船舶操縱的基本原理

船舶操縱的基本原理第1頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四船舶改變航行方向的快慢能力?；蛘叽笆芡饬ψ饔闷x了原航向，用舵操縱船舶使它恢復(fù)原航向航行的快、慢能力(或船舶追隨航向或舵角的快、慢能力)。追隨性的優(yōu)劣可用追隨性指數(shù)T值來衡量。T值越小，操舵時船舶對舵角響應(yīng)所需的時間越少，追隨性能越好；T值越大，操舵時船舶對舵角響應(yīng)所需的時間越多，追隨性能越差。船舶航向穩(wěn)定性是指船舶保持指定船向航行的能力。它可用為了保持船舶按指定的航向航行所需的操舵次數(shù)和所用舵角的大小來衡量。航向機動性(追隨性)好的船舶，其航向穩(wěn)定性也較好；但航向穩(wěn)定性好的船舶，其追隨性不一定好。二、船舶的啟動和制動能力船舶啟動能力是指開動主機后，船舶是否能即刻起動運行的性能。它可用船舶達到與主機功率相應(yīng)的船速所需的時間和航行距離來衡量。第2頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四船舶制動能力是指船舶在某一船速下，主機停車或倒車以后，船舶對主機工況的反應(yīng)能力。它可用主機停車或倒車后船舶對岸相對靜止所需的時間和船舶滑行距離的長短來衡量。第二節(jié)旋回圈要素與船舶操縱性的關(guān)系船舶在定速直航狀態(tài)下，操某一舵角(一般為滿舵)，船舶將作縱向和橫向相結(jié)合的復(fù)合運動，稱為旋回運動。船舶作旋回運動時重心運動的軌跡，稱為旋回圈。旋回圈幾何特征是：最初重心除繼續(xù)前移外，同時向操舵相反一側(cè)橫移，隨后變成瞬時曲率半徑r1逐漸插入圖1-1(船舶操縱75頁)。減小的螺旋線；當航向改變量θ≈900～1200之后，進入定常旋回運動，此時，曲率第3頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四半徑r值稱為定常旋回圈半徑。旋回圈及其諸要素如圖1-1所示。1、旋回圈要素1）進距LA進距是指船舶開始操舵到航向轉(zhuǎn)過某一角度時，船舶重心向前移動的直線距離。進距又稱縱距，通常所說的進距是指航向轉(zhuǎn)過90°時的進距。其中沿原航向前進的最大距離，稱為最大縱距，用LAmax表示。2）橫距LT橫距是指船舶開始操舵到航向轉(zhuǎn)過某一角度時，船舶重心向操舵一側(cè)偏橫向移動的距離。通常所說的橫距是指當航向轉(zhuǎn)過90°時的橫距。其中向操舵一側(cè)偏移的最大距離稱最大橫距，用LTmax表示。第4頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四3）反移量（偏距）LK反移量是指轉(zhuǎn)舵后，船舶重心從原航向向操舵相反一側(cè)橫移的距離。又稱偏距。在滿舵旋回時，當船舶回轉(zhuǎn)達到一個羅經(jīng)點時，反移量達到最大值，約為船長的1%左右，而船尾反移量的最大值可達船長的1/10～1/5。4）旋回圈初徑DT旋回圈初徑是指開始操舵到航向轉(zhuǎn)過180°時重心所移動的橫向距離。在內(nèi)河，對船舶選擇旋回掉頭的位置是很重要的參考。5）旋回圈直徑D旋回圈直徑是指船舶進入定常旋回運動時的旋回圈直徑（D=2r）。船舶旋回圈各要素是船舶操縱的重要依據(jù)，特別是航向改變量為30°～40°時的縱距、橫距、反移量第5頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四及對應(yīng)的時間極為重要，駕駛員應(yīng)熟練掌握，以便準確操縱船舶。2、影響旋回圈大小的因素1）舵角在極限舵角的范圍內(nèi)，隨著舵角的減小，旋回初徑將會急劇增大。舵角越小，旋回圈的增大率就越大，同時旋回時間也將明顯地增大。一般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）操舵時間據(jù)1974年SOLAS公約規(guī)定，船舶主操舵裝置應(yīng)具備在船舶最大航海吃水和以最大營運船速航行時，將舵從一舷的350轉(zhuǎn)至另一舷的350，或且從任何一舷的350轉(zhuǎn)至另一舷的300的時間應(yīng)不超過28s；一般情況下，由正舵至一舷350為止的時間約15s左右。內(nèi)河船舶裝備機動舵機，當L﹥30m時其主操舵裝

第6頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四置由一舷350至另一舷的300的時間要求不大于20s；在急流航段，要求不大于12s；操舵時間越短，即轉(zhuǎn)舵速度越快，進距越小，舵效越好。3）舵面積系數(shù)（μ）舵面積系數(shù)μ越大，旋回圈直徑就越小。但舵面積系數(shù)不宜太大，否則在轉(zhuǎn)船力矩增大的同時，回轉(zhuǎn)阻力矩也增大，旋回圈直徑反而會增大。因此，不同的船舶有它不同的最佳舵面積系數(shù)。4）方型系數(shù)方形系數(shù)又稱為船型系數(shù)。方形系數(shù)較小的瘦形高速船（Cb≈0.6）比方型系數(shù)較大的肥大型船(Cb≈0.8)旋回性差得多。因此，方形系數(shù)越大，旋回性越好，旋回圈直徑也越小。第7頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四5）船體水線下側(cè)面積水線下船首側(cè)面積較大的船舶，旋回圈直徑較小；船尾側(cè)面積較大的船舶，旋回圈直徑較大。6）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。在0.18＜Fr＜0.3(Fr為傅汝德系數(shù))范圍內(nèi),船速對旋回初徑的影響很?。坏敶僭黾拥紽r＞0.3時，旋回初徑將隨船速的增高而增大。實際操船中，可以通過控制增減船速來調(diào)整旋回圈的大小。7）吃水對同一艘船而言，吃水大、滿載時的縱距較大。8）吃水差尾傾船的旋回圈直徑將增大，若尾傾增大量為船長的1%，旋回圈初徑可增加10%左右。直徑將減小，若首傾增大量為船長的1%，旋回初徑可減少10%第8頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四左右。9）橫傾船體橫傾時，由于左右浸水體積不等，低速時，受阻力推力轉(zhuǎn)船力矩作用，操舵向低舷側(cè)回轉(zhuǎn)的旋回圈直徑較小；高速時，受首波峰壓力轉(zhuǎn)船力矩的作用，向高舷側(cè)回轉(zhuǎn)的旋回圈直徑較小。10）對右旋單槳船，慢速航行時，由SWT的作用，向左回轉(zhuǎn)的旋回圈在直徑較小，但對V型船尾高速航行掉頭時，由于伴流效應(yīng)橫向力、尾流螺旋性效應(yīng)橫向力均使船首右偏，且大多能克服水面效應(yīng)橫向力的作用，因此向右回轉(zhuǎn)時，其旋回圈直徑小于向左回旋的旋回圈直徑。同理，左旋單槳船航進中旋回的情況正好相反。11）外界因素（1）淺水（2）污底（3）逆風回轉(zhuǎn)時的旋回圈直徑小于順風回轉(zhuǎn)時的旋回圈直徑；（4）流速分布的均勻程度，掉頭方向的選擇對旋回圈直徑有效明顯的影響。第9頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四在操縱中必須注意和運用。例如：（1）航行中有人落水時，為了防止落水被卷入船尾螺旋槳，應(yīng)立即向落水者一側(cè)轉(zhuǎn)舵，使船尾擺開，以保落水者的安全。2）避讓本船前方較近距離的小船時，應(yīng)立即用滿舵使船首讓開，當估計船首