船舶操縱基礎(chǔ)知識 課件

1、國家級精品課程船舶操縱 第一章 船舶操縱性能上海海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王 忠第一章 船舶操縱性能 第一節(jié) 船速與主機(jī)功率一、阻力和推力（一）船舶阻力船舶阻力按其形成的性質(zhì)可分為空氣阻力和水阻力，按其特征又可分為基本阻力R0和附加阻力R兩部分，即 R=R0+R 基本阻力由摩擦阻力Rf、渦流阻力Re和興波阻力Rw組成，后兩者通常也稱為剩余阻力Rr也即壓差阻力。1、摩擦阻力Rf ：船體對水運(yùn)動時，由于水的粘性，在船體周圍水和船體濕表面之間產(chǎn)生的阻力。它的大小取決于船體的濕水面積、船體的粗糙度和船速，與船體濕表面面積成正比，與航速的次方成正比?？傋枇Φ?0%80%左右。 第一章 船舶操縱性能 2、興波阻力

2、RW ：沿船體首尾方向由于興波而構(gòu)成壓力差所產(chǎn)生的阻力稱為興波阻力。興波阻力RW約與航速的46次方成正比。隨著船速的提高，興波阻力所占比重將增大。 3、渦流阻力Re ：船體表面形狀急劇變化處產(chǎn)生渦流，這種渦流形成的阻力稱為渦流阻力。該阻力與船體的形狀和對水流的位置有關(guān)，所以又稱為形狀阻力。它的大小與航速的平方成正比。渦流阻力一般不足總阻力的10%，船型優(yōu)良的船可控制在5%以下。 低速船 中速船 高速船 Rf 70 50 35 Re 2015 10 Rw 1035 55第一章 船舶操縱性能 4、附加阻力由污底阻力Rs、附體阻力RA、空氣阻力Ax和 洶濤阻力Rh組成。(1)污底阻力Rs ：水下船體

3、生銹及海洋生物附著其上而增 加的阻力稱污底阻力。出塢3個月內(nèi)該阻力不考慮，3 個月后每月遞增3%, 6個月后每月遞增6%。(2)附體阻力RA ：指由于舵、舭龍骨及軸包架等附體對水 運(yùn)動而增加的一部分阻力。與附體大小有關(guān)。(3)空氣阻力Ax ：指空氣作用于水面上的船體及上層建而 產(chǎn)生的阻力。與相對風(fēng)速有關(guān)，占總阻力的24。 (4)洶濤阻力Rh ：船舶在風(fēng)浪中航行，由于風(fēng)、浪的作用 及船身的劇烈搖擺運(yùn)動而產(chǎn)生的阻力。與波高有關(guān)。第一章 船舶操縱性能 （二）推力1、推進(jìn)器 FPP（fixed pitch propeller） 螺旋槳 CPP（controllable pitch propeller）

4、 推進(jìn)器 平旋槳 VSP（cycloidal propeller） 明輪（paddle wheel） 噴水器（jet propulsion） 單槳船的螺旋槳按其旋轉(zhuǎn)方向又可分為右旋式和左旋式兩種,大多數(shù)商船均采用右旋式 。雙槳船的螺旋槳按其旋轉(zhuǎn)方向可分為外旋式和內(nèi)旋式兩種 ，一般FPP雙槳船多采用外旋式，而CPP雙槳船則多采用內(nèi)旋式。 第一章 船舶操縱性能 2、螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩推力:水對螺旋槳的反作用力在船首方向的分量就是推 船前進(jìn)的推力T。 吸入流排出流螺旋槳流螺旋槳流吸入流范圍較寬、流速較慢、流線平行排出流范圍較窄、流速較快、流線螺旋第一章 船舶操縱性能 螺旋槳產(chǎn)生推力和轉(zhuǎn)矩的基本原理V

5、p2nrURdTdQdLdDdPakT=gw KT nD4 (N)MQ=gwKQ nD5 (Nm) 第一章 船舶操縱性能 3、滑失和滑失比(1)滑失S：螺距P與進(jìn)程hp之差，稱滑失S，即S=P-hp， 螺旋槳理論上應(yīng)能前進(jìn)的速度nP與螺旋槳實(shí)際對水 速度Vp之差，稱為滑失速度，也可稱為真滑失S，即： S=nP-Vp(2)滑失比Sr: 滑失與螺距之比，稱為滑失比Sr?；蚨x 為滑失速度與理論上可以前進(jìn)的速度nP之比。即: Sr=P-hp/P=1-hp/P 或 Sr=np-Vp/np=1-Vp/nP 若不考慮螺旋槳盤面處的伴流速度，而以船速Vs代 替上述各式中的VP，則分別稱為虛滑失S和虛滑失比

6、Sr即： S=np-Vs Sr=np-Vs/np=1-Vs/nP第一章 船舶操縱性能 4、滑失與推力的關(guān)系(1)轉(zhuǎn)速一定時，滑失越大，滑失比越高，推力越大。(2)轉(zhuǎn)速一定時，船速越低，滑失比越大，推力越大。(3)船速不變時，提高轉(zhuǎn)速，滑失比增大，推力也將增大。(4)Sr1 船舶前進(jìn)，螺旋槳反轉(zhuǎn)，或船舶后退，螺旋槳正轉(zhuǎn)(6)Sr1船舶前進(jìn)（或后退）速度較高，螺旋槳反轉(zhuǎn)（或正轉(zhuǎn)）速度越高(7)Sr=1 船舶速度、伴流速度與槳的進(jìn)速為零當(dāng)Vp=nP時,Sr=0,則在該轉(zhuǎn)速n時螺旋槳產(chǎn)生推力趨于零；而當(dāng)Sr越高，螺旋槳產(chǎn)生的推力就越大。第一章 船舶操縱性能二、主機(jī)功率（一）最大持續(xù)輸出功率 主機(jī)在平臺

7、試驗(yàn)時由測功器在飛輪端測得的最大有效功率，又稱銘牌功率或額定功率。用MCR表示。（二）約定最大持續(xù)輸出功率 船上實(shí)際使用的最大持續(xù)功率，該功率和轉(zhuǎn)速均低于額定功率，一般用SMCR或CMCR表示。SMCR是90% MCR ；CMCR是85% MCR，通常稱為服務(wù)功率。（三）過載輸出功率指可供短時間使用的超過約定最大持續(xù)功率的輸出功率，約為105%-110%MCR。（四）倒車輸出功率指倒車時的最大輸出功率,約為40%-60%MCR。第一章 船舶操縱性能三、推進(jìn)的功率名稱和推進(jìn)效率（一）推進(jìn)功率名稱1、機(jī)器功率MHP柴油機(jī)用BHP，汽輪機(jī)用SHP，蒸汽機(jī)則用IHP表示。 主機(jī)指示功率IHP ： 是主

8、機(jī)在氣缸內(nèi)產(chǎn)生的功率。軸功率SHP或制動功率BHP：軸功率是指由曲軸輸出端測得的功率，也就是主機(jī)有效功率MHP。由于軸上的負(fù)荷有使主機(jī)制動的趨勢，故軸功率又稱制動功率。2.推進(jìn)器收到功率DHP：是指主機(jī)傳遞至主軸尾端，通過船尾軸管提供給螺旋槳的功率。3.推力功率THP：是指推進(jìn)器獲得收到功率后，產(chǎn)生推船行進(jìn)的功率。它等于推進(jìn)器發(fā)出的推力T和推進(jìn)器的進(jìn)速VP的乘積，即T H P=TVP 第一章 船舶操縱性能4.船舶有效功率EHP船舶有效功率是指船舶克服阻力R而保持一定船速VS所消耗的功率，它等于船舶阻力與船速的積，即 E H P=RVS （二）推進(jìn)效率1.傳遞效率C：DHPMHP，稱為傳送功率。

9、該值通常為。中機(jī)型船該值約為；尾機(jī)型船該值約為。2.推進(jìn)系數(shù)Ct：EHPMHP，稱為推進(jìn)系數(shù), 也稱推進(jìn)效率。該值一般為。也就是說，主機(jī)發(fā)出的功率變?yōu)榇巴七M(jìn)有效功率后損失將近一半。3.推進(jìn)器效率P：EHPDHP，稱為推進(jìn)器效率，該值約為。第一章 船舶操縱性能四、船速（一）船速的分類1.額定船速：在額定功率和額定轉(zhuǎn)速的條件下，船舶所能達(dá)到的靜水中航速，即為該船的額定船速。2.海上船速 ：主機(jī)的海上常用功率通常為額定功率的85%90%；相應(yīng)的海上常用轉(zhuǎn)速則為額定轉(zhuǎn)速的93%97%。主機(jī)在海上常用輸出功率和海上常用轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時，在深水中航行所得到的靜水船速即為海上船速。3.港內(nèi)船速：主機(jī)以港內(nèi)功率和

10、轉(zhuǎn)速在深水中航行的靜水船速即為港內(nèi)船速。轉(zhuǎn)速最高約為海上常用轉(zhuǎn)速的70%80%。4.經(jīng)濟(jì)船速：以節(jié)約燃料消耗、降低營運(yùn)成本、提高營運(yùn)效率為目的，根據(jù)航線條件等特點(diǎn)而采用的船速稱為經(jīng)濟(jì)船速。 第一章 船舶操縱性能（二）測速1.測定條件1)測速時的主機(jī)輸出功率分別定為額定功率的2/4、3/44/4、11/10（過載）；海面狀況良好時可追加1/4額定功率的條件。2)船舶吃水以滿載狀態(tài)最為理想。通常油輪應(yīng)為滿載狀態(tài)，不能以滿載狀態(tài)試驗(yàn)的貨船應(yīng)為壓載狀態(tài)，螺旋槳的槳轂所處的水深應(yīng)超過倍的螺旋槳直徑。3)測試水域應(yīng)足夠廣闊、平靜、風(fēng)流影響甚小，來往船舶較少。水深以不影響船舶阻力為準(zhǔn)，例如VLCC應(yīng)在4d以

11、上的水深中進(jìn)行，而高速貨船則應(yīng)需在10d以上的水深中進(jìn)行測速（d為船舶實(shí)際吃水）。第一章 船舶操縱性能2.測速方法1)疊標(biāo)法：利用專用測速水域中設(shè)置的具有一定距離S（13n mile）的兩組平行疊標(biāo)，測定船舶以垂直于疊標(biāo)方位的航向駛過兩組疊標(biāo)線所用的時間才來求出船速的方法，即疊標(biāo)法。2)拋板法：該測試方法簡單，且不受潮流影響，但當(dāng)有風(fēng)時會受到表層流的影響。3)定位法：通過無線電波定位或GPS（包括DGPS）定位，利用所得到的精確船位來求取船速。中型以下船舶可采用疊標(biāo)法和拋板法測試船速，而超大型船舶則多在外海沿岸的深水域中采用定位法來測定。 第一章 船舶操縱性能第二節(jié) 舵的性能一、舵力及舵力轉(zhuǎn)船

12、力矩（一）舵力PN=576.2 ARVR2sinXP=（0.195+0.305 sin）b PPLPDPNPTO第一章 船舶操縱性能（二）舵力轉(zhuǎn)船力矩1.航行中 船舶操某一舵角后，舵葉上將產(chǎn)生正壓力PN，其支點(diǎn)為船舶重心G，所以PN產(chǎn)生的轉(zhuǎn)船力矩為M=PN =L/2cos M=kARVR2 sinL/2cos=1/4kLARVR2sin2PNL/2lG第一章 船舶操縱性能2.系泊時船速為零，但一旦螺旋槳正轉(zhuǎn)，其排出流作用在舵葉上，同樣會產(chǎn)生正壓力PN，只是支點(diǎn)要視具體情況而言。若采用甩尾離泊時，則支點(diǎn)在船首，舵力轉(zhuǎn)船力矩為： M = PNLcos （Ia= Lcos ） laG第一章 船舶操縱

13、性能二、影響舵力大小的因素（一）船尾舵的舵力1.舵與船體間的相互干擾舵與船體之間的相互干擾，將使船尾舵的舵力比單獨(dú)舵的舵力提高約20%30%。船尾的鈍材越大，舵與船尾越近，間隙越小，增加越明顯。2.伴流的影響單車單舵船因伴流影響，其舵力將降至單獨(dú)舵舵力的一半以下，即伴流大約可使舵力下降60%左右。對于雙車船，舵力也將下降50左右。 3.螺旋槳排出流的影響對單車單舵船而言，有利影響可以抵消伴流的不利影響。 第一章 船舶操縱性能（二）使舵力減小的流體現(xiàn)象1.失速現(xiàn)象流經(jīng)舵背面的水流從舵的后緣之前嚴(yán)重地與舵的背面剝離，從而出現(xiàn)強(qiáng)渦時，舵升力系數(shù)CL驟然下降，這種現(xiàn)象稱作失速現(xiàn)象。出現(xiàn)失速現(xiàn)象時的舵角

14、S稱為失速舵角或臨界舵角。在敞水單獨(dú)舵的情況下，失速角一般為20o左右。SCLO第一章 船舶操縱性能2.空泡現(xiàn)象當(dāng)使用大舵角或舵的前進(jìn)速度相當(dāng)大時，特別是舵的剖面形狀之前端的曲率較大時，當(dāng)舵的背流面壓力下降至或接近于該溫度下的汽化壓力時，在舵的背流面將產(chǎn)生空泡現(xiàn)象（cavitation），使該處的舵表面與水的接觸發(fā)生阻斷，流體的連續(xù)性遭到破壞，從而使升力減小。但空泡現(xiàn)象不像失速現(xiàn)象那樣顯著。3.空氣吸入現(xiàn)象在舵葉表面吸入空氣、產(chǎn)生渦流，使舵力下降的現(xiàn)象，稱為空氣吸入現(xiàn)象（aeration）。在舵接近水面或部分露出水面且船速較高的情況下，容易發(fā)生此現(xiàn)象。第一章 船舶操縱性能（三）舵的尺度、形狀等

15、因素對舵力的影響1.舵葉展弦比的影響（=h/b; =h/AR）展弦比越大，小舵角時的升力越大，有利于運(yùn)用小舵角操船。否則相反。一般船舶配舵的展弦比為范圍內(nèi)。2.舵的外形及剖面形狀的影響流線型舵阻力比平板舵阻力小20。3.舵面積的影響舵壓力與舵面積成正比 （舵面積系數(shù)=AR/Ld 100%)一般萬噸海船（單槳單舵） 在之間，拖船在之間。第一章 船舶操縱性能第三節(jié) 螺旋槳的致偏作用一、單螺旋槳橫向力（一）沉深橫向力（SWT)又稱側(cè)壓力或水面效應(yīng)橫向力產(chǎn)生原因：螺旋槳上槳葉露出水面或空氣卷入。2.后果：以右旋單車船為例，進(jìn)車時，該力推尾向右，使船首向左偏轉(zhuǎn)；倒車時使船首向右偏轉(zhuǎn)。左旋式單車船的偏轉(zhuǎn)方

16、向相反。 QdQuSWT正車倒車右旋單車船第一章 船舶操縱性能3.影響沉深橫向力的因素（1）沉深比：當(dāng)h/D時，槳葉距水面較深，空氣不易吸入，該力很??；當(dāng)h/D G P F（3）大?。汉４篏=3 -15 Gmax=20 漂角越大 回轉(zhuǎn)圈越小 回轉(zhuǎn)性越好PFAGGAFO第一章 船舶操縱性能2.船舶轉(zhuǎn)心P（1）定義：由船舶旋回曲率中心O點(diǎn)作船舶首尾線的垂線，垂足點(diǎn)P即為轉(zhuǎn)心。（2）特性： 轉(zhuǎn)心處的漂角為零 轉(zhuǎn)心處無橫移速度 轉(zhuǎn)心為自轉(zhuǎn)軸（3）轉(zhuǎn)心P 的位置： 進(jìn)入定常旋回時， 轉(zhuǎn)心P約在船首柱 后1/31/5船長處 PFAGGAFO首動一尺，尾動一丈第一章 船舶操縱性能 船舶轉(zhuǎn)心位置與流速、流向

17、、回轉(zhuǎn)方向的關(guān)系 順流轉(zhuǎn)向： 逆流轉(zhuǎn)向：PPGGPP轉(zhuǎn)心位置與拖船的作用位置的關(guān)系PPGGPP第一章 船舶操縱性能3.旋回速降（1）原因：斜航阻力、舵力的縱向分力、慣性離心力的縱向分力以及推進(jìn)器效率降低。（2）影響因素：DT/L越小，Vt/Vs越小，速降愈劇烈 。 根據(jù)Davidson2 3 4 5 6 70.90.80.70.60.50.4DT/LppVt/Vs一般萬噸船可降速40% -50%大型船舶可降速60%。旋回性越好，速降越明顯 第一章 船舶操縱性能4.旋回橫傾（1）原因：舵壓力橫向力Py、水動壓力橫向力Ry、慣性離心力橫向力Qy（2）過程：先內(nèi)傾后外傾（3）大?。阂话阖洿瑵M舵旋回時

18、的外傾在靜水中可達(dá)3o5o左右 ，最大外傾角一般為定常外傾角的倍 。（4）外傾角大小的估算 ： tanc =Vt2GB / gGMR 式中：Vt：定常旋回切線速度（m/s）；R：定常旋回半徑（m）； g：重力加速度（m/s2）；GM：初穩(wěn)性高度（m）； GB：重心浮心間距（m） 第一章 船舶操縱性能（5）措施：A.在適當(dāng)增大初穩(wěn)性高度的同時，采取措施減小自由液面影響，防止貨物移動；B.降低船速，緩慢操舵，用較小舵角進(jìn)行旋回，以增大旋回半徑；C.選擇使風(fēng)浪作用力矩與回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最大外傾力矩錯開的時機(jī)操舵；D.旋回中若已出現(xiàn)較大外傾角而危及船舶安全時，切忌急速回舵或急操反舵，而應(yīng)逐漸降速，同時逐漸減

19、小所用舵角。 第一章 船舶操縱性能5.旋回時間 （1）定義： 旋回時間是指船舶旋回360所需的時間。（2）影響因素： 它與旋回初始船速、排水量有密切關(guān)系。排水量大，旋回時間增加；船速提高，旋回時間縮短。（3）大?。?一般萬噸船快速滿舵旋回的時間約為6min，而超大型船舶的旋回時間則幾乎要增加一倍。第一章 船舶操縱性能三、影響旋回圈大小的因素（一）方型系數(shù)Cb Cb較小的瘦形高速船（Cb）較Cb較大的肥大型船（Cb）旋回性差得多。即Cb越大，旋回性越好。（二）水線下側(cè)面積 首有球鼻或船尾削尖的船，旋回圈較??； 尾有鈍材或船首削尖的船，旋回圈就大。（三）舵面積比 （AR/Lppd） AR/Lppd

20、大，旋回圈減小 。（四）吃水d 吃水d大的船進(jìn)距、橫距、旋回初徑有所增加，反移則 有所減小。第一章 船舶操縱性能（五）縱傾1.對于Cb的船舶，首傾每增加1%船長，旋回初徑便可減小10%左右。2.對于Cb的船舶，尾傾每增加1%船長，旋回初徑將增加3%左右。（六）橫傾1.低速時，向低舷側(cè)旋回，旋回圈??；2.高速時，向高舷一側(cè)旋回，旋回圈小。（七）舵角1.舵角15隨著舵角的增大，旋回初徑緩慢減小。第一章 船舶操縱性能（八）操舵時間操舵時間長，進(jìn)距將直接受其影響而變大，橫距所受影響較小，而旋回直徑幾乎不受影響。（九）船速1.商船速度范圍內(nèi)，船速對旋回初徑的影響卻很小。2.航進(jìn)中減速旋回時，旋回圈將增大

21、；相反，船舶在靜止中或低速中加車進(jìn)行旋回，旋回圈將減小 。（十）淺水由于淺水中阻力明顯增大，轉(zhuǎn)船力矩下降，因此，旋回圈在其他條件相同時隨著水深的變淺而逐漸增大。當(dāng)H/d 0時，t則et/T0，轉(zhuǎn)頭角速度K，而船舶定常旋回時的切線速度Vt與的關(guān)系是：Vt = R，故R = Vt / = Vt / K。因此：K值越大，則定常旋回角速度越大，旋回半徑也就越小，船舶的旋回性越好；反之，K值越小，船舶旋回性越差。所以稱K為船舶旋回性指數(shù)。 第一章 船舶操縱性能2.由 = K（1-et/T）可知設(shè)t =T： 則 = K（1-et/T）= K（） 0.63 K T值表示操舵后，船舶對舵角響應(yīng)的時間滯后的一種

22、 指數(shù)。在數(shù)值上等于操舵后船舶旋回角速度達(dá)到0.63 K所需的時間。 K0.63KTt = K(1-e )-t/T第一章 船舶操縱性能結(jié)論：（1）T為正值，則T值越小，et/T趨于零的速度就越快，船舶進(jìn)入定常旋回也就越快，即船舶追隨性越好，航向穩(wěn)定性亦好。（2）T值越大，追隨性就差，航向穩(wěn)定性差。（3）T為負(fù)值，則船舶不具備航向穩(wěn)定性。（三）K、T指數(shù)的無因次化與數(shù)值范圍 1.無因次化的目的（1）便于比較不同種類船舶或同一船舶不同狀態(tài)下的操縱性 ；（2）便于計(jì)算。 第一章 船舶操縱性能2.無因次化公式 KKL/VsTTVs/L3.船舶具備一般操縱性的K、T值范圍：滿載貨船：L100m150m，

23、K，T滿載油船：L150m250m，K，T4.影響K、T值的因素（1）舵角增大K、T同時減??；（2）吃水增大K、T同時增大；（3）水深變淺K、T同時減??；（4）尾傾增加K、T同時減小。（5）Cb、L/B增大K、T增大。第一章 船舶操縱性能（四）K、T指數(shù)在實(shí)際操船中的應(yīng)用1.旋回圈部分要素的求算（1）定常旋回半徑R和定常旋回直徑D R = Vs/K= L/K D = 2R = 2 Vs / K= 2 L / K （2）心距Re ： Re = Vs （T + t1 / 2）（3）進(jìn)距Ad ： Ad = Re + R = Vs （T + t1 / 2）+ Vs / KAdRRe第一章 船舶操縱性能

24、2.改向中船舶的轉(zhuǎn)頭慣性角的估算航行中的船舶操某一舵角實(shí)施改向，船舶的轉(zhuǎn)頭角速度達(dá)到某一定值后操正舵，船首將繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)頭慣性角為： = T3.推算新航向距離 DNC= Re+BC =Vs(T+ t1 /2)+Rtan C/2計(jì)算時應(yīng)注意單位統(tǒng)一：旋回時初速Vs單位為m/sK單位為1/sT與t1單位為s所操舵角單位為弧度GBCCA1DCA2 C/2OReR第一章 船舶操縱性能4.用K、T指數(shù)對船舶操縱性的分類及比較A型：T小K大，旋回性、追隨性均好。拖輪、漁輪、集裝箱班輪，屬此類船舶。B型：T小K小，旋回性差、追隨性好。淺吃水或空載狀態(tài)的船屬此類船舶。C型：T大K大，旋回性好、追隨性差。超大

25、型油輪屬此類船舶。D型：T大K大，旋回性、追隨性均差。舵面積比較小的船舶、瘦型船均屬此類。AdDTOK小、T大K大、T大K小、T小K大、T小ABCD第一章 船舶操縱性能第六節(jié) 船舶航向穩(wěn)定性與保向性一、航向穩(wěn)定性的概念船舶在受外界干擾取得轉(zhuǎn)頭角速度,當(dāng)干擾消失后，在保持正舵的條件下，船舶所受的轉(zhuǎn)頭阻矩對船舶轉(zhuǎn)頭運(yùn)動的影響使船舶轉(zhuǎn)頭運(yùn)動如何變化的性質(zhì)。(一）靜航向穩(wěn)定性（商船不具備）1、位置穩(wěn)定性2、方向穩(wěn)定性第一章 船舶操縱性能(二）動航向穩(wěn)定性1、定義：動航向穩(wěn)定性指的是當(dāng)外界干擾消失后，船舶在不用舵糾正的情況下，能盡快地穩(wěn)定于新航向的性能。也即船舶直線穩(wěn)定性。2、型態(tài) ：原航向新航向第一章

26、 船舶操縱性能二、船舶航向穩(wěn)定性的判別（一）根據(jù)航向穩(wěn)定性指數(shù)T判別tT0T值較大T值較小oT0,且T值越小，航向穩(wěn)定性越好；T0,且T值越大，航向穩(wěn)定性越差；T0,船舶不具備航向穩(wěn)定性。（二）根據(jù)船舶線型系數(shù)判斷船型系數(shù)Cb/L/B小，船舶瘦長，航向穩(wěn)定性好船型系數(shù)Cb/L/B大，船舶肥短，航向穩(wěn)定性（三）直航延時試驗(yàn)測得正舵時，首向偏航達(dá)5度的延續(xù)時間取得平均每分鐘偏航角度第一章 船舶操縱性能（四）直航操舵試驗(yàn)取得航向穩(wěn)定后，5min內(nèi)維持直航所操的平均舵角和操舵次數(shù)。在正常天氣下，操舵角度在2-3度以內(nèi)，每分鐘次數(shù)不多于10-12次為好。（五）回舵操縱試驗(yàn)測定船舶航向不穩(wěn)定回線環(huán)高度右（

27、+）左（-） 、不穩(wěn)定回線環(huán)高度不穩(wěn)定船舶穩(wěn)定船舶第一章 船舶操縱性能三、船舶保向性 （一）定義：是指船舶在風(fēng)、浪、流等外力作用下，由操舵水手（或自動舵）通過羅經(jīng)識別船舶首搖情況，并通過操舵抑制或糾正首搖使船舶駛于預(yù)定航向的能力。（二）影響船舶保向性的因素1、船型：方型系Cb較小，長寬比L/B較大的瘦削型船舶，回轉(zhuǎn)時阻矩較大，航向穩(wěn)定性較好，保向性較好；肥胖型船則較差。2、水線下船體側(cè)面積形狀：水線下側(cè)面積在船尾分布較多的船舶，如船首較為削進(jìn)、船尾有較大鈍材的船舶，其航向穩(wěn)定性較好，保向性也較好；而裝有球鼻首的船將使其保向性降低。第一章 船舶操縱性能3、載態(tài)：輕載較滿載時的航向穩(wěn)定性好，保向性

28、也好；尾傾較首傾時保向性好。但在受強(qiáng)風(fēng)影響時，船舶空載或輕載時的受風(fēng)面積大，故保向性會下降。4、船速：對同一艘船舶而言，船速越高，保向性越好。5、舵角：隨著舵角的增加，船舶的保向性將得到明顯改善。尤其對于超大型油輪常需使用大舵角才能保向。6、舵面積比：舵面積越大，航向穩(wěn)定性越好，保向性越好。7、其他因素：水深變淺、污底增加，將使航向穩(wěn)定性變好，保向性提高；順風(fēng)、順流航行將使航向穩(wěn)定性變差，保向性下降。第一章 船舶操縱性能第七節(jié) 舵效一、舵效的概念（一）定義：船舶在各種不同的狀態(tài)下，用舵設(shè)備操縱船舶所表現(xiàn)的綜合效果。是指運(yùn)動中的船舶操一定舵角后，使船舶在一定時間、一定水域內(nèi)所獲得的轉(zhuǎn)頭角的大小。

29、 舵效好：正舵的穩(wěn)向性；小舵角的保向性； 一般舵角的改向性；大舵角的回轉(zhuǎn)性（二）舵效指數(shù)K/T：K/T是角加速度系數(shù)，在數(shù)量上表示每改變1舵角所能給出的角加速度量，反映了舵的控向能力的大小，因此又稱為舵效指數(shù)或應(yīng)舵指數(shù)。舵效指數(shù)K/T大，則舵效好；反之，則舵效差。第一章 船舶操縱性能（三）諾賓指數(shù)P：舵對船舶運(yùn)動的控向能力的大小，也可以體現(xiàn)在操舵后的轉(zhuǎn)向效果上。諾賓指數(shù)表示操 舵后船舶移動一倍船長時，單位舵角引起的轉(zhuǎn)頭角大小，也稱轉(zhuǎn)向角度系數(shù)。 P=1/2 K/T二、影響舵效的因素（一）舵角：舵角增大時，K、T同時減小，但K/T卻反而增大，因此增加舵角可有效地提高舵效。（二）舵面積比舵面積比越

30、大，則K增加，T減小，K/T增大，舵效變好。第一章 船舶操縱性能（三）舵速：舵速越大，舵效越好。（四）舵機(jī)性能：電動液壓舵機(jī)性能較好，舵來得快，回得也快，易把定；蒸汽舵機(jī)來得慢，回得快，容易把定；電動舵機(jī)來得快，回得慢，不易把定。（五）排水量：排水量增大，轉(zhuǎn)動慣量增大，舵效變差。滿載大船港內(nèi)操縱起轉(zhuǎn)遲鈍，停轉(zhuǎn)不易，因此宜早用舵，早回舵，用較大舵角。（六）縱傾和橫傾：首傾時，航向穩(wěn)定性下降，舵效變差；適量尾傾舵效較好。高速航行中的船舶存在橫傾時，向有橫傾側(cè)轉(zhuǎn)向時舵效較差。（七）其他因素：順風(fēng)、順流時舵效比頂風(fēng)頂流時差；淺水中舵效較深水中差。第一章 船舶操縱性能第八節(jié) 船舶變速運(yùn)動性能一、船舶啟動

31、性能（一）定義：船舶在靜止?fàn)顟B(tài)中開進(jìn)車，直至達(dá)到與主機(jī)輸出功率相應(yīng)的穩(wěn)定船速所需的時間和航進(jìn)的距離。（二）估算式： to/Roo/Ro（三）經(jīng)驗(yàn)值：滿載船 s約為船長的20倍；壓載船 s約為滿載船的1/2-2/3，即為船長的1013倍。第一章 船舶操縱性能二、船舶減速性能（一）定義：船舶以一定常速度（全速或半速）行駛中停止主機(jī)，至船舶對水停止移動所需的時間和滑行的距離。通常以船速降至維持舵效的最小速度作為計(jì)算所需時間和船舶航進(jìn)距離的標(biāo)準(zhǔn)。萬噸級船舶取2kn，超大型船舶取3kn。（二）估算式： t o /Ro(1/V-1/Vo)o /Roln (Vo/ V)（三）經(jīng)驗(yàn)值：船舶以常速前進(jìn)，主機(jī)停車

32、達(dá)到余速2Kn時，一般貨船 s為820倍船長，VLCC大于20倍船長。第一章 船舶操縱性能（四）Topley船長提出的經(jīng)驗(yàn)估算式 S = 0.024 CV0式中： C為船速減半時間常數(shù)（船舶停車后船速每遞減一 半所需的時間），單位為min；V0為船舶停車時初速，單位為kn。C值隨船舶排水量不同而不同，C值越小，減速越快。 三、倒車制動性能（一）定義：船舶在全速前進(jìn)中開后退三，至船舶完全對水停止移動所需的時間和滑行的距離，又稱緊急停船距離或最短停船距離。第一章 船舶操縱性能（二）估算式：1、Lovett式估算式： t 0/R002/R02、緊急停船距離經(jīng)驗(yàn)估算式： s CVkts式中： Vk：倒

33、車時船速（kn） ts：倒車使用時間（s） C：緊急停船距離系數(shù)，一般貨船取， 大型油輪?。淮笮陀洼喨鐣r間按分（min）計(jì)算，也可按下式求取緊急停船距離 ： s = 16 Vktms CVktsVs(m/s)ts(s)dt第一章 船舶操縱性能3、低速航進(jìn)時倒車沖程及沖時的估算 s =1/2WKX/gTPV0 ts=WVX/gTPV0式中： s：倒車沖程（m）； ts：所需時間（s）； g：重力加速度（2）；W：船舶排水量（t）； Kx：船舶前進(jìn)方向虛質(zhì)量系數(shù)，VLCC或肥大型船舶 可取。 TP：螺旋槳倒車?yán)Γ╰），估算時可用TP拉 （后退倒車功率）來估算； V0：船舶倒車時船速（m/s） 第

34、一章 船舶操縱性能（三）經(jīng)驗(yàn)值： DWT 主 機(jī) 最短停船距離 10 000t 柴油機(jī)68L 50 000t 柴油機(jī)810L 100 000t 汽輪機(jī)1013L 150 000200 000 汽輪機(jī)1316L（四）船舶倒車制動軌跡： DL，制動橫距RH，制動縱距，制動偏航角第一章 船舶操縱性能（五）影響緊急停船距離的主要因素 1、主機(jī)倒車功率、換向時間（1）主機(jī)倒車功率越小，緊急停船距離越大。此外，單位排水量功率（MCR/DWT）越小，緊急停船距離越大，這就是大型船倒車功率較小型船舶大，但緊急停船距離一般較大的原因所在。（2）主機(jī)換向時間越短，緊急停船距離越小。主機(jī)換向時間因主機(jī)類型不同而不同

35、，一般從前進(jìn)三到后退三換向所需時間蒸汽機(jī)船約需6090s；內(nèi)燃機(jī)船約需90120s；汽輪機(jī)船約需120180s。另外，內(nèi)燃機(jī)倒車功率占常用功率的比例也較汽輪機(jī)為高。 第一章 船舶操縱性能2、推進(jìn)器種類與定距槳相比，調(diào)距槳只需改變螺旋槳的螺距角便可達(dá)到換向目的。由于它換向時間短，可在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大乃至最大的倒車?yán)?，故緊急停船距離較短。若其他條件相同，一般CPP船的緊急停船距離約為FPP船的60%80%。目前新出現(xiàn)的懸掛式推進(jìn)裝置（POD），由于可360旋轉(zhuǎn)，故其緊急停船性能更佳。3、排水量在船速和倒車?yán)ο嗤瑫r，排水量越大，緊急停船距離越長。通常壓載時的停船沖程約為滿載時的80%，而倒車沖程

36、約為滿載時的40%50%左右。第一章 船舶操縱性能4、船速若其他條件相同，船速越大，緊急停船距離越大。5、外界條件（1）順風(fēng)流時緊急停船距離增大；反之則減小。（2）淺水中船舶阻力增加，緊急停船距離略有減小。（3）船體污底船體污底嚴(yán)重，則阻力增加，船舶緊急停船距離將相應(yīng)減小。第一章 船舶操縱性能（六）各種制動方法的適用范圍第一章 船舶操縱性能第九節(jié) 實(shí)船操縱性試驗(yàn)一、旋回試驗(yàn)（一）試驗(yàn)?zāi)康模簻y定船舶旋回圈，求得船舶的旋回諸要素，包括進(jìn)距、橫距、旋回初徑、旋回直徑、滯距、旋回時間等，以便評價(jià)船舶旋回的迅速程度和所需水域的大小。（二）試驗(yàn)要求：通常是在試驗(yàn)速度條件下，直進(jìn)中分別向左、右兩舷操滿舵進(jìn)行

37、旋回，直至船首向角變化360(有風(fēng)流輕微影響時應(yīng)為540)時，測定其旋回圈。也可根據(jù)實(shí)際工作需要，測定不同載況（滿載、半載、壓載）、不同船速（全速、半速、低速）、不同舵角（10、15、20、35）情況下向左和向右的旋回資料。第一章 船舶操縱性能（三）旋回試驗(yàn)過程1、在預(yù)定的航線上保持船舶直航并穩(wěn)定航速。2、測量船舶的初始參數(shù)，如船速、初始航向角、初始舵角以及螺旋槳的初始轉(zhuǎn)速等。3、發(fā)出操舵口令，以盡可能快的轉(zhuǎn)舵速度操舵至規(guī)定舵角。4、從轉(zhuǎn)舵開始，船首向角變化了1、5、15、30、60、90以及以后每隔30分別記下對應(yīng)的時間、航速、船位、轉(zhuǎn)頭角、橫傾角及螺旋槳轉(zhuǎn)速。5、當(dāng)船首向角變化達(dá)到360以后，正舵并改為直進(jìn)狀態(tài)。6、根據(jù)上述觀測數(shù)據(jù)，并對風(fēng)流引起的漂移進(jìn)行修正后在大比例尺海圖上連續(xù)繪出各個船位點(diǎn)，并把它們圓滑地連結(jié)為曲線，便可量出旋回圈各要素。第一章 船舶操縱性能（四）測定旋回圈軌跡的方法1、使用GPS，尤其是DGPS定位測旋回圈。該法操作方便，精確度高，是目前測定旋回圈、慣性及測速的首選方法。2、使用航向、