船舶操縱知識(shí)

1、 第一節(jié) 船舶旋回性能 第二節(jié) 船舶航向穩(wěn)定性 第三節(jié) 船舶變速運(yùn)動(dòng)性能 第四節(jié) 外界因素的影響 旋回性：船舶勻速直航時(shí)，轉(zhuǎn)舵使船舶作圓弧運(yùn)動(dòng)的性能,稱為船舶回轉(zhuǎn)性。 主要內(nèi)容船舶旋回運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析旋回圈（turning circle）及旋回圈要素旋回運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)要素影響旋回圈大小的因素旋回圈要素在實(shí)際操船中的應(yīng)用 船舶以一定航速直進(jìn)當(dāng)中操某一舵角并保持之，船舶將進(jìn)入旋回過(guò)程。根據(jù)船舶在旋回運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受外力特點(diǎn)之變化，以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之不同，可將船舶旋回過(guò)程劃分為三個(gè)階段： 轉(zhuǎn)舵階段 過(guò)渡階段轉(zhuǎn)舵階段轉(zhuǎn)舵階段過(guò)度階段過(guò)度階段定常階段定常階段CYrmurmxvmG0rYvYrvrYvYrvGKYrmx

2、vmGrYvYrvGKCYrmu0rYvYrvGK轉(zhuǎn)舵階段轉(zhuǎn)舵階段過(guò)度階段過(guò)度階段定常階段定常階段 轉(zhuǎn)舵階段轉(zhuǎn)舵階段: 從轉(zhuǎn)舵開(kāi)始到舵轉(zhuǎn)至規(guī)定角度為止，時(shí)間很短(約15s) 受力情況：受力情況：由舵角引起橫向力和力矩，使船產(chǎn)生橫向加速度和回轉(zhuǎn)角加速度。 運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) ：由于船體本身的慣性很大，還來(lái)不及產(chǎn)生明顯的橫向速度和回轉(zhuǎn)角速度；船舶重心G操舵相反一舷的小量橫移；船舶橫向向操舵一舷傾斜（內(nèi)傾）；轉(zhuǎn)舵階段過(guò)渡階段定常階段vv rr r v rvt 旋回圈旋回圈 ： 定速直航（一般為全速）時(shí)，操一定的舵角（一般為滿舵）后，其重心G的運(yùn)動(dòng)軌跡叫做旋回圈。DTD0TrLkAdVVRe 旋回圈要素

3、旋回圈要素： 表征旋回圈大小的幾何要素 . 包括：包括： 反移量、進(jìn)距、橫距、旋 回初徑、旋回直徑、滯距等DTD0TrLkAdVVRe 定義：定義： 亦稱偏距，是指船舶重心在旋回初始階段向操舵相反一舷橫移的最大距離。DTD0TrLkAdVVRe 大?。?通常，反移量值較小，其最大量在滿載旋回時(shí)僅為船長(zhǎng)的1/21B左右。 但操船中應(yīng)注意的是，船尾的反移量卻不容忽視，其最大量約為船長(zhǎng)的11015，約出現(xiàn)在操舵后船舶的轉(zhuǎn)頭角達(dá)一個(gè)羅經(jīng)點(diǎn)左右的時(shí)刻。 影響因素： 反移量的大小與船速、舵角、操舵速度、排水狀態(tài)及船型等因素有關(guān)；船速、舵角越大，反移量越大。DTD0TrLkAdVVReDTD0TrLkAdV

4、VReDTD0TrLkAdVVRe 應(yīng)用： 在航海實(shí)踐中，旋回圈的大小常常用其旋回初徑DT表示。 采用其旋回初徑與其船長(zhǎng)L（一般為兩柱間長(zhǎng)）的比值DTL來(lái)表示，稱為相對(duì)旋回初徑。 船舶種類 DTL 大型貨船 56.5 中小型貨船 45 油輪 2.57.5 大型遠(yuǎn)洋客船 7.58.0 中小型海上客船 45 大型客貨船 57 中小型客貨船 45 拖輪 1.53 巡洋艦 35 驅(qū)逐艦 510 潛艇 35 DTD0TrLkAdVVRe DTD0TrLkAdVVRe- 旋回運(yùn)動(dòng)可視為以一定的速度前進(jìn)的同時(shí)繞通過(guò)某一點(diǎn)的豎軸而，這一點(diǎn)就是轉(zhuǎn)心，通常以P代表之。 從幾何學(xué)上講，轉(zhuǎn)心P的位置是旋回圈的曲率中心

5、O作船舶首尾面的垂線的垂足。 轉(zhuǎn)心的位置大約在離船首柱后1/31/5船長(zhǎng)處，也可能出于船首前某一點(diǎn)。旋回性能越好、旋回中漂角越大的船舶，旋回時(shí)轉(zhuǎn)心越靠近船首。l橫傾變化船舶操舵不久，將因舵力橫傾力矩而出現(xiàn)少量?jī)?nèi)傾；接著由于船舶旋回慣性離心力矩的作用，內(nèi)傾將變?yōu)橥鈨A；因橫向搖擺慣性的存在將產(chǎn)生最大的外傾角max，最大外傾角一般為定常外傾角的1.21.5倍，max的大小與操舵時(shí)間有關(guān)，操舵時(shí)間越短，max越大；達(dá)到最大外傾角后，船舶經(jīng)過(guò)12次搖擺，最后穩(wěn)定于某一定常外傾角上。 l規(guī)律：l由于淺水中橫向阻力明顯增大，漂角明顯下降，同時(shí)淺水中的舵力有所下降，舵力轉(zhuǎn)船力矩下降，再加上淺水中的阻尼力矩明顯

6、增大，船舶的旋回性下降，因此，在淺水中的旋回圈明顯增大。l當(dāng)水深吃水比小于2時(shí)，旋回圈有所增大（特別是對(duì)高速船而言）；當(dāng)水深吃水比小于1.5時(shí)，旋回圈明顯增大；當(dāng)水深吃水比小于1.2時(shí)，旋回圈急劇增大424-2-4231-1o35h/d=1.51.2模型試驗(yàn)實(shí)船試驗(yàn)x0 /Ly0/L0l由于受螺旋槳橫向力的影響，船舶向左或向右旋回時(shí)的旋回圈的大小將有所不同。對(duì)于右旋固定螺距螺旋槳單車船而言，在其它條件相同的情況下，向左旋回時(shí)的旋回初徑要比向右旋回時(shí)的旋回初徑要小一些。但對(duì)于超大型船舶而言，這一差別很小。l船體的污底、風(fēng)、流的作用都將對(duì)船舶旋回圈的大小產(chǎn)生影響。l例如頂風(fēng)、頂流使旋回圈進(jìn)距減小，

7、順風(fēng)、順流使旋回圈進(jìn)距增大等等。l 旋回初徑：用來(lái)估算船舶用舵旋回掉頭所需的水域；l 橫距用來(lái)估算轉(zhuǎn)首后，船舶與岸或其它船舶是否有足夠的間距；l 滯距用來(lái)推算兩船對(duì)遇時(shí)無(wú)法旋回避讓的距離，即兩船對(duì)遇時(shí)的距離小于兩船的滯距之和，則用舵無(wú)法避讓；l 進(jìn)距兩船的進(jìn)距之和可用來(lái)推算對(duì)遇時(shí)的最晚施舵點(diǎn)。l反移量(Kick)的應(yīng)用l本船航行中發(fā)現(xiàn)有人落水時(shí)，應(yīng)立即向落水者一舷操舵，使船尾迅速擺離落水者，以免使之卷進(jìn)船尾螺旋槳流之內(nèi)。l在船首較近的前方發(fā)現(xiàn)障礙物時(shí)，為緊急避開(kāi)，應(yīng)立即操滿舵盡量使船首讓開(kāi)，當(dāng)估計(jì)船首已可避開(kāi)時(shí)，再操相反一舷滿舵以便讓開(kāi)船尾。l當(dāng)船舶前部已離出碼頭，擬進(jìn)車離泊時(shí)，如操大舵角急欲

8、轉(zhuǎn)出，則由于尾外擺而將觸碰碼頭。為避免發(fā)生事故應(yīng)適當(dāng)減速，待駛出一段距離后再使用小舵角慢慢轉(zhuǎn)出。 主要內(nèi)容 航向穩(wěn)定性 操縱性指數(shù) 舵效 保向性 穩(wěn)定性定義： 指物體在受外界干擾，使其偏離原定常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)干擾消失后，物體是否具有回復(fù)到原定常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力 判別： 不能回復(fù)，不具有穩(wěn)定性 能回復(fù)，具有穩(wěn)定性 恢復(fù)較快，穩(wěn)定性好 穩(wěn)定直航船舶受到瞬間干擾后，不用操舵，船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分類 穩(wěn)定直航船舶受到瞬間干擾后，不用操舵，船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分類 穩(wěn)定直航船舶受到瞬間干擾后，不用操舵，船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分類 穩(wěn)定直航船舶受到瞬間干擾后，不用操舵，船舶運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分類 航向穩(wěn)定性含義 船舶固有的航向穩(wěn)定性

9、直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定或動(dòng)航向穩(wěn)定 一般船舶都不可能具有方向穩(wěn)定性和位置穩(wěn)定性 要達(dá)到方向穩(wěn)定，需要操舵 要達(dá)到位置穩(wěn)定，需要操舵和定位 影響航向穩(wěn)定性的因素 與旋回性相矛盾 船型因素：方形系數(shù)、長(zhǎng)寬比、水下側(cè)面積分布，舭龍骨 操船因素：吃水、縱傾、水深以及風(fēng)流條件 舵面積因素比較特殊 船舶不具有直線運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的后果： 在小舵情況下，可能出現(xiàn)反操現(xiàn)象； 保向比較困難； 在海上航行時(shí)，可能自動(dòng)舵打不上； 操舵者較難以掌握操舵技術(shù)； 操舵者勞動(dòng)強(qiáng)度增加，并且要求注意力要高度集中； 可能出現(xiàn)失誤。 港內(nèi)船速 主機(jī)以港內(nèi)功率和轉(zhuǎn)速在深水中航行的靜水船速； 也稱為備車速度或操縱速度 在港內(nèi)航行，“微速前進(jìn)”的功率

10、與轉(zhuǎn)速是 主機(jī)能發(fā)出的最低功率，最低轉(zhuǎn)速； 一般港內(nèi)船速要比海上船速低，其主要原因： 港內(nèi)航行阻力增大，為了減小主機(jī)扭矩而降低船速； 港內(nèi)機(jī)動(dòng)航行時(shí)頻繁用車，為了保護(hù)主機(jī)而降低轉(zhuǎn)速； 一般港內(nèi)最高主機(jī)轉(zhuǎn)速為海上常用轉(zhuǎn)速的 7080, 港內(nèi)倒車最高主機(jī)轉(zhuǎn)速為海上常用轉(zhuǎn)速的 6070 水域： 專用測(cè)速水域 深水域 航法 應(yīng)沿與測(cè)速標(biāo)方位垂直的航向行駛 載態(tài)與車速 通常需測(cè)定滿載、合理壓載等常用吃水條件狀態(tài)的前進(jìn)一、前進(jìn)二、前進(jìn)三時(shí)的船速 風(fēng)流條件 盡量選擇風(fēng)、浪、流的影響較小時(shí)進(jìn)行測(cè)速 無(wú)風(fēng)、浪、流的影響時(shí)，船舶測(cè)速（對(duì)一種裝載狀態(tài)和一種主機(jī)轉(zhuǎn)速，下同）通常需要進(jìn)行一個(gè)往返； 船舶測(cè)速時(shí)如果有風(fēng)流

11、影響，為減小誤差，應(yīng)往返多次測(cè)速并求平均速度 僅有均勻流影響時(shí)，通常需要進(jìn)行 3次； 有不均勻流影響時(shí)，通常需要進(jìn)行4次。 啟動(dòng)： 為了保護(hù)主機(jī)，由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)進(jìn)車時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)視船速成的逐步提高而逐步增加，用車時(shí)先開(kāi)低轉(zhuǎn)速，在船速達(dá)到與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的船速時(shí)再逐級(jí)加大轉(zhuǎn)速。 從靜止?fàn)顟B(tài)逐級(jí)動(dòng)車，直至達(dá)到定常速度V所航行的距離與排水量成正比、航速V的平方成正比、航速V時(shí)的阻力成反比； 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從靜止?fàn)顟B(tài)逐級(jí)動(dòng)車，直至達(dá)到定常速度，滿載船舶約需航經(jīng)20倍船長(zhǎng)左右的距離，輕載時(shí)約為滿載時(shí)的1/22/3。 停車： 以某一速度航行的船舶，從發(fā)出主機(jī)停止車令起到船舶對(duì)水停止移動(dòng)時(shí)止所需的時(shí)間和滑行的距離，稱為停車

12、沖時(shí)和停車沖程。 停車后，船速開(kāi)始下降較快，隨船速降低，阻力減小，船速下降趨緩； 實(shí)船試驗(yàn)時(shí)，船舶對(duì)水停止移動(dòng)一般以船舶維持舵效最小速度為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，萬(wàn)噸級(jí)船取2kn，超大船取3kn左右； 船舶在常速航行中停車，降速到能維持其舵效的速度時(shí)，一般貨船的停車沖程為船長(zhǎng)的820倍，超大型船舶則超過(guò)20倍的船長(zhǎng)。船越大，停車慣性越大。 定義： 船舶在前進(jìn)三中開(kāi)后退三，從發(fā)令開(kāi)始到船對(duì)水停止移動(dòng)所需的時(shí)間及航進(jìn)的距離，稱為倒車沖時(shí)和倒車沖程。 倒車沖程又稱緊急停船距離（crash stopping distance）或最短停船距離（shortest stopping distance）。 換向時(shí)間： 從前

13、進(jìn)三到后退三所需時(shí)間的長(zhǎng)短因主機(jī)類型而異： 內(nèi)燃機(jī)船約需90120秒； 汽輪機(jī)船約需120180秒； 蒸汽機(jī)船約需6090秒。 倒車沖程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)： 中型至萬(wàn)噸級(jí)貨船 68倍船長(zhǎng)； 5萬(wàn)噸左右 810船長(zhǎng)； 10萬(wàn)噸 1013倍船長(zhǎng)； 1520萬(wàn)噸級(jí) 1316倍船長(zhǎng)。 影響緊急停船距離的因素 船舶排水量 初始船速 主機(jī)倒車功率、轉(zhuǎn)速和換向時(shí)間 推進(jìn)器種類 船體的污底程度 外界條件 淺水、風(fēng)、流等 倒車制動(dòng) 大舵角旋回制動(dòng) 蛇航制動(dòng) 拖錨制動(dòng) 拖輪制動(dòng) 輔助裝置制動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)： 該方法不受水域、船速等條件的限制，即不論在港內(nèi)或港外水域，也不論船速的高與低，該方法均可適用； 在緊急避讓中一旦發(fā)生碰撞，碰

14、撞的損失也比較??； 缺點(diǎn)： 歷時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)于FPP船需要進(jìn)行主機(jī)換向操作； 單槳船在倒車過(guò)程中總伴有一定的偏航量和偏航角，且倒車時(shí)間越長(zhǎng)，偏航量越大 優(yōu)點(diǎn)： 操作方便，無(wú)需機(jī)艙操作，而且降速時(shí)間也相對(duì)較短，可以降速達(dá)25-50； 缺點(diǎn)： 所需的水域比較寬 仍殘留部分余速 優(yōu)點(diǎn)： 在倒車未開(kāi)出之前的23min的時(shí)間之內(nèi)已充分地利用斜航阻力使船舶相應(yīng)減速； 主機(jī)由進(jìn)車換為倒車的過(guò)程可以分階段、逐級(jí)平穩(wěn)進(jìn)行，避免了主機(jī)超負(fù)荷工作等情況的出現(xiàn)。 缺點(diǎn)： 在較窄的水域或航道內(nèi)不宜使用； 操縱復(fù)雜 。 通過(guò)拖錨利用拖錨阻力，即拖錨時(shí)錨的抓力來(lái)剎減船舶余速的方法稱為拖錨制動(dòng)法。 該法僅用于萬(wàn)噸級(jí)及其以下的船舶

15、； 拋錨時(shí)船舶對(duì)地的速度也僅限于23kn以下。 通過(guò)拖輪協(xié)助，或僅靠拖輪提供的推力使船制動(dòng)的方法叫作拖輪制動(dòng)法。 多用于超大型船舶在港內(nèi)低速狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)。 在船舶上設(shè)置一些如阻力鰭等輔助裝置而使船舶減速制動(dòng)的方法稱為輔助裝置制動(dòng)。 該方法僅在船舶航速較高時(shí)使用，才會(huì)有明顯的效果。 風(fēng)對(duì)操船的影響 流對(duì)操船的影響 受限水域的影響 船間效應(yīng) 風(fēng)致偏轉(zhuǎn) 風(fēng)致漂移 強(qiáng)風(fēng)中操船的可保向界限 船舶因風(fēng)的直接作用和水動(dòng)力的間接作用而產(chǎn)生的橫向運(yùn)動(dòng)稱為風(fēng)致漂移 停船時(shí)的漂移速度 航行中的風(fēng)致漂移速度 能見(jiàn)度不良：根據(jù)國(guó)際霧級(jí)的規(guī)定，凡能見(jiàn)距離在4000m以下者，稱能見(jiàn)度不良，包括因霧、降雨、下雪、霾等能使能見(jiàn)

16、度受到限制的情況在內(nèi)。霧中航行是能見(jiàn)度不良的一種習(xí)慣性叫法。 原因霧、霾、下雪、暴風(fēng)雨、沙暴其他任何類似原因 能見(jiàn)度不良，視線受限制，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)附近物標(biāo)、航標(biāo)和周圍船舶的動(dòng)態(tài)，給船舶定位、導(dǎo)航和避讓等造成很大的困難。 霧中航行采用安全航速后，風(fēng)流對(duì)船舶的影響加大，推算航速和航程的準(zhǔn)確性受到較大影響，降低了推算船位的精度。 同時(shí)也直接影響到船舶在淺灘等危險(xiǎn)物附近的能夠安全。1.僅憑雷達(dá)測(cè)到他船時(shí)的行動(dòng) 1972年國(guó)際海上避碰規(guī)則（以下簡(jiǎn)稱規(guī)則）第十九條4款規(guī)定：“一船僅憑雷達(dá)測(cè)到他船時(shí)，應(yīng)判定是否正在形成緊迫局面和（或）存在碰撞危險(xiǎn)，若是如此，應(yīng)及早地采取避讓行動(dòng)?！?在能見(jiàn)度不良的開(kāi)闊水域中

17、，船舶間的安全會(huì)遇距離一般應(yīng)保持在2n mile左右；一般認(rèn)為對(duì)正橫及正橫以前的來(lái)船宜在相距46n mile的范圍內(nèi)采取行動(dòng)，對(duì)正橫以后的來(lái)船宜在相距3n mile左右采取行動(dòng)。 在足夠水域的情況下，單憑轉(zhuǎn)向通常是最有效的避碰行動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間短，效果明顯，操作簡(jiǎn)單，也不依賴備車。 在沒(méi)有足夠水域或存在第三船致使無(wú)法大幅度轉(zhuǎn)向避讓的情況下，船舶應(yīng)考慮采用減速的避讓措施。 減速措施短時(shí)間內(nèi)效果不明顯，不易被來(lái)船察覺(jué)，因此應(yīng)及早地、大幅度地進(jìn)行。 規(guī)則第十九條5款規(guī)定：“除已斷定不存在碰撞危險(xiǎn)外，每一船當(dāng)聽(tīng)到他船的霧號(hào)顯示在本船正橫以前，或與正橫以前的他船不能避免緊迫局面時(shí)，應(yīng)將航速減到能維持其航向的最小速度。必要時(shí)，應(yīng)把船完全停住，而且，無(wú)論如何，應(yīng)極其謹(jǐn)慎地駕駛，直到碰撞危險(xiǎn)過(guò)去為止?！?1）斷定不存在碰撞危險(xiǎn)； 2）將航速減到維持其航向的最小速度;實(shí)踐證明,在與正橫以前的來(lái)船不能避免緊迫局面時(shí),盲目轉(zhuǎn)向往往會(huì)使局面更加惡化。 3）必要時(shí)把船完全停??； 4）謹(jǐn)慎駕駛。 人員落水的應(yīng)急措施 ： 投下救生圈、自發(fā)煙霧信號(hào) 停車并向落水者一舷操滿舵，擺開(kāi)船尾， 發(fā)出人員落水警報(bào) 派專人了望 報(bào)告船長(zhǎng)，通知機(jī)艙備車操縱船舶駛近落水者