大風(fēng)浪中船舶操縱(學(xué)時(shí))

1、6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)6-2 船舶搖擺幅度及影響因素6-3 縱向受浪的危害6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述波浪是水質(zhì)點(diǎn)在外力作用下所形成的波動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在深水中波浪的水質(zhì)點(diǎn)以一定的速度作軌圓運(yùn)動(dòng)，其波形以某一速度傳播出去，而水質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波形移動(dòng)。6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述波浪要素波峰（crest）波谷（trough）振幅（amplitude）波高（height）波長(zhǎng)（wave length）波陡（wave steepness）aaH2/H6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述波浪要素波浪周期（wave period）波速（wave propag

2、ation speed）相速度：等相位面或波峰（或波谷）在單位時(shí)間內(nèi)的水平位移。我們平時(shí)所說的“波速”指的就是“相速度”。群速度：即群波傳播能量的速度。其振幅最大部分的運(yùn)動(dòng)速度稱為群波的群速度。約為相速度（波速）的一半。/2Tc6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述波浪要素的簡(jiǎn)單估算規(guī)則波（regular waves）根據(jù)擺線理論，波浪可用正弦或余弦波表示可得：)m(56. 12) s (80. 02) s/m(25. 1222TTggTgc6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述不規(guī)則波（irregular waves）海上波浪實(shí)際上是不規(guī)則的，它們是由各種不同波長(zhǎng)、波高和陡度的波組成的。經(jīng)觀

3、測(cè)統(tǒng)計(jì)表明，其中有1/10波的波高是平均波高的2倍，稱之為最大波高（h1/10）；有1/3波的波高是平均波高的1.6倍，稱之為三一平均波高或有義（效）波高（h1/3）。 有經(jīng)驗(yàn)的駕駛?cè)藛T在海上目測(cè)的波高很接近有義波高。6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述不規(guī)則波（irregular waves）大洋中最容易產(chǎn)生的波浪的波長(zhǎng)是80140m，波周期為710s。最陡的波的傾斜度為1/10。一般為1/301/40。6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述波浪的分類及其特點(diǎn)風(fēng)浪及涌浪海洋中的波浪主要為風(fēng)浪。風(fēng)浪的周期約數(shù)秒至數(shù)十秒，波長(zhǎng)由幾米至數(shù)百米，波高可達(dá)數(shù)米至十幾米，風(fēng)區(qū)內(nèi)的波稱為波浪（wave）

4、，其波周期小于10s；離開風(fēng)區(qū)的波稱為涌浪（swell），其波周期一般大于10s。涌浪較平滑但周期、波長(zhǎng)較長(zhǎng)。6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述淺水區(qū)的波形變化水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡將由圓形變?yōu)闄E圓。波速降低。波浪的周期不變，波長(zhǎng)變短，波高增大。波峰向前卷起，同時(shí)在行進(jìn)中破碎。大風(fēng)浪中的船舶操縱一、波浪概述波浪破碎（Breakers）當(dāng)波浪由深海傳播至淺海時(shí)由于水深變淺波速變慢，而波長(zhǎng)變短、波高增高，因此波形銳度逐漸增大。在近岸附近波形達(dá)到穩(wěn)定界限或波峰水分子流速等于波速時(shí)，波型向前傾倒而成為碎波（Breaker, Breaking wave）。波陡 時(shí)，開始發(fā)生碎波。7/1/H6-1 船舶在波

5、浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述波浪的折射與干擾合成波，波速變小，波高增加，俗稱為三角浪。波高作周期性變化的群波3個(gè)或5個(gè)大浪隨后又出現(xiàn)幾個(gè)小浪。6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)一、波浪概述災(zāi)害性海浪對(duì)船舶可能引起災(zāi)害的海浪稱為“災(zāi)害性海浪”。海浪對(duì)船舶安全的影響程度與船舶大小、耐波性等因素有關(guān)，關(guān)于災(zāi)害性海浪在國際上至今仍沒有一個(gè)明確的定義。災(zāi)害性海浪的定義只能根據(jù)影響船舶航行安全的因素分別給出相應(yīng)級(jí)別的定義。6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)二、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)二、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)波浪遭遇周期6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)二、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)波浪遭遇周期（encounter wave

6、period）波浪相對(duì)于船舶的傳播速度波浪視周期，簡(jiǎn)稱為“遭遇周期”cosVcVEcosVcVTEE6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)二、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)波向角6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)二、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)波向角及船舶搖擺程度頂浪， “迎浪”，遭遇頻率比波浪頻率高，縱搖擺幅大，橫搖擺幅小；偏頂浪，縱搖擺幅比頂浪時(shí)要小，但橫搖擺幅比頂浪時(shí)大；橫浪，縱搖擺幅較小，橫搖擺較大；偏順浪，縱搖擺幅比橫浪時(shí)要大，橫搖擺幅比橫浪時(shí)要??；順浪，其遭遇頻率比偏順浪時(shí)要低，縱搖擺幅大，橫搖擺幅小。6-1 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)二、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)諧搖運(yùn)動(dòng)船舶本身具有的搖擺性能稱為自由搖擺性能，如船舶橫搖周期、縱搖周期以

7、及垂蕩周期等都是船舶固有的搖擺性能。波浪引起的船舶運(yùn)動(dòng)是一種強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，或稱為強(qiáng)迫搖擺。當(dāng)船舶自由搖擺周期近似等于遭遇周期，或船舶自由搖擺頻率近似等于遭遇頻率時(shí)，船舶將發(fā)生諧搖運(yùn)動(dòng)。橫向諧搖可能造成船舶橫傾角過大，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致船舶傾覆；縱向諧搖和垂蕩諧搖可能產(chǎn)生拍底、螺旋槳空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)、船舶主機(jī)以及船舶設(shè)備等的損壞。6-2 船舶搖擺幅度及影響因素一、橫搖運(yùn)動(dòng)（rolling）橫搖擺幅船舶在規(guī)則波中的強(qiáng)迫橫搖擺幅可以近似表示為：TR/TE1 ，即船舶的橫搖周期比波浪周期大，則橫搖較慢，并且與波浪不協(xié)調(diào)，船舷易與波浪撞擊，甲板上上浪較多。當(dāng)TR/TE1 ，即二者的周期接近相等

8、，船舶搖擺最劇烈，橫搖角越搖越大，將會(huì)導(dǎo)致船舶傾覆。這種現(xiàn)象稱為橫諧搖。TR/TE=0.71.3，諧搖區(qū)間。20)(1ERTTa6-2 船舶搖擺幅度及影響因素一、橫搖運(yùn)動(dòng)（rolling）固有的橫搖周期（TR）GMCBTR6-2 船舶搖擺幅度及影響因素一、橫搖運(yùn)動(dòng)（rolling）減輕橫搖的措施避開諧振區(qū)：TR/ TE 1.3調(diào)整船舶固有橫搖周期通過壓載水、貨物調(diào)整改變重心高度調(diào)節(jié)波浪的遭遇周期改變航向、航速6-2 船舶搖擺幅度及影響因素二、縱搖運(yùn)動(dòng)（pitching）縱搖擺幅縱搖振幅取決于TP/TE、Fr、/L縱搖固有周期主要取決于船長(zhǎng)L。頂浪或偏頂浪時(shí)0 / L 0.8 ，縱搖擺幅隨 /

9、L 的增加而稍有增大；0.8 / L 1.6 ，縱搖擺幅隨 / L 的增加而急劇增大。LCTPP6-2 船舶搖擺幅度及影響因素二、縱搖運(yùn)動(dòng)（pitching）縱搖擺幅順浪時(shí)，0 / L 0.8 ，縱搖擺幅隨 / L 的增加而稍有增大；0.8 / L 1.6，縱搖擺幅隨 / L 的增加而緩慢增大，縱搖擺幅比頂浪時(shí)小。橫浪航行時(shí)，船舶縱搖擺幅最小。減輕縱搖的措施縱向諧搖的擺幅取決于波長(zhǎng)與船長(zhǎng)之比、波向角和船型等因素。調(diào)整縱搖周期是不可能的，故一般采取調(diào)整遭遇周期，即調(diào)整船速和（或）航向的措施來減小縱搖擺幅。6-2 船舶搖擺幅度及影響因素三、垂蕩運(yùn)動(dòng)（heaving）垂蕩振幅垂蕩運(yùn)動(dòng)是由波高h(yuǎn)與/

10、（即TH/TE）之比來決定的，波高越大，垂蕩越激烈。垂蕩固有周期主要取決于吃水。減輕垂蕩的措施一般采取調(diào)整遭遇周期，即調(diào)整船速和（或）航向的措施來減小垂蕩。dTH4.26-3 縱向受浪的危害一、頂浪或斜頂浪的危害拍底（slamming）減速，使船速保持Fr=0.1左右 （極為有效）使船首吃水大于1/2滿載吃水調(diào)整航向和航速，改變波浪遭遇周期，避免縱搖和垂蕩的諧振。甲板上浪（ship water on deck）減速，將大大減輕甲板上浪調(diào)整船舶迎浪狀態(tài)，尋找良好的遭遇角6-3 縱向受浪的危害一、頂浪或斜頂浪的危害螺旋槳空轉(zhuǎn)（racing）保持螺旋槳的上部槳葉的葉梢沒入水中，其在水下深度不低于螺旋

11、槳直徑的20%30%盡量減低轉(zhuǎn)速，以免主機(jī)、軸系產(chǎn)生過大的應(yīng)力調(diào)整航向、航速以減輕縱搖和垂蕩船體結(jié)構(gòu)容易受損，增大船舶斷裂沉沒的危險(xiǎn).6-3 縱向受浪的危害二、順浪或偏順浪的危害沖浪和打橫（Surf-riding and broaching-to）橫穩(wěn)性降低（Reduction of intact stability）諧搖運(yùn)動(dòng)（Synchronous rolling motion）大幅度橫搖（Parametric rolling motion）組合危險(xiǎn)（Combination of various dangerous phenomena）尾淹（pooping）6-3 縱向受浪的危害三、順浪或偏

12、順浪避免危險(xiǎn)的方法IMO 海上安全委員會(huì)在1995 年10 月19 日提出了一份建議，以707 號(hào)通函（MSC/Circ.707）進(jìn)行發(fā)布。如果船舶沒有足夠的穩(wěn)性，以及順浪和偏順浪的幾種危險(xiǎn)情況同時(shí)發(fā)生時(shí)，即使船舶在非危險(xiǎn)區(qū)域也可能是不安全的，因此，船長(zhǎng)應(yīng)確保船舶保持良好的穩(wěn)性狀態(tài)，謹(jǐn)慎駕駛。MSC/Circ.707 對(duì)船舶不同船速下的危險(xiǎn)范圍以矢量圖的形式表示，并提出了避免危險(xiǎn)局面的指導(dǎo)意見。該指導(dǎo)適用于各種船舶在波向角為135180范圍內(nèi)的順浪或偏順浪的情況。三、順浪或偏順浪避免危險(xiǎn)的方法防止沖浪和打橫LV8 . 1LV4 . 1三、順浪或偏順浪避免危險(xiǎn)的方法防止巨浪連續(xù)沖擊當(dāng)平均波長(zhǎng)大于

13、0.8 L 、有義波高大于0.04 L ，不要進(jìn)入 “危險(xiǎn)區(qū)域”。三、順浪或偏順浪避免危險(xiǎn)的方法防止巨浪連續(xù)沖擊當(dāng)遭遇周期約為波浪周期的2 倍（約1.52.8）時(shí)，一般認(rèn)為船舶位于危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)。三、順浪或偏順浪避免危險(xiǎn)的方法避免諧搖和大幅度橫搖當(dāng)TE/TR1時(shí)，船舶將發(fā)生諧搖當(dāng)TE/TR1/2時(shí)，將發(fā)生大幅度橫搖。為避免嚴(yán)重橫搖情況船舶需要減速，但應(yīng)注意的是，船速也不宜過低：無論如何要確保船舶在大風(fēng)浪中保持航向的最低航速。三、順浪或偏順浪避免危險(xiǎn)的方法流程圖及其應(yīng)用為了便于使用，MSC/Circ.707 還給出了使用流程圖四、橫向受浪時(shí)所產(chǎn)生的危害產(chǎn)生過大的橫搖角；舷側(cè)容易上浪；由于橫搖加速度增大

14、，容易引起貨物移動(dòng)和增加自由液面的沖擊力；造成人員不適，船用儀器使用不便；船體結(jié)構(gòu)容易受損，增大船舶傾覆的危險(xiǎn)五、空船在大風(fēng)浪中航行的危險(xiǎn)性風(fēng)壓增大了傾側(cè)力矩，保向性下降；拍底嚴(yán)重；空轉(zhuǎn)加?。皇賴?yán)重；易發(fā)生橫搖諧振等。6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法一、大風(fēng)浪航行的準(zhǔn)備工作 保證水密檢查甲板開口、水密門、關(guān)閉通風(fēng)口、天窗和舷窗、錨鏈管等。排水暢通 檢查排水管系、污水溝、黃蜂巢、抽水機(jī)、分路閥等。綁牢活動(dòng)物 甲板物件都要綁牢、散裝貨平艙、減少自由液面。 6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法一、大風(fēng)浪航行的準(zhǔn)備工作做好應(yīng)急準(zhǔn)備 通信聯(lián)系暢通；檢查應(yīng)急電機(jī)、天線、舵設(shè)備等，保證處于良好狀態(tài)；保證消防和堵漏設(shè)備

15、隨時(shí)可用；加強(qiáng)全船巡視檢查，勤測(cè)各液體艙及污水溝等的情況?？沾瑝狠d夏季：為夏季滿載排水量的50%；冬季：為夏季滿載排水量的53%。6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法二、大風(fēng)浪中的操船方法“Z”字航法采取以船首左、右舷1030輪流斜頂浪航行，也稱Z形航法。適用于：耐波性較好的大、中型船舶，特別是大型集裝箱船舶。6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法二、大風(fēng)浪中的操船方法滯航（heave to）以能保持舵效的最小速度將風(fēng)浪放在船首23羅經(jīng)點(diǎn)的方位上迎浪前進(jìn)的方法，稱為滯航。船舶處于緩進(jìn)或不進(jìn)，甚至是微退的狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：減輕波浪對(duì)船首的沖擊和甲板上浪。注意：保證有足夠的舵效，以免被打成橫浪。6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方

16、法二、大風(fēng)浪中的操船方法順浪（scudding）順浪航行時(shí)，波浪與船的相對(duì)速度較小，可以大大減弱波浪對(duì)船體的沖擊。滯航中經(jīng)不起波浪襲擊的船舶，宜改用順航。順航的船舶由于縱蕩的原因可以保持相當(dāng)?shù)乃俣龋欣跀[脫大風(fēng)浪海域或臺(tái)風(fēng)中心。對(duì)于尾突出、舵面積較小的船舶，在順浪中不易保持航向，可采用在船尾拖曳其他物件（如大纜）來提高保向性。6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法二、大風(fēng)浪中的操船方法漂滯（lie to）船舶停止主機(jī)隨風(fēng)浪漂流，稱為漂滯。主機(jī)或舵損壞將被迫漂滯，滯航中不能頂浪或順航中保向性差或船體衰老的船，可以主動(dòng)采用漂滯的方法。 漂滯中，波浪對(duì)船體的沖擊力大為減小，甲板上浪不多。注意：要求下風(fēng)有足夠

17、水域；避免船舶處于橫浪狀態(tài)。6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法三、大風(fēng)浪中的掉頭等待較平靜的海面來到，三大八??；開始時(shí)慢速中舵（15左右）掉頭過程中適時(shí)使用快車滿舵；從頂浪轉(zhuǎn)向順浪時(shí)，轉(zhuǎn)向應(yīng)在較平靜海面到來之前開始，以求較平靜海面來臨時(shí)正好轉(zhuǎn)到橫浪。從順浪轉(zhuǎn)向頂浪比較危險(xiǎn)，必先降速減低慣性沖力，等待時(shí)機(jī)，以求后半段掉轉(zhuǎn)在較平靜的海面進(jìn)行。6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法四、避離熱帶氣旋操縱判斷左、右半圓船舶在滯航狀態(tài)下，每隔一段時(shí)間進(jìn)行幾次連續(xù)觀測(cè)：1）當(dāng)真風(fēng)向隨時(shí)間順時(shí)針方向改變時(shí)，表明船舶處于右半圓；2）當(dāng)真風(fēng)向隨時(shí)間逆時(shí)針方向變化時(shí)，表明船舶處在左半圓；3）若真風(fēng)向基本不變時(shí)，則表明船舶處在熱帶氣

18、旋的進(jìn)路上。 6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法四、避離熱帶氣旋操縱判斷前后半圓根據(jù)越接近熱帶氣旋中心，風(fēng)力越大，氣壓越低的關(guān)系可判斷：風(fēng)速隨時(shí)間增大（或氣壓隨時(shí)間降低）時(shí)，表明船舶處在前半圓；風(fēng)速隨時(shí)間減?。ɑ驓鈮弘S時(shí)間上升）時(shí)，表明船舶處在后半圓。注意：當(dāng)熱帶氣旋轉(zhuǎn)向時(shí)可能停滯不前，或原地打轉(zhuǎn)，這時(shí)候測(cè)得的風(fēng)和氣壓都不會(huì)有顯著的變化，此方法無效。 6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法四、避離臺(tái)風(fēng)操縱危險(xiǎn)半圓避離法采取與臺(tái)風(fēng)路徑相垂直的航向全速駛離，即以船首右舷約1520頂風(fēng)全速避離。如風(fēng)浪巨大，不能全速駛離時(shí)，可以采取右首頂風(fēng)滯航，等臺(tái)風(fēng)過境。 6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法四、避離臺(tái)風(fēng)操縱可航半圓避離法以右尾受風(fēng)全速駛離，船尾受風(fēng)舷角一般為1530。如果前方?jīng)]有充分的避離余地，則可改使右首受風(fēng)，頂風(fēng)滯航。6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法四、避離臺(tái)風(fēng)操縱臺(tái)風(fēng)進(jìn)路上的避離法6-4 大風(fēng)浪及避臺(tái)操縱方法五、系泊抗臺(tái)注意事項(xiàng)增加帶