第三章 外界因素對(duì)操船的影響 第一節(jié)風(fēng)的影響-新

1、 順利地操縱船舶，首先要熟悉和掌握船舶的順利地操縱船舶，首先要熟悉和掌握船舶的操縱性能，并對(duì)船舶的車、舵、錨、纜以及拖船操縱性能，并對(duì)船舶的車、舵、錨、纜以及拖船加以正確地使用，同時(shí)還應(yīng)充分地考慮外界環(huán)境加以正確地使用，同時(shí)還應(yīng)充分地考慮外界環(huán)境因素如因素如風(fēng)、流、淺水和岸壁風(fēng)、流、淺水和岸壁等的影響，對(duì)這些外等的影響，對(duì)這些外界環(huán)境因素的影響趨利避害地加以運(yùn)用。本章將界環(huán)境因素的影響趨利避害地加以運(yùn)用。本章將重點(diǎn)討論風(fēng)、流、淺水、岸壁等對(duì)操船的影響以重點(diǎn)討論風(fēng)、流、淺水、岸壁等對(duì)操船的影響以及船舶之間相互的影響。及船舶之間相互的影響。 第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響 風(fēng)對(duì)船舶操縱

2、的影響可以簡(jiǎn)單地概括為風(fēng)對(duì)船舶操縱的影響可以簡(jiǎn)單地概括為順順風(fēng)快、頂風(fēng)慢，漂移之外還偏轉(zhuǎn)風(fēng)快、頂風(fēng)慢，漂移之外還偏轉(zhuǎn)。要分析船。要分析船舶在風(fēng)中的漂移和偏轉(zhuǎn)規(guī)律，首先必須掌握舶在風(fēng)中的漂移和偏轉(zhuǎn)規(guī)律，首先必須掌握船舶在風(fēng)中所受的風(fēng)力、風(fēng)力轉(zhuǎn)船力矩、水船舶在風(fēng)中所受的風(fēng)力、風(fēng)力轉(zhuǎn)船力矩、水動(dòng)力和水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩。動(dòng)力和水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩。 風(fēng)力風(fēng)力( (指風(fēng)對(duì)船舶產(chǎn)生的作用力指風(fēng)對(duì)船舶產(chǎn)生的作用力) )的大小與的大小與風(fēng)速、風(fēng)舷角、船體水線以上的受風(fēng)面積風(fēng)速、風(fēng)舷角、船體水線以上的受風(fēng)面積及及形狀等有關(guān)。形狀等有關(guān)。 一、風(fēng)動(dòng)力一、風(fēng)動(dòng)力1、風(fēng)動(dòng)力大小風(fēng)動(dòng)力大小 式中：式中： Va相對(duì)風(fēng)速；相對(duì)風(fēng)速；

3、 Aa 水線以上船體正面積；水線以上船體正面積； Ba水線以上船體側(cè)面積；水線以上船體側(cè)面積； Ca風(fēng)動(dòng)力系數(shù)。其大小主風(fēng)動(dòng)力系數(shù)。其大小主要隨風(fēng)舷角要隨風(fēng)舷角變化：當(dāng)變化：當(dāng)=0、180時(shí)為最??；當(dāng)時(shí)為最??；當(dāng)=3040或或140160時(shí)達(dá)最大；當(dāng)時(shí)達(dá)最大；當(dāng)=90時(shí)較小。時(shí)較小。 是一個(gè)近于是一個(gè)近于馬鞍形馬鞍形的曲線。的曲線。)sincos(21222aaaaaaBAVCFGaFaLbpAMa第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響a=0.30.8LAaBaCa風(fēng)動(dòng)力系數(shù)；風(fēng)動(dòng)力系數(shù)；當(dāng)當(dāng):=0、180時(shí)為最?。粫r(shí)為最?。划?dāng)：當(dāng)：=3040或或140160時(shí)時(shí)達(dá)最大；當(dāng)達(dá)最大；當(dāng)=90

4、時(shí)較小。時(shí)較小。 是一個(gè)近于是一個(gè)近于馬馬鞍形鞍形的曲線。的曲線。第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響2、風(fēng)動(dòng)力方向風(fēng)動(dòng)力方向 BaAa 故風(fēng)動(dòng)力方向與船舶首尾線的夾角總故風(fēng)動(dòng)力方向與船舶首尾線的夾角總大于風(fēng)向與船舶首尾線的夾角大于風(fēng)向與船舶首尾線的夾角 3、風(fēng)動(dòng)力作用點(diǎn)、風(fēng)動(dòng)力作用點(diǎn): A 當(dāng)當(dāng)90時(shí)，時(shí)，A在在G之前；當(dāng)之前；當(dāng)=90時(shí)，時(shí)，A在在G附近；附近； 當(dāng)當(dāng)90時(shí)，時(shí)，A在在G之后。尾機(jī)型船比滿載時(shí)更靠前。之后。尾機(jī)型船比滿載時(shí)更靠前。二、風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩二、風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩 1）當(dāng)尾離泊時(shí)，以首部為支點(diǎn)：）當(dāng)尾離泊時(shí)，以首部為支點(diǎn)：2）當(dāng)處于漂航狀態(tài)時(shí)，以重心為支點(diǎn)：）當(dāng)處于

5、漂航狀態(tài)時(shí)，以重心為支點(diǎn)：sinaFMaasin)(aLFMGaa第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響三、水動(dòng)力三、水動(dòng)力1、水動(dòng)力大小水動(dòng)力大小 式中：式中： Vw水對(duì)船的相對(duì)流速；水對(duì)船的相對(duì)流速； L 船舶水線長(zhǎng)；船舶水線長(zhǎng)； d 船舶吃水；船舶吃水； Cw水動(dòng)力系數(shù)。可依水動(dòng)力系數(shù)?？梢榔瞧羌凹八钆c吃水之比水深與吃水之比查得。查得。 當(dāng)當(dāng) =90時(shí)達(dá)最大，約為時(shí)達(dá)最大，約為 =20或或160時(shí)水動(dòng)力的時(shí)水動(dòng)力的4倍倍。 LdVCFwwwa221FwLbpawGWMwaw=0.250.75L漂角漂角Cw水動(dòng)力系數(shù)水動(dòng)力系數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響2、水動(dòng)力方

6、向水動(dòng)力方向 船體水下正面積很小船體水下正面積很小 在在90左右左右3、水動(dòng)力作用點(diǎn)、水動(dòng)力作用點(diǎn)當(dāng)當(dāng) 90時(shí)，時(shí)，W在在G之前；當(dāng)之前；當(dāng) =90時(shí)，時(shí)，W在在G附近；附近；當(dāng)當(dāng) 90時(shí)，時(shí)，W在在G之后。尾機(jī)型船比滿載時(shí)明顯后移。之后。尾機(jī)型船比滿載時(shí)明顯后移。四、水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力距四、水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力距 1）當(dāng)尾離泊時(shí)，以首部為支點(diǎn)：）當(dāng)尾離泊時(shí)，以首部為支點(diǎn)：2）當(dāng)處于漂航狀態(tài)時(shí)，以重心為支點(diǎn)：）當(dāng)處于漂航狀態(tài)時(shí)，以重心為支點(diǎn)：sinwwwaFMsin)(wGwwaLFM第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響 五、風(fēng)致偏轉(zhuǎn)五、風(fēng)致偏轉(zhuǎn) 1、船舶靜止中受風(fēng)、船舶靜止中受風(fēng) 靜止中的船舶受風(fēng)，

7、最終靜止中的船舶受風(fēng)，最終將將轉(zhuǎn)至接近正橫受風(fēng)狀態(tài)轉(zhuǎn)至接近正橫受風(fēng)狀態(tài)，并向下風(fēng)漂移。并向下風(fēng)漂移。 油船油船和和尾機(jī)型尾機(jī)型船多保持船多保持正橫正橫 稍前受風(fēng)稍前受風(fēng)；客船客船多保持多保持正橫受風(fēng)正橫受風(fēng)； 而而一般貨船一般貨船往往尾吃水較深，往往尾吃水較深，船首受風(fēng)面積較大，多保持船首受風(fēng)面積較大，多保持風(fēng)來風(fēng)來自正橫略后。自正橫略后。GAWFaFw靜止中靜止中轉(zhuǎn)向橫風(fēng)轉(zhuǎn)向橫風(fēng)靜止中靜止中WAGFaFw轉(zhuǎn)向橫風(fēng)轉(zhuǎn)向橫風(fēng)第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響GAWFaFw前進(jìn)前進(jìn)中中方向不定方向不定前進(jìn)前進(jìn)中中WAGFaFw逆風(fēng)偏逆風(fēng)偏五、風(fēng)致偏轉(zhuǎn)五、風(fēng)致偏轉(zhuǎn)2、船舶前進(jìn)中受風(fēng)、船舶前進(jìn)

8、中受風(fēng) 正橫前來風(fēng)正橫前來風(fēng)：空船、慢速、尾空船、慢速、尾傾、首受風(fēng)面積大時(shí)，多為順風(fēng)偏。傾、首受風(fēng)面積大時(shí)，多為順風(fēng)偏。反之，滿載、快速、尾受風(fēng)面積大反之，滿載、快速、尾受風(fēng)面積大時(shí)，多為逆風(fēng)偏。時(shí)，多為逆風(fēng)偏。 風(fēng)速越低、航速越快、越近正風(fēng)速越低、航速越快、越近正橫受風(fēng)，橫受風(fēng)，逆風(fēng)偏逆風(fēng)偏傾向就越大。傾向就越大。 正橫后來風(fēng)正橫后來風(fēng)：船首逆風(fēng)偏。船首逆風(fēng)偏。船舶在航行中，斜頂風(fēng)比斜順風(fēng)易船舶在航行中，斜頂風(fēng)比斜順風(fēng)易于保向。于保向。 第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響GAWFaFw后退中后退中尾迎風(fēng)尾迎風(fēng)后退中后退中WAGFaFw五、風(fēng)致偏轉(zhuǎn)五、風(fēng)致偏轉(zhuǎn)3、船舶后退中受風(fēng)、船舶

9、后退中受風(fēng) 船舶后退中，在一定風(fēng)船舶后退中，在一定風(fēng)速下當(dāng)船有一定的退速時(shí)，速下當(dāng)船有一定的退速時(shí)，船船尾迎風(fēng)偏尾迎風(fēng)偏，正橫前來風(fēng)比正橫正橫前來風(fēng)比正橫后來風(fēng)顯著，左舷來風(fēng)比右舷后來風(fēng)顯著，左舷來風(fēng)比右舷來風(fēng)顯著。來風(fēng)顯著。 退速較低時(shí)退速較低時(shí)，船的偏轉(zhuǎn)，船的偏轉(zhuǎn)基本上與靜止時(shí)情況相同，并基本上與靜止時(shí)情況相同，并受到倒車橫向力的影響，受到倒車橫向力的影響，船尾船尾不一定迎風(fēng)。不一定迎風(fēng)。尾迎風(fēng)尾迎風(fēng)綜上所述，船舶在風(fēng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，可以歸納為船舶在風(fēng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，可以歸納為:(1) 船舶在靜止中或船速接近于零時(shí)，船舶將順風(fēng)偏轉(zhuǎn)至接船舶在靜止中或船速接近于零時(shí)，船舶將順風(fēng)偏轉(zhuǎn)至接近風(fēng)舷角近風(fēng)

10、舷角100左右向下風(fēng)漂移。左右向下風(fēng)漂移。 (2) 船舶在前進(jìn)中，正橫前來風(fēng)：慢速、空船、尾傾、船首船舶在前進(jìn)中，正橫前來風(fēng)：慢速、空船、尾傾、船首受風(fēng)面積較大的船舶，船首順風(fēng)偏轉(zhuǎn)；快速、滿載、首受風(fēng)面積較大的船舶，船首順風(fēng)偏轉(zhuǎn)；快速、滿載、首傾、船尾受風(fēng)面積較大的船舶，船首將迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)；正橫傾、船尾受風(fēng)面積較大的船舶，船首將迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)；正橫后來風(fēng)，船舶將呈現(xiàn)極強(qiáng)的迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)性。后來風(fēng)，船舶將呈現(xiàn)極強(qiáng)的迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)性。(3) 船舶在后退中，在一定風(fēng)速下并有一定的退速時(shí)，船尾船舶在后退中，在一定風(fēng)速下并有一定的退速時(shí)，船尾迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)。這就是我們通常所說的尾找風(fēng)現(xiàn)象迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)。這就是我們通常所說的尾找風(fēng)現(xiàn)象(s

11、tern to wind)，正橫前來風(fēng)比正橫后來風(fēng)顯著，左舷來風(fēng)比右舷，正橫前來風(fēng)比正橫后來風(fēng)顯著，左舷來風(fēng)比右舷來風(fēng)顯著；退速極低時(shí)，船舶的偏轉(zhuǎn)與靜止時(shí)的情況相來風(fēng)顯著；退速極低時(shí)，船舶的偏轉(zhuǎn)與靜止時(shí)的情況相同，并受倒車橫向力的影響，船尾不一定迎風(fēng)。同，并受倒車橫向力的影響，船尾不一定迎風(fēng)。第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響六、風(fēng)致漂移六、風(fēng)致漂移1、船舶停于水上的漂移速度、船舶停于水上的漂移速度 船舶靜止中受風(fēng)，最終將保持正橫附近受風(fēng)，并勻速向下風(fēng)漂移。此時(shí)，正橫受風(fēng)時(shí)的風(fēng)力和向下風(fēng)漂移時(shí)產(chǎn)生的水動(dòng)力應(yīng)保持平衡，即：FaFa = = FwFw a空氣密度，為空氣密度，為0.125k

12、gs2m4； w水密度，水密度，104.5kgs2m4； Ca正橫風(fēng)正橫風(fēng)90時(shí)的風(fēng)力系數(shù)，可時(shí)的風(fēng)力系數(shù)，可 取取1.20； Cw橫流橫流90時(shí)的水動(dòng)力系數(shù)，可取時(shí)的水動(dòng)力系數(shù)，可取0.95；dLBVVwlaay041. 0第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響一般大型船舶空載時(shí)：一般大型船舶空載時(shí)： 空載時(shí)：空載時(shí)：Ba/(Ld)1.8Ba/(Ld)1.8 滿載時(shí)：滿載時(shí)：滿載時(shí)：滿載時(shí)：Ba/(Ld)0.8Ba/(Ld)0.8 2、船舶航行中的漂移速度、船舶航行中的漂移速度小小 sVyyeVV4 . 1ayVV201空載ayVV301滿載第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響七、

13、強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限七、強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限 船舶正橫附近或稍后受風(fēng)時(shí)，保向最為困船舶正橫附近或稍后受風(fēng)時(shí)，保向最為困難。難。 船舶斜頂風(fēng)時(shí)的保向性較斜順風(fēng)時(shí)要好。船舶斜頂風(fēng)時(shí)的保向性較斜順風(fēng)時(shí)要好。 提高航速、增加壓舵角、采取斜頂風(fēng)等提提高航速、增加壓舵角、采取斜頂風(fēng)等提高保向性。高保向性。 前進(jìn)中的船舶，在強(qiáng)風(fēng)中將出現(xiàn)迎風(fēng)性偏轉(zhuǎn)，為保向航行需向下風(fēng)舷壓某一舵角，以抵消迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)合力矩的作用。壓舵后有時(shí)可以有效地保向，有時(shí)卻不能，這種差異不僅僅取決于相對(duì)風(fēng)速，而且與相對(duì)風(fēng)向(風(fēng)舷角)及船速有密切的關(guān)系。如圖是某油船在強(qiáng)風(fēng)中分別用15、35舵角壓舵時(shí)的可保向界限曲線。曲線以下的區(qū)域?yàn)榭杀Ｏ蚍秶?/p>

14、曲線越處于較低位置，越不容易保向；曲線上方的區(qū)域?yàn)椴豢杀Ｏ蚍秶?，在舵角?5的可保向曲線的上方區(qū)域內(nèi)，即為不能憑操舵保向的范圍。 由圖可知： 1)風(fēng)舷角風(fēng)舷角60120時(shí)，曲線位置較時(shí)，曲線位置較低，可保向范圍小。低，可保向范圍小。這說明當(dāng)風(fēng)來自船舶正橫附近時(shí)，風(fēng)速只要達(dá)到船速的數(shù)倍，就將出現(xiàn)即使操滿舵也難以保向的情況。 2)當(dāng)相對(duì)風(fēng)向逐漸向首、尾靠攏時(shí)，曲線當(dāng)相對(duì)風(fēng)向逐漸向首、尾靠攏時(shí)，曲線位置升高，可保向范圍擴(kuò)大位置升高，可保向范圍擴(kuò)大。這說明隨著風(fēng)向向首、尾靠攏，滿舵也無法保向的情況，僅出現(xiàn)于更高的風(fēng)速船速比情況下。 3)船首附近來風(fēng)時(shí)的可保向曲線要比船尾船首附近來風(fēng)時(shí)的可保向曲線要比船

15、尾附近來風(fēng)時(shí)的曲線高得多。這說明船首斜附近來風(fēng)時(shí)的曲線高得多。這說明船首斜迎風(fēng)或迎風(fēng)時(shí)的保向性要比船尾斜迎風(fēng)或迎風(fēng)或迎風(fēng)時(shí)的保向性要比船尾斜迎風(fēng)或迎風(fēng)時(shí)的保向性好很多迎風(fēng)時(shí)的保向性好很多，其原因是當(dāng)船舶斜頂風(fēng)航行時(shí)，風(fēng)力轉(zhuǎn)船力矩和水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩的方向相反，風(fēng)致偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)相對(duì)要弱一些；而當(dāng)船舶斜順風(fēng)航行時(shí)，風(fēng)力轉(zhuǎn)船力矩和水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩方向相同，均使船舶產(chǎn)生迎風(fēng)偏轉(zhuǎn)，風(fēng)致偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)相對(duì)要更強(qiáng)一些，故斜頂風(fēng)時(shí)要較斜順風(fēng)時(shí)斜頂風(fēng)時(shí)要較斜順風(fēng)時(shí)容易保向。容易保向。 4)強(qiáng)風(fēng)中船舶保向性總的說來隨風(fēng)速的降強(qiáng)風(fēng)中船舶保向性總的說來隨風(fēng)速的降低而提高，隨船速的降低而降低，增大舵低而提高，隨船速的降低而降低，增

16、大舵角可提高保向性。角可提高保向性。 第第節(jié)節(jié) 對(duì)操船的影響對(duì)操船的影響一、水流對(duì)船速和沖程的影響一、水流對(duì)船速和沖程的影響在靜水船速和流速不變的條件下，順流航行時(shí)的對(duì)地船速比頂流航行時(shí)的實(shí)際對(duì)地船速大兩倍流速。當(dāng)流向與船舶的首尾向有一定的交角時(shí)，流速和靜水船速的合速度將使船向來流的相反一舷運(yùn)動(dòng)，船員通常稱之為流壓流壓。 頂流中，沖程較小頂流中，沖程較小，流速越大沖程越小；順順流中則沖程增大流中則沖程增大，因此在順流進(jìn)港時(shí)，針對(duì)停車后降速過程非常緩慢的特點(diǎn)，一方面應(yīng)及早停車淌航，另一方面應(yīng)及時(shí)地運(yùn)用倒車、拋錨或拖船進(jìn)行減速制動(dòng)。%80cdVTD第第節(jié)節(jié) 對(duì)操船的影響對(duì)操船的影響二、二、水流對(duì)舵

17、力和舵效的影響水流對(duì)舵力和舵效的影響 1流對(duì)舵力、舵效的影響 因此，船舶在均勻流中航行，當(dāng)保持轉(zhuǎn)速不變并使船對(duì)水的相對(duì)速度不變時(shí)，不論頂流或順流，舵葉對(duì)水的相對(duì)速度是保持不變的。在舵在舵角等條件相同時(shí)，頂流或順流時(shí)的舵力將角等條件相同時(shí)，頂流或順流時(shí)的舵力將保持不變，其舵力轉(zhuǎn)船力矩也是一樣的。保持不變，其舵力轉(zhuǎn)船力矩也是一樣的。 頂流時(shí)能在較短的距離上使船首轉(zhuǎn)過頂流時(shí)能在較短的距離上使船首轉(zhuǎn)過較大的角度較大的角度 (頂流時(shí)頂流時(shí),船舶具有較好的舵效船舶具有較好的舵效)第第節(jié)節(jié) 對(duì)操船的影響對(duì)操船的影響三、流對(duì)旋回的影響三、流對(duì)旋回的影響2流對(duì)旋回的影響 船舶在有流的水域中旋回掉頭的漂移距離，可

18、用下式估算： DdDd VcVct t8080 掉頭所需水域長(zhǎng)度旋回最大縱距掉頭所需水域長(zhǎng)度旋回最大縱距旋回掉旋回掉頭中的流致漂移距離頭中的流致漂移距離+ +安全余量安全余量 掉頭中的流致漂移距離順流時(shí)取+，頂流時(shí)取-。第第節(jié)節(jié) 對(duì)操船的影響對(duì)操船的影響四、流壓對(duì)船舶漂移的影響四、流壓對(duì)船舶漂移的影響五、彎曲水道水流的特點(diǎn)五、彎曲水道水流的特點(diǎn)第第節(jié)節(jié) 、受水域?qū)Σ俅挠绊懯芩驅(qū)Σ俅挠绊懸?、淺水效應(yīng)一、淺水效應(yīng) 1、虛質(zhì)量、虛慣矩增加、虛質(zhì)量、虛慣矩增加 2、興波發(fā)生變化、興波發(fā)生變化 3、船體下沉和縱傾發(fā)生變化、船體下沉和縱傾發(fā)生變化 4、航速下降、航速下降 5、舵效下降、舵效下降 6、旋回性能下降、航向穩(wěn)定性提高、旋回性能下降、航向穩(wěn)定性提高 7、沖程減小、沖程減小 二、淺水域航行的富余水深二、淺水域航行的富余水深 1 1、確定富余水深應(yīng)考慮的因素確定富余水深應(yīng)考慮的因素 2 2、確定富余水