船舶操縱要隨機應(yīng)變

1、船舶旋回性能對船舶操縱的影響   隨著科技的發(fā)展，從電羅經(jīng)，到雷達(dá)和后來出現(xiàn)的（自動識別系統(tǒng)）、（電子海圖顯示和信息系統(tǒng)）、（船舶交管系統(tǒng)）、（綜合船橋系統(tǒng)）、船舶數(shù)據(jù)記錄儀等，都大大減輕了駕駛員工作負(fù)擔(dān)，減少了海難事故的發(fā)生，提高了航行安全系數(shù)，但無論現(xiàn)在科技有多么發(fā)達(dá)，還是不能完全替代人為的操縱，最終起決定作用的還是人為的操縱。A 作別悲情“泰坦尼克”“如果泰坦尼克當(dāng)時裝上了雷達(dá)，它絕對不會撞上冰山。”在月日召開的“航運科技與安全國際會議”上，中國交通運輸協(xié)會會長錢永昌遺憾地說。    上海海事大學(xué)副校長、載運工具運用工程學(xué)科博士生導(dǎo)師蔡存強表示，自

2、從“泰坦尼克”海難事故發(fā)生后，海上無線電通信已挽救了成千上萬的生命。在（全球海上遇險和安全系統(tǒng)）實施前，一旦遇險，船舶只能用無線電話或莫斯電報向周圍船舶進(jìn)行遇險報警，并依賴于它們的幫助。但由于無線電話和莫斯電報的作用范圍有限，因此當(dāng)船舶在大洋上航行，無線電覆蓋區(qū)內(nèi)沒有其它航行船舶時，遇險船舶的遇險報警就不能被任何船舶和機構(gòu)收到。     是一個結(jié)合了先進(jìn)的地面和衛(wèi)星通信技術(shù)的新系統(tǒng)，它覆蓋全球。強調(diào)向岸上搜救機構(gòu)發(fā)送遇險報警，并同時向周圍船舶報警，從而達(dá)到快速協(xié)調(diào)和搜救的目的。    蔡存強認(rèn)為，通信和技術(shù)在航海中應(yīng)用的新趨勢是電子航海，電子航海系統(tǒng)在把

3、新技術(shù)引入系統(tǒng)時，將考慮如何與現(xiàn)有的通信技術(shù)相兼容，并可全球覆蓋，使用于所有船型，成為一個精確、安全及成本優(yōu)化的系統(tǒng)，從而減少航行事故的發(fā)生。對于以上所述，只是在于針對發(fā)生海難事故后的營救問題上的提高，而要真正減少海難事故發(fā)生的根本，本人認(rèn)為還是在于海員對船舶操縱的技術(shù)上的細(xì)節(jié)的提高。     B航?？萍及l(fā)展史大事紀(jì)B. a) 航?？萍及l(fā)展世界史在人類社會發(fā)展的進(jìn)程中，歐洲國家率先從封建主義時代進(jìn)入資本主義時代，各門類科學(xué)技術(shù)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。新的材料、機械、電氣、電子、控制、信息技術(shù)逐步應(yīng)用于航海，形成了近代和現(xiàn)代航?？茖W(xué)技術(shù)。    世紀(jì)煉鐵業(yè)的發(fā)

4、展導(dǎo)致年制造出第一艘鐵木船，年建造出第一艘鐵質(zhì)船；年出現(xiàn)了鋼，年開始用鋼造船。    就船舶動力而言，年研制成雙向蒸汽機，年則制成蒸汽動力明輪船；年研制成功內(nèi)燃機，年則制成內(nèi)燃機船。    世紀(jì)機械制造業(yè)發(fā)展與天文學(xué)結(jié)合，致使年發(fā)明航用六分儀，年發(fā)現(xiàn)電磁波，年發(fā)明無線電報，而后船舶采用無線電通信；年發(fā)明雷達(dá)，隨即于年開始用于船舶探測目標(biāo)、定位、導(dǎo)航與避碰；年發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，年就研制出衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。    航?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使航海從技藝逐步發(fā)展成為科學(xué)技術(shù)，從帆船時代進(jìn)入機動船時代，從地文航海和天文航海時代進(jìn)入電子航海時代

5、。 B.b) 燦若繁星的中國古代航海技術(shù)據(jù)漢書·堯文志介紹，西漢時的導(dǎo)航占星書籍已有海中星占驗等卷，表明天文導(dǎo)航術(shù)已有發(fā)展。北宋宣和元年（年）萍州可談中說：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針。”，這比年英國論物質(zhì)本性中提到航海者利用水浮磁針指北，要早年。    明代海道經(jīng)中保存了一卷據(jù)元人底稿而繪成的海道指南圖，這是迄今所能見到的中國當(dāng)代航海圖中最早的一幅。到了明初，鄭和七下西洋是中國古代先進(jìn)航?？茖W(xué)技術(shù)之集大成。鄭和航海術(shù)，主要記錄在鄭和航海圖中。該圖原名自寶船廠開船從龍江關(guān)出水直抵外國諸番圖，一部最早的遠(yuǎn)洋航用航圖。其中圖文記載反映了當(dāng)時處于世界先

6、進(jìn)水平的中國地文航海和天文航?？茖W(xué)技術(shù)。    據(jù)航海史學(xué)者研究表明，鄭和船隊中的“寶船”，其“大者長四十四丈四尺，闊一十八丈”，有九桅，張十二帆，足見中國明代造船業(yè)的強盛。中國的航海技術(shù)雖然先聲奪目早起于西漢耀眼于明代，但卻沒有被后人發(fā)揚光大，這對后人來說是可悲的，而在現(xiàn)代化科技高速發(fā)達(dá)的今天，中國已成為一個海員的輸出大國，對于船舶的操縱，我們更應(yīng)該要掌握船舶操縱的精髓，而要吸其精髓，首先要注意的就是對船舶操縱性能的掌握，船舶的旋回性能是了解和掌握船舶操縱最重要的基礎(chǔ)，同時船舶的旋回性能也直接反應(yīng)出一艘船性能的好壞，只有對船體性能了如指掌，這樣才能更好的操縱船舶，從根本上

7、減少海難事故的發(fā)生。 1. 了解船舶的各種性能2. 特殊水域的操縱方法3. 關(guān)鍵時刻的處理方法1了解船舶的各種性能1）船舶的旋回性能2）船舶航向穩(wěn)定性3）船舶保向性船舶的性能主要是上述三種性能，其中船舶的旋回性能是對船舶操縱是最重要，如果沒有掌握好船舶的旋回性能，在船舶操縱的時候就會帶來不可估量的危險。1）船舶旋回性能在船舶操縱中，就舵的使用而言，大致可分為小舵角的保向操縱、一般舵角的轉(zhuǎn)向操縱及大舵角的旋回操縱三種，船舶旋回性是船舶操縱中極為重要的一種性能。一、 船舶旋回運動的過程船舶以一定航速直線航行中，操某一舵角并保持之，船舶將作旋回運動。根據(jù)船舶在旋回運動過程中的受力特點及運動狀態(tài)的不同

8、，可將船舶的旋回運動分為三個階段，如圖11所示。1. 第一階段轉(zhuǎn)舵階段船舶從開始轉(zhuǎn)舵起至轉(zhuǎn)至規(guī)定舵角止（一般約815s），稱為轉(zhuǎn)舵階段或初始旋回階段。如圖11所示，該階段中，船速開始下降但幅度甚微；漂角也已出現(xiàn)但量較??；旋回角速度不大，但旋回角加速度最大。由于船舶運動慣性的原因，船舶重心G基本上沿原航向滑進(jìn)，在舵力轉(zhuǎn)船力矩M的作用下，船首有向操舵一側(cè)回轉(zhuǎn)的趨勢，重心則有向操舵相反方向的微量橫移，與此同時，船舶因舵力位置比重心位置低而出現(xiàn)少量內(nèi)傾。因此，該階段也稱為橫移內(nèi)傾階段。2. 第二階段過渡階段 （最危險的間段）操舵后，由于船舶出現(xiàn)向操舵相反一側(cè)橫移而使其運動方向發(fā)生改變，形成了漂角。越來

9、越明顯的斜航運動將使船舶進(jìn)入加速旋回階段，同時伴有明顯的降速。如圖12（a）所示，該階段中，船舶的旋回角速度、橫移速度和漂角均逐步增大，水動力Fw的作用方向由第一階段來自正前方，逐漸改變?yōu)閬碜源淄庀戏较?。由于水動力FW作用點較重心更靠近船首，因而產(chǎn)生水動力轉(zhuǎn)船力矩M，方向與舵力轉(zhuǎn)船力矩MJ一致，使船舶加速旋回；與此同時，隨著旋回角速度的不斷提高，又會產(chǎn)生不斷增大的船舶旋回阻矩，從而使旋回角速度不斷降低，角速度的增加受到限制。該階段中船舶的運動特點是：1）船舶降速明顯。其首要因素是船舶斜航時水動力Fw的縱向分力Fwx的增加，其次是舵力Pn的縱向分力Pnx，旋回運動產(chǎn)生的離心力Q的縱向分力Qx以

10、及旋回中推進(jìn)效率的下降。2）由反向橫移變成向操舵一側(cè)正向橫移。原因是船舶在旋回中，隨著漂角的增大，水動力Fw不斷增大，而舵力卻有所下降，以致FW的橫向分力大于Pn的橫向分力。3）船舶出現(xiàn)外傾并逐漸增大。其原因是舵力橫向分力Pny、水動力橫向分力Fwy以及旋回中產(chǎn)生的離心力的橫向分力Qy作用于船舶垂直方向的不同位置，構(gòu)成了力矩，從而使船舶由初始階段的內(nèi)傾變?yōu)橥鈨A。如圖12（b）所示。此時是最危險的，如果沒有掌握好船舶的裝載，外傾變大，再加上風(fēng)力因素，特別容易導(dǎo)致船舶在瞬間傾覆。4）船舶加速旋回。3. 第三階段定常旋回階段隨著旋回運動的不斷發(fā)展，一方面，舵力的下降使舵力轉(zhuǎn)船力矩M減小，水動力Fw的

11、作用點W隨著漂角的增大不斷后移，水動力轉(zhuǎn)船力矩M減小。另一方面，隨著船舶旋回角速度的增加，由阻止船舶回轉(zhuǎn)的阻力Rf 、Ra所構(gòu)成的水阻力轉(zhuǎn)船力矩Mf 、Ma也同時增大。如圖13所示，當(dāng)漂角增加到一定值時，作用于船體的諸力及其力矩達(dá)到平衡，即船舶進(jìn)入定常旋回。該階段中，船體所受合力矩為零，船舶旋回角加速度為零，轉(zhuǎn)頭角速度達(dá)到最大并穩(wěn)定于該值，船舶降速達(dá)到最大值，外傾角、橫移速度也趨于穩(wěn)定。船舶以穩(wěn)定的線速度、角速度作旋回運動，故又稱第三階段為穩(wěn)定旋回運動階段。不同載況的船舶進(jìn)入定常旋回狀態(tài)的時間也各不相同?？蛰d船大約在轉(zhuǎn)首60o左右，滿載船大約在轉(zhuǎn)首100 o 120 o左右進(jìn)入定常旋回階段。圖

12、11 圖13 圖12二、 旋回圈及其要素定速直航（一般為全速）的船舶操一定舵角（一般為滿舵）后，船舶將作旋回運動，其重心所描繪的軌跡叫做旋回圈。在“船舶操縱性臨時標(biāo)準(zhǔn)”中，將旋回圈定義中的試驗速度規(guī)定為至少達(dá)到主機最大輸出功率85%時所對應(yīng)的速度的90%。旋回圈及其要素如圖120所示。1. 進(jìn)距Ad（advance）進(jìn)距是指開始操舵到航向轉(zhuǎn)過任一角度時重心所移動的縱向距離。進(jìn)距又稱縱距，通常所說的進(jìn)距是指航向轉(zhuǎn)過90o時的進(jìn)距。在此基礎(chǔ)上，如再轉(zhuǎn)過相當(dāng)于漂角的度數(shù)，則船舶在原航向上將達(dá)到最大縱移距離，稱為最大進(jìn)距（Max advance）。2. 橫距Tr（transfer）橫距是指開始操舵到航

13、向轉(zhuǎn)過任一角度時船舶重心向操舵一側(cè)移動的橫向距離。通常所說的橫距是指當(dāng)航向轉(zhuǎn)過90 o時的橫距。3. 旋回初徑DT（tactical diameter）旋回初徑是指開始操舵到航向轉(zhuǎn)過180 o時重心所移動的橫向距離。在此基礎(chǔ)上，如再轉(zhuǎn)過相當(dāng)于漂角的度數(shù)，則將出現(xiàn)船舶重心偏離原航向線達(dá)到最大的橫移距離，稱為最大橫距（Max transfer）。4. 旋回直徑D（final diameter）旋回直徑是指船舶作定常旋回運動時，重心軌跡圓的直徑。5. 滯距Re（reach）滯距是指從操舵開始時的重心位置至定常旋回曲率中心的縱向距離。又稱心距。 圖14上述五個尺度從不同的角度規(guī)定了旋回圈的形狀和大小，

14、因而被稱為船舶旋回圈要素。旋回圈的大小一般用旋回初徑DT或旋回初徑與其船長之比DT/L（即相對旋回初徑）表示。根據(jù)IMC提出的操縱性臨時標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，DT必須滿足不應(yīng)大于5L。實船在深水中滿舵旋回時，象油輪之類的肥大型船舶，DT/L »3；高速貨船之類的瘦削型船，DT/L»4。在上述比值為34的范圍內(nèi)，進(jìn)距、橫距與旋回初徑之比，旋回直徑與旋回初徑的比值一般為：Ad / DT = 0.85 1.0; Tr / Dr = 0.55; D / DT = 0.9為了更完整地表述旋回運動的特性，通常還應(yīng)考慮以下幾個參數(shù)。1. 反移量（kick）指操舵后，船舶重心從原航向向操舵相反一側(cè)橫移

15、的距離。又稱偏距。在滿舵旋回時，當(dāng)船舶回轉(zhuǎn)達(dá)到一個羅經(jīng)點時，反移量達(dá)到最大值，約為船長的1%左右，而船尾反移量的最大值可達(dá)船長的1/101/5。2. 漂角（drift angle）船舶旋回時，船舶首尾線與首尾線上某一點的旋回圈的切線速度方向之間的夾角，稱為該點的漂角。一般所說的漂角是指重心處的漂角，如圖15所示。 圖15船舶首尾線不同點處的漂角值各不相等，船尾處的漂角最大。隨著回轉(zhuǎn)的加劇，重心處的漂角由小到大，最后在定常旋回階段趨于穩(wěn)定。旋回中船舶所具有的漂角與舵角有關(guān)，一般船舶不同舵角時重心處的漂角在定常旋回階段約在3o15 o之間。如果把船體視為一個大面積的舵的話，則漂角越大，流向船體的水

16、對船體產(chǎn)生的升力就越大，即水動力Fw越大，水動力轉(zhuǎn)船力矩越大，使船舶加速旋回。因此，漂角越大，其旋回性越好，旋回直徑也越小。大型油輪較一般貨船的回轉(zhuǎn)性好，因此它在定常旋回中的漂角也較大。淺水中船舶的回轉(zhuǎn)性較深水中差，故漂角也較深水中小。3. 轉(zhuǎn)心（pivoting point）由船舶旋回曲率中心O點作船舶首尾線的垂線，垂足點P即為轉(zhuǎn)心。如圖1-5所示，P點處的線速度方向與首尾線一致，故該點的漂角為零；同時由于船舶繞該點的豎軸作自轉(zhuǎn)，故該點的橫移速度為零。一般商船在定常旋回時，轉(zhuǎn)心P約在船首柱后1/31/5船長處，漂角越大的船，轉(zhuǎn)心距首柱越近。而后退中旋回的船舶，其轉(zhuǎn)心位于重心之后，約與前進(jìn)旋回

17、時的轉(zhuǎn)心位置幾乎對稱。4. 旋回中的降速船舶旋回中，由于斜航而使阻力增加，此外，舵力的縱向分力，慣性離心力的縱向分力引起的阻力增加以及推進(jìn)器效率降低等原因都將引起船速下降。進(jìn)入定常旋回后，船速穩(wěn)定在一個定值上。定常旋回時的船速Vt與操舵前的船速V0的比值Vt/V0（速降系數(shù)）與DT/L（相對旋回初徑）的關(guān)系如圖下圖所示。DT/L越小，Vt/V0越小，即速降劇烈。也就是說，旋回性越好，速降越明顯。肥大型船的DT/L較瘦削型小得多，故旋回中的速度下降便要明顯得多。同樣，由于船舶在淺水中得旋回性變差，所以淺水中的旋回速降就小一些。 5. 旋回中的橫傾旋回中船舶出現(xiàn)的橫傾是一個應(yīng)予注意的最不安全因素。

18、一般貨船滿舵旋回時的外傾在靜水中可達(dá)3o5o左右。超大型油輪因恢復(fù)力矩很大，所以滿載滿舵旋回時幾乎不發(fā)生橫傾。然而恢復(fù)力矩較小的船舶高速航進(jìn)中操大舵角時，將會產(chǎn)生較大橫傾，若再加上船內(nèi)自由液面影響或出現(xiàn)貨物移動以及強橫風(fēng)或橫浪的影響，則船舶將有傾覆的危險。為防止這種危險，可采取如下措施：1) 在適當(dāng)增大初穩(wěn)性高度的同時，采取措施減小自由液面影響，防止貨物移動；2) 降低船速，緩慢操舵，用較小舵角進(jìn)行旋回，以增大旋回半徑；3) 選擇使風(fēng)浪作用力矩與回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最大外傾力矩錯開的時機操舵；4) 旋回中若已出現(xiàn)較大外傾角而危及船舶安全時，切忌急速回舵或急操反舵，而應(yīng)逐漸降速，同時逐漸減小所用舵角。三、

19、 影響旋回圈大小的因素船舶旋回圈的大小主要受水下船型、船舶吃水狀態(tài)、操船、外界環(huán)境（水深、風(fēng)流）等方面因素的影響。1. 水線下的船型因素1) 方型系數(shù)Cb方型系數(shù)較小的瘦形高速船（Cb »0.6）較方型系數(shù)較大的肥大型船（Cb »0.8）旋回性差得多。即Cb 越大，旋回性越好，旋回圈也越小。2) 水線下側(cè)面積船首水線下側(cè)面積分布較多者有利于減小旋回圈，船尾水線下側(cè)面積分布較多者有利于提高航向穩(wěn)定性，而不利于減小旋回圈。例如船首有球鼻首或船尾比較削尖得船，旋回時阻矩較小，旋回圈較小，但航向穩(wěn)定性變差。3) 舵面積比增加舵面積將會使舵的轉(zhuǎn)船力矩增大，使旋回性變好，旋回圈減小。但

20、同時也增加了旋回阻矩，超過了一定值后，旋回圈不能減小。因而一定類型的船舶都有一個最佳的舵面積比值。各類船舶因其實際使用目的不同，對其應(yīng)具備的旋回性在要求上也各不相同，同時還需綜合考慮舵機功率、船舶阻力、與船尾形狀的配合、便于安全操船等多方面條件的制約。比如大型油輪由于具有易于旋回的肥胖船型，不用很大的舵面積比；而旋回困難但又要求具有較高的機動性的高速貨船則需要配備較大面積的舵；由于拖船和漁船需要優(yōu)良的操縱性，所以舵面積比也較大。2. 船舶吃水狀態(tài)1) 吃水在船舶其他條件（吃水差、主機轉(zhuǎn)速和船速）不變的情況下，一般船舶均有舵面積比隨吃水變深而降低的趨勢，舵力轉(zhuǎn)船力矩減小，而且隨著吃水的增加，船舶

21、繞重心G的垂直軸的轉(zhuǎn)動慣量也將增加，所以船舶初始旋回緩慢。因此，若其他條件相同，吃水大的滿載船的進(jìn)距將有較大增長。此外，由于隨著吃水的增大，斜航時轉(zhuǎn)船力矩較旋回阻矩增加得明顯，從而導(dǎo)致旋回初徑和橫距某種程度的降低。2) 縱傾船舶的縱傾變化，相當(dāng)于較大程度地改變了船舶水線下船體側(cè)面積的形狀分布，尾傾增大，重心后移，水動力作用點后移，使轉(zhuǎn)船力矩減小，旋回圈增大；相反首傾增大時則回轉(zhuǎn)加快，旋回圈減小。首傾每增加1%船長，旋回初徑便可減小10%左右；尾傾量每增加1%船長，旋回初徑則增加10%左右。通常，滿載時尾傾不大，但吃水增加了，舵面積比減小了；而空載時尾傾相當(dāng)大，但吃水減小了，舵面積比增加了。所以

22、總的看來，空船與滿載時的旋回圈大小相差不多。3) 橫傾總的來說，橫傾對旋回圈影響不大。船舶在前進(jìn)時如存在橫傾，船首受其影響會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。低速時，推力阻力轉(zhuǎn)矩起主要作用，推首向低舷側(cè)偏轉(zhuǎn)，若向低舷側(cè)旋回，旋回圈??；高速時，首波峰壓力轉(zhuǎn)矩起主要作用，推首向高舷側(cè)偏轉(zhuǎn)，若向高舷一側(cè)旋回，旋回圈小。3. 操船方面的影響1) 舵角在極限舵角范圍內(nèi)，隨著舵角的減小，旋回初徑將會急劇增大，舵角越小，方形系數(shù)越小，舵的高寬比越小，旋回圈的增大率就越大，同時旋回時間也將明顯地增長。一般操15°舵角旋回時與操滿舵相比，旋回初徑可能將增加到130%170%，而掉頭時間則可能增加到140%左右。2) 操舵時間

23、我國船舶檢驗局鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范關(guān)于操舵裝置部分規(guī)定，主操舵裝置應(yīng)具有足夠能力，并足以在船舶處于最深航海吃水并以最大營運航速前進(jìn)時進(jìn)行操縱，將舵自任何一舷的35°轉(zhuǎn)至另一舷的30°的時間應(yīng)不超過28S。因此，在實際操船中一般認(rèn)為從正舵位置操舵至最大舵角35°需要15S。如果操舵時間超過15S，則所需時間越長，旋回圈變大，進(jìn)距將直接受其影響而變大，橫距所受影響較小，而旋回直徑幾乎不受影響。3) 船速船速對船舶旋回所需時間的長短具有明顯的影響，船速越快，旋回時間大大縮短，然而，在商船速度范圍內(nèi)，船速對旋回初徑的影響卻很小，這是因為船舶在旋回中所受到的舵力轉(zhuǎn)船力矩、旋回阻矩等均大致與船速的平方成正比。然而，當(dāng)船速低于某一值（傅汝德系數(shù)Fr<0.18）時，旋回圈將會逐漸增大，這是由于低速時舵力轉(zhuǎn)船力矩明顯減小，旋回性明顯變差所致。反之，當(dāng)Fr>0.3，即船速增快時，由于興波增加，尾傾加劇，使航向穩(wěn)定性得以提高，與此同時旋回性也將惡化，旋回圈將增大。值得注意的是，主機的使用方式對船舶旋回圈的大小有明顯的影響，如圖下圖所示。船舶在航進(jìn)中減速旋回時，旋回圈將增大；相反，船舶