约为150°时，可进车，操右舵协助右转。当转向角约为180°时，可进行起锚操纵。在有流的水域，单拖船协助掉头时，拖船的协助方式及其作用点的位置取决于流向。为了减小船舶向下游漂移，顶流掉头时，宜采用拖船在船尾部顶推（推尾）或在船尾吊拖（拖尾）的协助方式；顺流掉头时，宜采用拖船在船首部顶推（推首）或在船首吊拖（拖首）的协助方式；横流掉头时，由于需要选择向上游的掉头方式，则宜采用拖船拖首或推首的协助方式。顶流拖首掉头操纵要点：（1）拖船发出拖力之前，船位应位于掉头水域的上游偏左的位置，且船速为0。船首拖船开始发出拖力时，为了减小船舶向下游漂移，拖缆方向应指向船舶右后方。（2）随着船舶航向的变化，水流造成的漂移逐渐显现出来，当航向变化30°～40°时，为防止船舶后退，将拖缆方向逐渐改为垂直于船舶首尾线，以增大转船力矩。（3）随着转动角速度的增大，船舶逐渐转为横向受流。应加大拖船拖力，迅速转过横流状态，以免造成过大的漂移。横流时，一旦发现船舶前冲或后退，及时倒车或进车予以纠正。（4）船舶转过横向受流之后，拖缆方向应逐渐向船舶右前方过渡，这样不但可以减小转动角速度，而且可以借助拖缆向前的拖力来减小下游漂移。当船首向变化约150°时，拖船停车，依靠转动惯性转过剩余角度。这时若转动角速度仍然很大，则需及时进车、操左满舵，以减小转动角速度，直至船舶稳定在新航向上。

三、靠、离泊操1．靠泊前的准备工作（1）了解有关港口信息：包括港口水域的进出港航道信息、交通信息、水文气象信息和码头泊位信息，一般泊位空档为船长的120%。（2）掌握本船信息：船舶吃水、主机工作状况、缆绳布置情况等。（3）制定靠泊操纵计划：在了解和掌握上述信息基础上，结合本船的载重状态和操纵性能，需在靠泊前预先制定一个完整的靠泊操纵计划。靠泊操纵计划一般由船长或港口引航员制定。2．离泊准备工作包括：制定离泊方案，检查系缆情况，并于备车且引航员到船后单绑。1．靠泊操纵要领（1）控制抵泊余速：在能保持舵效的前提下，船舶抵泊位前沿的船速越低越好，一般万吨级船舶船首抵泊位中间时余速最好控制在2kn以下。重载船舶的惯性余速应比压载船舶略低；压载船舶有横风影响时，惯性余速不宜过低；顺流时的惯性余速应比顶流时略低；横风较大时，船速不宜过低；顺风较大时，船速不宜过高；船舶在静水港内靠泊时比有流港控速、倒车及拖锚时机一般均早。（2）抵泊横距：抵泊横距是指船舶抵达泊位前沿时，船舶距泊位岸线的垂直距离。一般情况下，船舶排水量越大，横距应越大；有拖船协助靠泊时，可适当增加横距。小型船舶自力靠泊时，一般选择横距（1.5～2.0）B（B为船宽）约20m左右。中、大型由于有拖船协助靠泊，一般选择横距（2.0～2.5）B，但VLCC船舶由于其操纵风险较大，一般选择横距约2.5B以上。（3）抵泊方向：抵泊方向是指船舶接近过程中的航迹向与泊位岸线之间的交角。在可选择抵泊角度的情况下，一般排水量大的船舶宜采用小角度抵泊方式，且排水量越大，抵泊角度应越小；有较大吹拢风或吹开风影响时，为了减小船舶下风漂移，宜采用大角度抵泊方式；泊位后方有他船停泊比无他船停泊时的抵泊角度要大；顺岸流流速较高时，宜采用小角度抵泊方式。（4）靠拢角度：靠拢角度是指位于靠岸区船舶向泊位靠拢过程中船首向与泊位方向之间的交角。一般来说，船舶排水量越大，靠拢角度应越小；重载船顶流较强时，靠拢角度宜小；轻载船吹开风较大时，靠拢角度宜大。通常，小型船舶可采用小角度靠拢方式；中、大型船舶由于其惯性巨大而难以控制，则必须采用平行靠拢方式。（5）靠拢速度：船舶向泊位靠拢的速度简称为靠拢速度或入泊速度。一般万吨级船法向靠岸速度应低于15cm/s；中型船舶应低于10cm/s；大型船舶应低于8cm/s。对于超大型船舶，应控制在5cm/s以下。2．离泊操纵要点（1）离泊方式：按照离泊操纵时船首向与码头岸线之间的交角进行分类，离泊方式可分为首离、尾离和平行离三种方式。小型船舶自力离泊时，以及离泊时船首

余地不大，且风流较强、顺流吹拢风时，多采用尾先离方式。在顶流、吹开风、泊位前方清爽的情况下，当船首摆出15°时车舵不会触碰码头可采用首离泊方式。中、大型船舶需拖船协助离泊，均采用平行离泊方式。（2）掌握摆出角度：吹开风、顺流时离泊，摆出角度宜小；吹拢风、顶流时离泊，摆出角度宜大；流速较小时船尾摆出角度应比流急时为大；吹拢风比吹开风船位摆出角度要大些；顶流比顺流时船尾摆出角度应大一些。一般情况下，船舶顶流拖首离泊时，流急时离泊角度约为10°左右，流缓时约20°左右。（3）控制前冲后缩：控制船舶前冲后缩的方法即合理运用车舵、溜缆及拖轮。1．系单浮筒（1）风力较弱时顶风系单浮：使船成顶风状态，将浮筒置于右舷（1～1.5）B处，以保持舵效的最低船速淌航驶近，当船首距浮筒的纵向距离约（0.5～1）L时，视实际船速使用后退二或后退一将船拉停，保持船首近乎与浮筒靠上的状态，送出系浮缆或系浮链等。（2）顶风较强时系单浮：先在浮筒左侧（约0.5L）上风处抛左锚，出链1.5H为宜（视风力而定，但应能拖锚），利用风力、辅以必要的倒车或进车用舵使船首接近浮筒。完成系浮后应尽可能将锚绞起，或待风缓之后再行绞起。（3）横风较强时系单浮：一般应将浮筒置于下风舷侧约距航迹线70～80m处。于船首抵浮前0.5L左右使用后退二或后退一制速并抛出上风舷锚，出链1.5H左右，依靠风力，并辅之以倒车、进车的调整，在船首转向迎风和船身向下风漂移中使船首接近浮筒。完成系浮后也应尽可能将锚绞起。（4）顺风时系单浮：不得不顺风系浮时，应将船速控制至最低程度。基本操纵方法是借风力掉头系浮。具体作法有二：①在未抵达浮筒前掉头系浮，使浮筒置于本船右舷，横距保持约50m左右，以极低余速向浮筒驶近。抵浮前约70～80m处，估计已充分避开浮筒用锚范围之外抛出右锚，出链1.5H左右顺风拖锚掉头。如果余速仍高，则可在风向转至右正横之前使用短暂倒车加以抑制。掉头后再用车舵使船首靠近浮筒，并于系浮之后将锚绞起。②当浮筒下风侧有一定水域时，也可采用驶过浮筒后掉头系浮法。其长处是仍保持了顶风系浮船首方向易控的优点，而且起锚时不易出现与浮筒锚的干扰。这是一种变相的顶风系浮方法。2．离单浮筒一般情况下先将系浮链或系浮缆中的单头缆解掉，风力较大时，可适当进车并收紧回头缆之后再解去，最后才解去回头缆；如需原地掉头后再离浮，一般应有拖轮协助。

锚泊操纵1．锚地选择（1）水深：无涌浪侵入封闭良好的锚地，低潮时的水深为不小于1.2倍吃水；水域开阔封闭较差的锚地，低潮时水深应大于1.5倍吃水＋2/3最大波高。无论如何水深不得大于船舶一舷链长的1/4，即不大于85m。（2）地质和地势：软硬适度的沙底和粘土质海底抓力均好，泥沙混合底次之，硬泥、软泥底质较差，石底、珊瑚礁底不宜抛锚。锚地的海底地形以平坦为好。（3）回旋余地：港外锚地或开阔水域锚泊时，所需锚泊水域半径为：①距固定物标：R＝L＋Lc（4－1）②距活动物标：R＝L＋2Lc（4－2）式中：R--锚泊所需水域半径；L--船长；Lc--船舶一舷全部链长。若存在测量误差，则港外锚地锚泊或开阔水域锚泊时，所需锚泊水域半径为：①锚泊船间：R＝L＋2Lc＋4r（4－3）②与固定物标间：R＝L＋Lc＋2r（4－4）式中：R--锚泊所需水域半径；L--船长；Lc--出链长度；r--测量误差，在雷达定位时约为测定船位至物标距离的2%。港口水域或遮蔽良好水域锚泊时，所需锚泊水域半径为：①单锚泊时：R＝L＋（60～90）m（4－5）②双锚泊时：R＝L＋45m（4－6）式中：R--锚泊所需水域半径；L--船长。此外，锚泊船的船尾还要与航道、浮标等固定设施以及满足水深要求的水域边界等保持（2～3）L的安全富余距离。大型船舶在大风浪中锚泊时，为保证锚泊安全，应保证锚位距下风侧10m等深线3～5nmile的距离，当条件受限时与10m等深线的距离不应小于2nmile。（4）避风条件：水域周围的地形应能成为船舶躲避风浪的屏障，以保证锚泊水域海面的平静。尤以可防浪涌袭扰的为最好。据当地气象预报、海浪预报和所处海区盛行的季风选择锚地时、应以免受强风袭扰，靠上风水域一侧为原则（避风水域内）。（5）其他方面：所选锚地附近还应远离航道或水道等船舶交通较密集地区，还应是无海底电缆等水中障碍物的水域，水流宜缓而方向稳定。2．锚泊方式（1）八字锚：与单锚泊比较，八字锚泊方式具有锚泊力较大，回旋水域较小，大风、急流情况下对偏荡有一定的抑制作用等优点，适于底质差、风大流急、单锚泊抓力不足或为有效防止风流所致偏荡的情况；其缺点是操作较为复杂，当风、流方经常改变后两锚链容易绞缠，故使其应用范围受到一定的限制。

（2）一字锚：一字锚泊方式具有最大程度地限制锚泊船运动范围的优点，多用于往复流的狭水道或河道内临时锚泊，以及回旋余地受限的港口锚地；其缺点是作业较为复杂，风、流方向经常变化后两锚链容易绞缠，且大风、急流情况下锚泊力不足，一般仅适用于小型船舶。（3）平行锚：平行锚泊方式具有锚泊力较大（约为2倍单锚泊的锚泊力）的优点。平行锚泊方式其他特点与单锚泊方式基本相同，但其具有所有双锚泊方式所共同缺点，即风、流方向经常变化后两锚链容易绞缠，也会产生偏荡现象。向偏荡平衡位置开始荡动时抛下，出链长为1.5～2.5倍水深之间；（4）当风速急剧增大，可能超过单锚泊的外力极限时，应不失时机地改抛八字锚，以增加抓力并抑制偏荡；（5）适当地使用主机和灵巧地使用侧推器。1．操纵性能的特点（1）质量大，单位排水量主机功率远较一般船为低，进行机动操纵非常困难。其停船性能、应舵性能和舵效要比万吨级货船差。因此，要早用舵、早回舵而且要用较大舵角；港内和狭窄水域航行时，通常都借助两艘或多艘拖轮变向、变速和制动。（2）船体肥大、方形系数大，其航向稳定性差、旋回性好。相对旋回直径（D/L）要比万吨级船舶小，但旋回直径要大得多，旋回滞距也大。旋回中的速度降要比万吨级船舶大，所需旋回时间长。（3）线型尺度大，浅水效应和岸壁效应均较突出，浅水中淌航因无排出流的作