大風浪中的船舶操縱

1、2.5大風浪中的船舶操縱2.5.1 惡劣天氣下的船舶操縱及波浪概述知識點1 :惡劣天氣下的船舶操縱惡劣天氣下的船舶操縱主要指大風浪中的船舶操縱。船舶在海上航行，不但受到風、流 的 賬響，還受到波浪的影響。大的波浪不但影響船舶的運行效率，而且還危及人命和船舶的安全。為避免船舶在大風浪中的危險情況，需要了解風浪的特性、風浪對船舶的影響以及風浪中的操船。知識點2 :波浪概述波浪是指水質(zhì)點在重力以及表而張力作用下以其原有平衡位置為中心，在垂直方向上作 周 期性軌圓運動的現(xiàn)彖，即波浪傳送能量不傳送質(zhì)量。波形是指位移對于質(zhì)點坐標的曲線形狀。它是在波的傳播過程中，由波線上一系列質(zhì)點 在 某一時刻的位移的點所

2、連接而成的曲線圖形。圖2-2('給出了表示波形的空間坐標系，其坐標原點 0位于靜水時的水平而上，z為指 向 上方垂直于該水平而的坐標軸， x為指向波浪傳播方向的坐標軸。表示波形的時間歷程的 坐標 系。圖2-2(b)給出了表示波形的時間歷程的坐標系。9)圖2-2波形在空間的坐標用于描述海浪的特征的物理量稱為波浪要素，主要包括波高、波周期、波長和波速等等。1 .波峰、波谷、振幅與波高波形最突起的地方或波而的最高處稱為“波峰”， 波峰處的縱向位移為正向最大值。同理， 波形最凹下的地方或波而的最低處稱為“波谷”，波谷處的縱向位移為反向最大值。振幅是用來表示波浪強弱的物理量， 它是指從靜I匕水平

3、面至波U金或波谷的距離，一般用符號 表不。波高指相鄰波那或波谷間的垂直距離，一般用符號H表示，顯然，波高等于 2倍的振幅，即 Ha 二 20o2 .波浪周期波浪完成一次波動所需要的時間或兩個波峰 (或波谷)相繼通過一固左點所經(jīng)歷的時間， 稱 為“波浪周期”，簡稱“波周期”，一般用符號戌示。波浪的顯著特點是周期性，即位移、速度、加速度，經(jīng)過一立時間之后又重復地回到原來的數(shù)值。根據(jù)簡諧振動原理，有其中，0為“角頻率”，也稱波浪頻率。3 . 波速波速指波傳播的速度，一般用符號 c表示。波速取決于水的慣性和彈性，而與波的頻率 無 關(guān)。波速有兩種含義，在物理意義上有明顯的區(qū)別。（1） 相速度：等相位而或

4、波臉（或波谷）在單位時間內(nèi)的水平位移。我們平時所說 的“波速”指的就是“相速度”。（2）群速度：即群波傳播能量的速度。群波是由一系列波長和頻率不同的波疊加而成的合成波，則群波的波形將隨時間變化。 若各個分波在水中傳播的相速度各不相同， 其振幅 最大部 分的運動速度稱為群波的群速度。其值約為相速度（波速）的一半。4 . 波長沿著波的傳播方向，兩相鄰的同相位水質(zhì)點或兩相鄰的波峰（或波谷）間的水平距離叫做“波長”。一般用符號微示。波長是指任意兩個相位差為加的水質(zhì)點之間的距離。 由波 速、波長 的龍義可知：在水質(zhì)點振動的一個周期內(nèi)，振動狀態(tài)傳播的距離恰是一個波長，所 以2=c/coAu=cT式中，3表

5、示波頻率。波長、波速和頻率，稱為波浪的三要素。5 .波陡指波高與波長之比 （H,9）,它是用來描述波形的陡峭程度。6 .波浪要素的估算波浪前進時，水而上每個水分子都沿直徑和波高相等的圓形軌道運動。波d犀上水分子運 動方向與波浪前進方向一致，則波U金比較陡峭：波谷中水分子運動方向卻與波浪前進方向相反，則波谷比較平坦，故稱為坦谷波。（1）規(guī)則波海浪可以被認為由很多簡單、規(guī)則的諧波所組成，每個諧波有英自身的振幅、波長（或周期或頻率）以及傳播方向，這種簡單、規(guī)則的諧波稱為規(guī)則波。規(guī)則波實際上是一種假圮的波浪，盡管其與實際波浪有一左的差異，但它使復雜的船舶在波浪中的運動問題大為簡化,故在許多研究領域具有

6、廣泛的應用價值。根據(jù)波浪余擺線理論，波浪可用正弦或余弦波表示，則波浪要素之間有如下關(guān)系：,2笈2笈A = CD = "_一2 T其中：k - 波數(shù)（rad/m）:3 -波的頻率（rad/s）;根據(jù)勢流理論，對于深水中的波浪，有k由上述公式，得到坦谷波的波速和波浪周期與波長間的如下關(guān)系r = o.8VIc = 1 (2 3)ty = 7.85/VI值得注意的是，式 （ 2-3 ） 僅適用于深水中的規(guī)則波。 （ 2 ） 不規(guī)則波實際上，海浪是極其不規(guī)則的。對于不規(guī)則波的描述采用實際觀測統(tǒng)計結(jié)果來表示。經(jīng) 過 一左時間觀測，將觀測到的波高按從大到小依序排列起來，形成一個波列，則該波列中最

7、大的波高稱為最大波,記為Hnuu ,對應的周期為幾以。取該波列中最高的一部分波的波高的算術(shù)平均值，稱為“部分大波的平均波高”。如取波列中波高較大的1/10個波高算術(shù)平均值，稱為1/10最大波高，記為HV 10,所對應之周期之平均值稱為1/10最大周期，記為TI/10,據(jù)對海上不規(guī)則波進行統(tǒng)111/10最大波高是平均波高的2.0倍：如取波列中波高較大的1/3個波高算術(shù)平均值，稱為1/3最大波高，也稱為 有義波高， 有時也稱作有效波，記為 H “3它是波浪預報的一個重要指標。人們在海上目測的波高非常接近有義波高。所對應周期的平均值稱為 1/3 最大波周期，記為丁門，也稱為有義波周期。常把有義波高日

8、勺3設為1,貝IJ用統(tǒng)計法可求得平均波高弘為0.63,日勺w為1.27, Hwoo為1.61 0有義波高可用來確左最大有義波長和最大能量波長，即入最大有義=60W1/3入最大能呈： =40/71/3根據(jù)這兩個波長可以估汁出某船在該不規(guī)則波中航行時的搖擺情況。2.5.2 船前在波浪的運動知識點 1 ： 船舶在波浪的運動船舶在波浪作用下，沿著和圍繞著通過船舶重心的 X 、 Y. Z 軸作線性運動和回轉(zhuǎn)運動。 各 搖蕩運動的名稱為：X 軸一一縱蕩和橫搖；y 軸一橫蕩和縱搖；z 軸一一垂蕩和首搖；其中對船舶安全有威脅的搖擺是橫搖、縱搖和垂蕩。改變航向和（或）船速，可以改變 船 舶的搖蕩程度。船舶在波浪

9、中的搖蕩程度取決于作用于船舶的外力和外力矩以及船舶本身 的運 動性能。知識點 2 ： 波浪遭遇周期設船舶以與波浪方向成一左的交角 P 和船速 V 在波浪中運動，則波浪相對于船舶的傳播速度為VE=c+ Ucos “（ 2-4 ）式中：VE一相對波速 （m/s）:c 一 波速（m/s）:船首向與波向的交角，簡稱波向角。波浪相對于運動中船舶的周期稱為波浪遭遇周期，它就是船上人員所看到的波浪周期,故也稱為波浪視周期，簡稱為“遭遇周期”。遭遇周期可用下式表示，7 ； A - A （2-5）VEc + V cos "式中：Te一遭遇周期 （s）:2 -波長（m）:知識點3：波向角及船舶搖擺程度當

10、船速">0時，遭遇頻率取決于波向角。在海上，船舶遭遇不同的波向角分別稱為頂浪、偏頂浪、橫浪、偏順浪和順浪。以右舷受浪說明如下。當0°a<30。時，稱為頂浪，也稱為“迎浪”，其遭遇頻率比波浪頻率要高，縱搖擺幅 較 大，橫搖擺幅較小。在尸 0。時遭遇頻率最高，相應的縱搖擺幅最大。當3 （TW“<60。時，稱為偏頂浪，在遭遇頻率比頂浪時要低，縱搖擺幅比頂浪時要小， 但橫搖擺幅比頂浪時有所增大。當60。八<120。時，稱為橫浪，英遭遇頻率比偏頂浪時要低，縱搖擺幅較小，橫搖擺幅較大。在“二90o或270o時遭遇頻率等于波浪頻率，相應的橫搖擺幅最大，縱搖擺幅最小

11、。當120。冬“<150。時，稱為偏順浪，其遭遇頻率比橫浪時要低，縱搖擺幅比橫浪時要 大，橫搖擺幅比橫浪時要小。當1500180°時，稱為順浪，其遭遇頻率比偏順浪時要低，縱搖擺幅比偏順浪時要大，橫搖擺幅比偏順浪時要小。在“二180o時遭遇頻率最低，相應的縱搖擺幅較大，橫搖擺幅較小。知識點4：橫搖運動1 .自由橫搖周期船舶在規(guī)則波中小角度（小于 15。）無阻尼橫搖周期（船舶自由橫搖周期）可用下式近 似求得：(2-6)式中：B-船寬（m）;GM初穩(wěn)性高度 （m）:C一一橫搖周期系數(shù)，客船為 0. 75? 0. 85 ：貨船為0. 7? 0. 8;油船重載時為0. 7? 0. 75：

12、油船壓載時為0.74? 0.94;泳船為0.76? 0.88。具也可按下式計算：C =0 746 + 0.046（ B/d ） -0. 086 （ L/100 ）（2-7）各類船舶的橫搖周期如表 2-2所示。船舶種類橫搖周期心表2-2客船 500-1000t6? 9客船 1000-500 Ot913客船 500010000t13 ? 15|客船 10000? 300 0 吐16 ? 20客船 30000-50000t20 ? 28貨 船（滿載）914貨 船低載）7? 101拖輪6? 3大型油船的橫搖周期，空載時都在 6s以下，滿載時在14s以上。從船舶設備承受情況及船員的舒適程度和船舶安全考慮

13、，一般來說， GM>B/10橫搖過 于劇 烈，而GMVB/30橫搖過于緩慢，當 B/30VGMVB/10時比較適中。由式（2-7）可見，船舶自由橫搖周期與船寬、船型以及橫穩(wěn)性高度等因素有關(guān)，其中 只有 初穩(wěn)性高度是可以調(diào)整的。 實際上，對于航行中的船舶，調(diào)整初穩(wěn)性高度幾乎是不可能 的，故一 般采取調(diào)整遭遇周期的措施。2 .橫搖擺幅船舶在波浪中橫向搖擺的幅度稱為橫搖擺幅，一般用橫搖角來表示。在規(guī)則波中的強迫 橫 搖擺幅可以近似地用下式表示：1_匹丫 <2-8）匕1式中：ao 一一最大波而角 （°）180/7/2 :TR-船舶自由橫搖周期 （s）:當船舶橫搖周期小于遭遇周期，

14、即加 /TEV1時，則船舶橫搖頻率大于遭遇頻率，船舶 橫搖 較快，甲板平而與波而經(jīng)常保持平行，很少上浪，但船舶所受慣性力較大。當船舶橫搖周期大于遭遇周期，即時，則船舶橫搖頻率小于遭遇頻率，船舶橫搖較慢，甲板平而與波而經(jīng)常不平行，上浪較多，且船舶經(jīng)常受到波浪的沖擊。當船舶橫搖周期近似等于遭遇周期，即TR/TER寸，則船舶橫搖頻率近似等于遭遇頻 率，船舶橫搖劇烈，橫搖角越來越大，嚴重時將導致船舶傾覆，這種現(xiàn)象稱為諧搖或諧振。諧搖時的橫傾角可用下式估算：4 = 7.92 Jd。（29 ）式中：他-最大波面角。實際上，一般彳困TR/TEH.3區(qū)間內(nèi)就會發(fā)生諧搖，該區(qū)間稱為“諧搖區(qū)間”或 “諧振區(qū)間”。

15、 因此，船舶在海上航行時，應盡可能避免船舶橫搖頻率與遭遇頻率相近的情況。3 .避免橫向諧搖的措施船舶在波浪中橫搖劇烈時，不但會危及人員、設備、貨物和船舶的安全，嚴重時還會發(fā) 生 諧搖而使船舶傾覆。則需要采取減搖措施，避免諧搖的產(chǎn)生。從船舶操縱角度出發(fā)，減搖 措施包 括調(diào)整船舶自由橫搖周期和遭遇周期。（1）調(diào)整船舶自由橫搖周期由公式 （ 2-6 ） 可知，船舶航次計劃確定之后，可根據(jù)本航次各海區(qū)、各季節(jié)可能的波浪遭遇周期，在裝載時適當調(diào)整GM 值，即選擇船舶自由橫搖周期，使船舶的橫搖避開諧振區(qū)間。（ 2 ） 調(diào)整波浪遭遇周期由式 （ 2-5 ） 可見，波浪遭遇周期與船速、波向角、波速和波長等因素

16、有關(guān)，其中只有船速和波向角是可以調(diào)整的。實際上，對于航行中的船舶，調(diào)整船速和（或）航向?qū)τ跍p輕橫搖是行之有效的措施。但是， 當波向角“二90。 或 270% 即正橫受浪時， 遭遇周期等于波浪周期， 這時改變船速對調(diào)整波浪遭遇周期不起作用。知識點 5 ： 縱搖運動1. 縱搖周期 船舶的縱搖周期可用下列近似公式估算。Tp=Cp4L（ 2-10 ）式中：Tp船舶縱搖周期（s）:L 一一船長 （ m ） ：G一縱搖周期系數(shù)，客船為 0.45? 0. 55,客貨船為0. 54-0. 64,貨船為0. 54-0. 72,油船 為 0.80 ? 0.91 。2. 縱搖擺幅船舶在波浪中的縱向搖擺幅度稱為縱搖擺

17、幅，一般用縱搖角來表示。一般風浪中航行的船舶，在縱搖周期和遭遇周期不變的情況下，當公 >1.52時縱搖擺幅 最 小，而當公遠小于2時縱搖擺幅最大。船長與波長的關(guān)系對船舶相對縱搖振幅有決左性影響。公>1.3久時，相對縱搖振幅小于0.6：£> 1.5;.時，相對縱搖振幅小于 0.4，縱搖角較?。捍L越大，越趨平穩(wěn)。L W2,相對 縱搖振幅 急劇增大，正如小船遇長波，船舶縱搖很大，不論船速如何，無法避免。3. 船舶在不規(guī)則波中的縱搖情況船舶在不規(guī)則波中頂浪前進， 它相當于遭遇一系列波長變化的規(guī)則波的作用， 這時不再 適用 諧搖的概念，而需用臨界狀態(tài)的概念來說明船舶的搖擺情

18、況。當船舶的縱搖周期 7 ； 和波浪心相等時，將發(fā)生諧搖。如已知船舶的航行速度，則諧搖區(qū) 間 可推算出諧搖波長;. 呦易”二兀 0 + 0-78 ） + J 兀 0+O.78 ） - （F（2_n）根據(jù)諧搖波長和船長的關(guān)系，可以確左船舶所處的臨界狀態(tài), 從而判斷船舶的搖蕩情況。（ 1 ） 亞臨界區(qū)域船舶以某一速度頂流航行，當諧搖波長2 啊小于 3/4 船長時，該船處于亞臨界區(qū)域，這一速度相當于低速。此時，縱搖和垂蕩都比較緩和，甲板干燥。不產(chǎn)生砰擊。（ 2 ） 超臨界區(qū)域當諧搖波長心大于抵火缺時，該船處于超臨界區(qū)域，船舶的縱搖和垂蕩中等。這相當于 中速 貨船在小波中航行，或快艇頂著中等海浪航行的

19、情況。但在大浪中一般商船難以達到這么高的速度。（ 3 ） 臨界區(qū)域當諧搖波長入介于船長和最大能量波長幾 utew 之間時，該船處于臨界區(qū)域。此時，船舶 的 縱搖和垂蕩都非常嚴重，可能出現(xiàn)強烈的拍底和上浪。所有船舶都有可能處于臨界區(qū)域。 為了減 輕搖蕩，須避開臨界區(qū)域，其有效的方法是將船速降低到保持舵效的速度。根據(jù)以上臨界狀態(tài)的劃分，我們可以根據(jù)遭遇的波浪要素來判斷頂浪航行時船舶的搖蕩情況。4. 減輕縱搖的措施在船舶縱搖周期與遭遇周期相等，即 TP/TEA 1時，船舶將發(fā)生縱向諧搖。由于船舶縱搖慣性矩、阻尼力矩和穩(wěn)性高度都比較大，故船舶在波浪的作用下產(chǎn)生的縱搖擺幅比橫搖擺 幅要小， 縱傾角一般不

20、超過最大波而角?？v向諧搖的擺幅取決于波長與船長之比、波向角和 船型等因素。船舶自由縱搖周期與船長有關(guān)。實際上，調(diào)整自由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。知識點 6 ： 垂蕩運動1. 垂蕩周期船舶垂蕩周期可用下列近似公式估算:T = 2Ayd（ 2-12 ）式中：TH 船舶垂蕩周期 （ s ） ；d船舶平均吃水 （m）。船舶垂蕩周期和縱搖周期很接近，后者稍大于前者。一般有77?>TP5Ht勺關(guān)系o且27P2. 減輕垂蕩的措施在船舶縱搖周期與遭遇周期相等，即 TH/TEA1 時，船舶將發(fā)生垂蕩諧振。由于垂蕩運動時對水運動的阻尼很大，則

21、重力垂蕩使運動衰減很快。由式 （ 2-12 ） 可見，船舶自由垂蕩周期與吃水有關(guān)。實際上，調(diào)整船舶自由垂蕩周期是不可能的，故一般采取調(diào)整遭遇周期，即調(diào)整船速和（或）航向的措施來減小垂蕩振幅。綜上所述， 船舶在波浪中的搖蕩取決于船舶自由搖擺周期與波浪遭遇周期的相互關(guān)系， 一般情況下船舶的橫搖周期大于縱搖周期，縱搖周期略大于垂蕩周期，橫搖周期的大小約為 縱搖周期或垂蕩的兩倍。航行中減輕船舶橫搖、縱搖和垂蕩幅度的有效操縱措施是改變船速和（或）改變航向。比較來看，橫搖的危害最大，且當船舶橫向受浪時，這種危害性將進一 步增大，特別是發(fā)生橫搖諧振或大幅度橫搖時，將危及船舶的安全，嚴重時可能導致船舶傾覆。因

22、此，當船舶遭遇巨浪時，應盡可能避免橫向受浪。2.5.3 大風浪中航行時所道受的危害知識點 1 ： 頂浪或偏頂浪的危害船舶在頂浪或偏頂浪航行時，遭遇周期要比順浪或偏順浪時短，遭遇頻率也比較高，英產(chǎn)生的危害主要表現(xiàn)在拍底、螺旋槳空轉(zhuǎn)、甲板上浪等。1. 拍底 在激烈的縱搖和垂蕩中，當船首升起后在下落過程中與波浪表而的向上運動相撞擊時產(chǎn) 生的現(xiàn)象，稱為拍底。它使船首底部，甚至在整個首垂線后 1/4 船長區(qū)域和波浪表而發(fā)生沖 擊，進而產(chǎn)生巨大的應力，嚴重時將導致船首部位結(jié)構(gòu)受損。舶底時船體發(fā)生劇烈的振動。 船舶是否發(fā)生拍底及其嚴重程度取決于波長與船長之比、船舶載重狀態(tài)、船速，以及船型等 因素。（1） 波

23、長：當公1,即波長與船長接近時容易產(chǎn)生劇烈的拍底。海上的波長一般在80? 140m 之間，因此，如果船長在這個范用內(nèi)，則易發(fā)生舶底：反之，大型船舶船長較大， 不易 發(fā)生拍底。（2）吃水： /公V5%,即吃水與船長之比值小時易產(chǎn)生拍底。一般空船時拍底嚴重， 吃水為 2/3 以上滿載吃水時不易發(fā)生拍底。（3）船速：當傅汝德數(shù)尸尸P /傅二0. 14? 0.21范圍內(nèi)時，容易產(chǎn)生拍底。（ 4 ） 船型：方形系數(shù)及棱形系數(shù)大的船，拍底沖擊力也大。 U 型船首比 V 型船首遭受拍 擊的次數(shù)多，強度也大。產(chǎn)生拍底的條件是上述幾個因素的綜合影響結(jié)果，單獨一個或兩個因素不一泄能引起船舶產(chǎn)生拍底。綜上所述，為了

24、減少拍底，一般采取如下措施：保持船首吃水大于 1/2 滿載吃水；避免 縱搖和垂蕩的諧振；減速，保持船速在FA 嗣二 o. i 左右。2. 甲板上浪打在甲板上的海水可看作是自由液而對穩(wěn)性的影響， 嚴寒時還有結(jié)冰的危險。 同時浪的 作用還會使甲板設備、上層建筑直接遭受破壞。特別是裝有甲板貨時，易造成貨物移動，危 及船舶的 安全。甲板上浪的程度與干舷高度、船速及相對波高（H3/L）等因素有關(guān)。船舶干舷越低，船速越高，波高越大，甲板上浪也越嚴重。為了減少甲板上浪，一般首先采取降低船速的措施；其次是適當調(diào)整船舶航向。3. 螺旋槳空轉(zhuǎn)劇烈的縱搖和垂蕩會使螺旋槳的一部分或全部周期性地露出水而，發(fā)生螺旋槳空轉(zhuǎn)

25、現(xiàn)象，俗稱打空車?？辙D(zhuǎn)時，螺旋槳效率顯著下降，船速下降，螺旋槳、軸系和船體產(chǎn)生很大的震 動，同時使它們受到很大的沖擊應力，隨時有可能受損?？沾瑺顟B(tài)更容易產(chǎn)生螺旋槳空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。為了減輕螺旋槳空轉(zhuǎn)現(xiàn)象和防止槳葉等受損 , 應保持槳葉沒入水中 20% ? 30% 螺旋槳直 徑，壓載船舶的吃水差以 1.5? 2.0 為宜。肖出現(xiàn)螺旋槳空轉(zhuǎn)時，可及時調(diào)整航向和船速以減輕船舶搖蕩。知識點 2 ： 順浪或偏順浪的危害船舶在順浪或偏順浪的海況下航行其主要危險運動有沖浪和打橫、穩(wěn)性降低、諧搖等等, 簡要介紹如下：1. 沖浪和打橫船舶位于波峰的前部時， 可能被波浪加速而騎在波鄴上， 這種現(xiàn)象類似于沖浪運動員位 于波

26、峰之前的情況，故稱為“沖浪”現(xiàn)象。當船舶發(fā)生沖浪時，波浪力的作用可能使船舶發(fā) 生航向突變，即發(fā)生所謂“打橫”現(xiàn)象，使船舶遭受橫浪的作用而產(chǎn)生突發(fā)性橫傾，嚴重時有船舶傾覆的危險。當船速在波浪傳播方向上的分量約等于波浪“相速度”時，這時的船速較高，船舶將被 波浪加速而發(fā)生沖浪和打橫現(xiàn)象。一般認為這時的船速8 兀 （ V 單位為 kn, L 單位為 m ） , 故稱英為發(fā)生沖浪或打橫現(xiàn)象的臨界速度。在臨界速度以下有一個區(qū)域，其船速范用為： 1.4 JTvvvi.gjZ, 在該速度范用內(nèi)盡管不大可能發(fā)生沖浪或打橫，但可能發(fā)生較大的縱蕩運動，英危險程度與沖浪或打橫幾乎相同，故稱這個區(qū)域為 '&#

27、39; 臨界區(qū)域”。在臨界區(qū)域內(nèi)， 船舶穩(wěn)性明顯降低，且這種穩(wěn)性降 低的持續(xù)時間較長。2. 橫穩(wěn)性降低當船舶位于波U 金時， 由于排水體積的減小， 將使橫穩(wěn)性降低。 英降低程度與船型有關(guān)。 穩(wěn)性的降低量基本上與有義波高成正比。當 ？ 2時，且波高很大時，船舶可能完全喪失橫穩(wěn)性。這種情況下，順浪和偏順浪時尤其危險，這是因為遭遇周期較長，即船舶在波U 金處 的時間較長，也就是說，穩(wěn)性降低的時間變長了。3. 諧搖運動當船舶自由橫搖周期與波浪遭遇周期一致（ TE5R） 時，將加大橫搖擺幅。順浪和偏 順浪航行時，橫穩(wěn)性處于臨界狀態(tài)，故橫搖周期變長，可能發(fā)生這種橫搖諧搖運動。4. 大幅度橫搖當遭遇周期約等

28、于船舶自由橫搖周期的一半，即TRST的，將可能發(fā)生不穩(wěn)壓的大幅度的橫搖運動。這種橫搖可能發(fā)生在遭遇周期較短的頂浪航行中。在順浪和偏順浪的情況下 , 特別是在 船舶初穩(wěn)性高度較小，即自由橫搖周期較長時，也可能會發(fā)生這種現(xiàn)彖。5. 組合危險船舶在順浪和偏順浪中的運動十分復雜， 英運動是三維六自由度的， 上述各種因素或危 險現(xiàn)象都可能同時或先后發(fā)生，如甲板浸水、甲板上浪并滯留在甲板上或由于貨物移動而增 大橫傾力 矩等，都可能使船舶處于危險之中，嚴重時造成傾覆。當船速在波浪傳播方向上的分呈 : 接近波浪群速度時，一般群速度為群波主波相速度的 1/20 這時的船速較低，船舶將受到巨浪的連續(xù)沖擊，遭遇這種

29、連續(xù)的巨浪沖擊的最大波高可達有義波高的 2 倍。這時，上述穩(wěn)性降低，諧搖運動、不穩(wěn)立橫搖或綜合危險現(xiàn)象都可能 發(fā)生，進而可能 產(chǎn)生導致船舶傾覆的危險。知識點 3 ： 順浪或偏順浪避免危險的方法IMO 海上安全委員會在1995 年 10 月 19 日提出了一份建議 ， 以 707 號通函（ MSC/Circ.707 ）進行發(fā)布。該通函對船舶在順浪和偏順浪航行中避免危險情況的操縱方法提出了一些建議,這些建議對保證船舶安全具有促進作用。但該建議中特別指出：該操作指南絕對不是確保安全的標準。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情況同時發(fā)生時，即使船舶在非危險區(qū)域也可能是不安全的，因此，船

30、長應確保船舶保持良好的穩(wěn)性狀態(tài)，謹慎駕 駛。MSC/Circ. 707 對船舶不同船速下的危險范用以矢量圖的形式表示，并提出了避免危險局面的指導意見。該指導適用于各種船舶在波向角為 135。 ? 180 。范用內(nèi)的順浪或偏順浪的情況。建議采取下列操縱措施避免發(fā)生危險：1. 防止沖浪和打橫的措施將船速降低至 1.8、憶以下，則可避免沖浪和打橫。但如果船速在1.4、足 1.8 施范由 內(nèi)如 果船舶仍發(fā)生較大的搖擺，搖擺周期增大是船舶橫搖幅度增大的重要標志。為了避免危 險，應進 一步降低船速，即不但要避開“沖浪區(qū)域”，還要避開“臨界區(qū)域”。2. 防止巨浪連續(xù)沖擊的措施當平均波長大于0.8 L、有義波

31、高大于0. 04L,且船舶的上述危險現(xiàn)象較為顯著時，應注 意 不要使船舶進入 '' 危險區(qū)域”。當遭遇周期約為波浪周期的 2 倍（約 1.5? 2. 8 ） 時，一般 認為船 舶位于危險區(qū)內(nèi)。當船舶位于該危險區(qū)域時，應降低船速以避免巨浪的連續(xù)抨擊。為了避免船舶位于危險區(qū)域，也可采取改變航向的描施。但是，航向的改變量不宜過大， 否 則可能對船舶穩(wěn)性產(chǎn)生不利影響。適當降低船速及較小的航向變化相結(jié)合，是安全操縱船舶的有效措施之一。3. 避免諧搖和大幅度橫搖如前所述，當時，船舶將發(fā)生諧搖。據(jù)有關(guān)資料，當TE/TRAV2時，將發(fā)生 大幅度橫搖。因此，船舶不但要避免發(fā)生諧搖，而且要避免大幅

32、度橫搖。遭遇周期莊為 S7的函數(shù)，利用 這一關(guān)系，我們知道船舶是否會發(fā)生諧搖或大幅度橫搖。上述可見，為避免以上嚴重情況船舶需要減速，但應注意的是，船速也不宜過低，無論如何要確保船舶在大風浪中保持航向的最低航速。4. 流程圖及其應用（ 1 ） 已知參數(shù)L -垂線間長公"p （m）:B船寬（m）:d 一一船舶吃水（ m ） :GM 初穩(wěn)性高度（ m） 。（ 2 ） 估計或計算參數(shù)V 一 船舶的實際速度（ kn ） ,以適當?shù)姆椒ü烙媽嶋H船速。P 一一波浪遭遇角（°） , 即前述波向角。可通過視覺觀察的方法獲得。一般風向與浪 向基 本相同。若海上能見度不良，雷達影像可顯示波雌的船

33、舶方向。X 平均波長 （ m ） °可通過視覺觀測并與本船長度對比獲得波長，或通過雷達測量波峰之間的距離獲得波長。T 一平均波浪周期 （ s ） o 使用秒表測量海而上浪花的起伏運動周期。在一泄時間內(nèi) 測量 "次， 將時間被 " 除， 得出平均波浪周期。 在已知波長的情況下， 也可通過計算獲得平均波浪周期，即 T= 0.8A 。TR 船舶自由橫搖周期 （ s ） 。它取決于船舶裝載情況。可使用秒表在船舶裝卸貨離港后在平靜的海而上測量船舶的橫搖周期。也可利用公式'r=2CBI K滴進行估算。TE 遭遇波周期 （s） ,可使用秒表測量船舶在波浪中的縱搖周期獲得

34、，也可通過 TE=X/ （c+Vcosi ） , c=X/rit 算獲得。7/1/3 有義波高 （ m ） 。1. 5.4 大風浪航行的準備工作知識點 1 ： 大風浪航行的準備工作航行中的船舶應經(jīng)常處于適航狀態(tài)。當預測到將有大風浪來臨時，必須采取相應措施。 查并保證做好下列工作：2. 保證水密（1） 檢查甲板開口封閉的水密性，必要時進行加固。（2）檢查各水密門是否良好，不需用的一律關(guān)閉拴緊。（ 3 ） 將通風口關(guān)閉，并加蓋防水布。（ 4 ） 天窗和艙窗都要蓋好，并旋緊鐵蓋。（ 5 ） 錨鏈管蓋好，防止海水灌進錨鏈艙。3. 排水暢通（1） 檢查排水管系、抽水機、分路閥等，保證處于良好工作狀態(tài)。（

35、2）清潔污水溝（井），保證黃蜂巢暢通。（ 3 ） 甲板上的排水孔應保持暢通。4. 綁牢活動物（ 1 ） 吊貨設備、主錨、備錨，舷梯、救生艇筏以及一切未固泄的甲板物件都要綁牢。（ 2 ） 散裝貨及燒煤要扒平。（ 3 ） 各水艙及燃油艙應盡可能注滿或抽空，以減少自由液而。（4）艙內(nèi)或甲板裝有重件貨物時，應仔細檢查加固，必要時加固綁扎。5. 做好應急準備（ 1 ） 保證駕駛臺和機艙、船首、舵機室在緊急情況下通信聯(lián)系暢通。（ 2 ） 檢查應急電機、天線、舵設備等處于良好狀態(tài)。（ 3 ） 保證消防和堵漏設備隨時可用。（ 4 ） 保證人身安全，如拉扶手繩、甲板鋪砂等。（5）加強全船巡視檢查，勤測各液體艙及

36、污水溝等。6. 空船壓載空船在大風浪中有很多不利之處，例如：風壓增大了傾側(cè)力矩，保向性下降，拍底增大，空轉(zhuǎn)加劇，失速嚴重，易發(fā)生橫搖諧振等等。為確保航行安全，應進行適當?shù)膲狠d，以提高 船 舶抗風浪的能力和改善船舶的性能?？沾瑝狠d量可參考下列數(shù)字：夏季：為夏季滿載排水雖 : 的 50% ；冬季：為夏季滿載排水量的 53% ；在吃水差方而，既要防止空轉(zhuǎn)，又要減輕舶底，一般以尾傾吃水差 1. 5 ? 2. 0m 較為理想。2.5.5 大風浪中的操船方法及其注意事項知識點1：“存航法如果在航線上遭遇頂浪或偏頂浪（波向角為300。？ 060° ）,則可采用“后航行方法。頂浪或偏頂浪航行時，波浪

37、與船的相對速度較大，波浪對船體造成較大的沖擊，嚴重時，造成大幅度橫搖、甲板大量上浪以及拍底、螺旋槳空轉(zhuǎn)等。頂浪航行一般要降低船速和調(diào)整航向，以減輕搖擺幅度。廣大海員總結(jié)的“存航法在實踐中證明是行之有效的。即適當調(diào)整船速，以船首一舷10c? 30。的受浪角航行一段距離后再改為船首另一舷10。 ? 30。的受浪角的航行方法。其中航向和船速的調(diào)整以減小船舶搖擺幅度為準?！胺液椒瓤梢员ＷC一泄的航速，又可以 減輕船舶的搖擺幅度。它適用于耐波性較好的中、大型船舶，特別是大型集裝箱船舶。對于 小型船舶或經(jīng)不起波浪沖擊的船舶，宜改用“漂滯”方法。知識點 2 ： 滯航如果船舶在頂浪航行時經(jīng)不起波浪沖擊， 則可

38、采用“滯航”方法。 即以能保持航向的最低船速將風浪放在船首2? 3 個羅經(jīng)點 （波向角為 20 。 ? 30 。 ） 的方位上迎浪 （或頂浪） 前進的 方法。這時的船舶實際上是處于緩進或不進，甚至是微退的狀態(tài)。而隨著風向的改變需將航 向不斷地進行調(diào)整。這種方法可以緩解波浪對船舶的沖擊和甲板上浪， 使船滯留在原地附近， 以等待海況的 好轉(zhuǎn)。對于下風側(cè)海域不大充裕，船長較長，船舶干舷較高的船采用此法較為有利：大風浪 中為放救生艇可采用此操船法。滯航中要根據(jù)風浪的情況選擇最佳的風浪舷角，以減輕船舶 的搖擺幅度。并根據(jù)風浪的變化及時調(diào)整航速，保證有足夠的舵效，以免船舶“打橫”。知識點 3 ： 順浪如果

39、在航線上遭遇順浪或偏順浪 （波向角為 120 。 ? 240° ） ,則可采用“順浪”方法。 即 以船尾部受浪前進的方法，稱為“順浪”。順浪航行時，波浪與船的相對速度較小，可以大大減輕波浪對船體的沖擊。滯航中經(jīng)不起波浪襲擊的船舶，可改用順航。順浪航行的船舶可 以保持相當?shù)乃俣?，有利于擺脫大風浪海域或臺風中心。但要注意，如前所述，當平均波長大于0.8 L、有義波高大于0. 04L,且船速V58惠 時，則極易發(fā)生沖浪及打橫等危險情況，波長遠小于或遠大于船長時，船舶搖擺都能得到緩和。因此，當遇到順浪航行的危險情況時， 應果斷地減速或小量地調(diào)整航向， 并選擇船尾方 向 1? 2 羅經(jīng)點 （波

40、向角為 160 。 ? 170 ?；?190 。 ? 200。）的受浪角航行。尾突出、 舵而積較小的船， 在順浪中不易保持航向， 可采用在船尾拖曳英他物件 （如大 纜等）來提高保向性。知識點 4 ： 漂滯船舶主機停I 匕隨風浪漂流的狀態(tài)，稱為漂滯。從動力學上講，漂滯中，波浪對船體的沖 擊力大為緩解，甲板上浪不多。但是，嚴格來講，漂滯不是一種操縱方法，它是船舶的一種 被動漂浮狀態(tài)。在大風浪中，只要主機和舵機不出現(xiàn)故障，極少采用主動停車進行漂滯的操縱方法，如前所述，主動停車將使船舶在波浪中處于失控狀態(tài)，船舶極易處于橫浪狀態(tài)，很難預料船舶將會發(fā)生的危險情況，歷史上也有由于船舶在大風浪中失去動力而傾覆

41、沉沒的事故。因此，船舶一般不主動采取“漂滯”。但船體老舊的船舶，為減少波浪對船體的沖擊, 應主動采取漂滯的操船法。 不得不采用此操船法時， 應保證船舶具有良好的水密性和較大的 復原力矩。當船舶在大風浪中主機發(fā)生故障而被動停車之后，關(guān)鍵是采取措施避免船舶處于橫向受 浪狀態(tài)，如將錨鏈送出一左的長度，盡可能使船舶處于頂浪或偏頂浪狀態(tài)，以等待救援。知識點 5 ： 大風浪中掉頭船舶在大風浪中由頂浪轉(zhuǎn)為順浪或反之，都要進行掉頭操縱。在整個掉頭操縱過程中， 其遭遇周期隨著航向改變而發(fā)生變化，當船舶轉(zhuǎn)至橫浪時，若旋回引起的橫傾與波浪造成的 橫傾相位一致時，則過大的橫傾將危及船舶的安全。而且橫向受浪還容易出現(xiàn)橫搖諧振，掉頭時間越長，出現(xiàn)橫搖諧振的幾率越高。 就更增加了這種危險。 因此， 必須嚴格掌握掉頭時 機， 控制掉頭時間，避免操舵引起的橫傾與波浪引起橫傾的相位相同，謹慎地進行操縱。1. 掉頭操縱時機海浪大小的變化是有規(guī)律的，一般情況下，連著三四個大浪之后，會接七八個小浪，俗稱三大八小。要利用這個規(guī)律，選擇在海面較平靜的時機進行掉