第二章 車舵錨纜拖船在操船中運(yùn)用

第二章車、舵、錨、纜、拖船在操船中的運(yùn)用青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)技術(shù)學(xué)院第一節(jié)螺旋槳的作用船舶阻力和螺旋槳的推力主機(jī)功率和船速螺旋槳的致偏作用側(cè)推器的使用一、船舶阻力與螺旋槳的推力1.船舶阻力R船舶阻力R包括基本阻力R0和附加阻力△R兩部分R=R0+△R（1）基本阻力R0：基本阻力R0由摩擦阻力Rf、渦流阻力Re和興波阻力Rw構(gòu)成，后二者也被稱為剩余阻力或壓差阻力R0=

Rf

+Re

+

Rw一、船舶阻力與螺旋槳的推力①摩擦阻力Rf:船體對(duì)水運(yùn)動(dòng)時(shí)，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1.825次方成正比。約占總阻力的70%～80%左右。②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(duì)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%以下一、船舶阻力與螺旋槳的推力③興波阻力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4～6次方成正比。隨著船速的提高，興波阻力所占比重將增大。

當(dāng)吃水一定時(shí)，基本阻力R0與船速有關(guān)。船速較低時(shí)，摩擦阻力Rf占主導(dǎo)，基本阻力與船速近似線性變化；船速較高時(shí)，興波阻力Rw占主導(dǎo)，基本阻力隨船速的增加而急劇增加一、船舶阻力與螺旋槳的推力（2）附加阻力△R

：由污底阻力RF、附體阻力RA、空氣阻力RX和洶濤阻力RR四部分組成△R=RF+RA+RX+RR①污底阻力RF：水下船體生銹及海洋生物附著其上而增加的阻力稱污底阻力。②附體阻力RA：指由于舵、舭龍骨及軸包架等附體對(duì)水運(yùn)動(dòng)而增加的一部分阻力。與附體多少、大小有關(guān)。③空氣阻力RX：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(duì)風(fēng)速有關(guān)，占總阻力的2％～4％。

④洶濤阻力RR：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(dòng)而產(chǎn)生的阻力。與波高有關(guān)一、船舶阻力與螺旋槳的推力2.螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩（1）螺旋槳推力:水對(duì)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、流線旋轉(zhuǎn)一、船舶阻力與螺旋槳的推力2.螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩（2）滑失S:

螺旋槳理論上應(yīng)能前進(jìn)的速度nP與螺旋槳實(shí)際對(duì)水速度Vp之差（也可解釋為：螺距P與進(jìn)程hp之差，即S=P-hp）即：S=nP-Vp=nP-Vs(1-ωp) n-螺旋槳轉(zhuǎn)速 P-螺距 Vp-螺旋槳對(duì)水的實(shí)際速度 Vs-船對(duì)水速度 ωp-螺旋槳處的伴流系數(shù)一、船舶阻力與螺旋槳的推力2.螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩（3）滑失比Sr:滑失速度與理論上可以前進(jìn)的速度nP之比（也可解釋為：滑失與螺距之比，即Sr=P-hp/P）即：Sr=nP-Vp/nP=1-Vp/nP（4）虛滑失S’和虛滑失比Sr’:不考慮螺旋槳處伴流的影響，用船舶對(duì)水速度Vs代替螺旋槳對(duì)水的實(shí)際速度Vp。S’=nP-VsSr’=S’/nP=nP-Vs/nP一、船舶阻力與螺旋槳的推力2.螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩（5）滑失比對(duì)螺旋槳推力、轉(zhuǎn)矩和舵效的影響①螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩取決于螺旋槳的轉(zhuǎn)速和螺旋槳的滑失比②當(dāng)螺旋槳的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，船速越低，螺旋槳的滑失比就越大，螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩也就越大。當(dāng)船速為零，螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩達(dá)到相應(yīng)轉(zhuǎn)速中的最大值。③降低船速、增加主機(jī)轉(zhuǎn)速（提高滑失比）可以提高舵效④螺旋槳處的伴流增加時(shí)，滑失比增大，可以提高螺旋槳推力；但伴流降低了舵處的來流速度，因而會(huì)降低舵效⑤滑失越大，螺旋槳的推進(jìn)效率越低；注意避免使主機(jī)超負(fù)荷工作而損壞主機(jī)一、船舶阻力與螺旋槳的推力2.螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)充說明：虛滑失比是表征不同航行狀態(tài)下作用于螺旋槳負(fù)荷的參數(shù)，船舶在海上航行時(shí)，船上經(jīng)常用虛滑失比來計(jì)算船速，一般以百分?jǐn)?shù)表示滑失比。影響滑失的因素：滑失與船速有關(guān)，而船速與船舶的阻力有關(guān)，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越嚴(yán)重、遭受的風(fēng)浪越大，滑失也越大。二、主機(jī)功率和船速（一）主機(jī)功率分類機(jī)器功率(MachineryHorsePower)MHP指示功率（IndicatedHorsePower）IHP-蒸汽機(jī)制動(dòng)功率（BrakeHorsePower）BHP-內(nèi)燃機(jī)軸功率（ShaftHorsePower）SHP-汽輪機(jī)（螺旋槳）收到功率（DeliveredHorsePower）DHP推進(jìn)功率（ThrustHorsePower）THP=T?Vp有效功率（EffectiveHorsePower）EHP=R?VsVp:螺旋槳對(duì)水的實(shí)際速度，Vs:船對(duì)水的速度T:螺旋槳獲得“收到功率”后發(fā)出的推力，R:船舶定速航行的阻力二、主機(jī)功率和船速（二）各功率之間的關(guān)系傳遞效率：(螺旋槳收到功率)DHP/(機(jī)器功率)MHP—其值約為0.95~0.98推進(jìn)器效率：(有效功率)EHP/(螺旋槳收到功率)DHP—其值約為0.60～0.75推進(jìn)系數(shù)：(有效功率)EHP/(機(jī)器功率)MHP—該值約為0.5～0.7推進(jìn)系數(shù)=傳遞效率X推進(jìn)器效率二、主機(jī)功率和船速（三）船速的分類額定船速主機(jī)以額定功率和轉(zhuǎn)速在深水中航行的靜水船速；是船舶在深水中可以使用的最高船速。海上船速主機(jī)以海上常用功率和轉(zhuǎn)速在深水中航行的靜水船速為了留有一定的儲(chǔ)備，主機(jī)的海上常用功率通常定為額定功率的90％,主機(jī)的海上轉(zhuǎn)數(shù)通常定為額定轉(zhuǎn)數(shù)的96～97％經(jīng)濟(jì)航速以節(jié)約燃油、降低成本為目的，根據(jù)航線條件等特點(diǎn)而采用的速度。二、主機(jī)功率和船速港內(nèi)船速主機(jī)以港內(nèi)功率和轉(zhuǎn)速在深水中航行的靜水船速；也稱為備車速度或操縱速度在港內(nèi)航行，“微速前進(jìn)”的功率與轉(zhuǎn)速是主機(jī)能發(fā)出的最低功率，最低轉(zhuǎn)速；一般港內(nèi)船速要比海上船速低，其主要原因：港內(nèi)航行阻力增大，為了減小主機(jī)扭矩而降低船速港內(nèi)機(jī)動(dòng)航行時(shí)頻繁用車，為了保護(hù)主機(jī)而降低轉(zhuǎn)速一般港內(nèi)最高主機(jī)轉(zhuǎn)速為海上常用轉(zhuǎn)速的

70～80％,港內(nèi)倒車最高主機(jī)轉(zhuǎn)速為海上常用轉(zhuǎn)速的60～70％二、主機(jī)功率和船速（四）船速與主機(jī)燃油消耗的關(guān)系單位時(shí)間內(nèi)主機(jī)燃油的消耗

C0=K0Δ2/3

Vs3單位時(shí)間內(nèi)的主機(jī)燃油消耗與船速的立方成正比單位航程D內(nèi)主機(jī)燃油的消耗 CD=K0Δ2/3

Vs2D航程D一定時(shí)，整個(gè)航程中主機(jī)燃油消耗與船速平方成正比三、螺旋槳的致偏作用螺旋槳橫向力螺旋槳沉深橫向力伴流橫向力排出流橫向力推力中心偏位產(chǎn)生的橫向力右旋固定螺距螺旋槳（FPP）單槳船的偏轉(zhuǎn)趨勢(shì)靜止中的船舶正舵進(jìn)車時(shí)的偏轉(zhuǎn)靜止中的船舶正舵倒車時(shí)的偏轉(zhuǎn)前進(jìn)中倒車時(shí)的偏轉(zhuǎn)左右滿舵全速旋回的比較致偏作用的運(yùn)用實(shí)例三、螺旋槳的致偏作用（一）螺旋槳橫向力1.螺旋槳沉深橫向力沉深螺旋槳盤面中心距水面的垂直距離稱為螺旋槳的沉深h。沉深h與螺旋槳直徑D之比h/D稱為沉深比。

三、螺旋槳的致偏作用（一）螺旋槳橫向力1.螺旋槳沉深橫向力（1）沉深橫向力產(chǎn)生的原因：螺旋槳上槳葉露出水面(h/D＜0.5)或空氣吸入(h/D＜0.65-0.75)，致使上槳葉的轉(zhuǎn)力小于下槳葉的轉(zhuǎn)力小大小大（一）螺旋槳橫向力1.螺旋槳沉深橫向力（2）沉深橫向力的影響（以右旋單車船為例）：進(jìn)車時(shí)，該力推尾向右，使船首向左偏轉(zhuǎn)；倒車時(shí)，該力推尾向左，使船首向右偏轉(zhuǎn)。左旋式單車船的偏轉(zhuǎn)方向與上述影響相反。小大小大正車倒車右旋單車船（一）螺旋槳橫向力1.螺旋槳沉深橫向力（3）影響沉深橫向力的因素：①沉深比：當(dāng)h/D>0.65~0.75時(shí)，槳葉距水面較深，空氣不易吸入，該力很??；當(dāng)h/D<0.65~0.75時(shí)，隨著h/D的逐漸減小，沉深橫向力明顯增大，h/D越小，該力越大。②螺旋槳的進(jìn)速、轉(zhuǎn)速及滑失：滑失越大，該力越大，即該力隨著槳葉進(jìn)速的降低、轉(zhuǎn)速的提高而增大。螺旋槳啟動(dòng)時(shí)，該力顯著，隨著船速的增加逐漸減小。③螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向：該力在倒車時(shí)比正車大。④其他：該力受螺旋槳工況影響（螺旋槳處水面遮蔽程度、槳葉切面形狀等）極為明顯，而與操舵無關(guān)。（一）螺旋槳橫向力2.伴流橫向力伴流伴流是伴隨船體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的追隨性水流伴流在螺旋槳的分布特點(diǎn)：左右對(duì)稱，上大下小

（一）螺旋槳橫向力2.伴流橫向力（1）伴流橫向力產(chǎn)生的原因：伴流在螺旋槳盤面處的分布規(guī)律，致使上槳葉的轉(zhuǎn)力比下槳葉大大?。ㄒ唬┞菪龢獧M向力2.伴流橫向力（2）伴流橫向力的影響（以右旋單車船為例）：進(jìn)車時(shí)，該力推尾向左，使船首向右偏轉(zhuǎn)；倒車時(shí)，該力推尾向右，使船首向左偏轉(zhuǎn)（尚有前進(jìn)余速時(shí)）左旋式單車船的偏轉(zhuǎn)方向與上述影響相反不論進(jìn)車還是倒車，伴流橫向力均是一個(gè)較小的量大小正車倒車尚有余速右旋單車船（一）螺旋槳橫向力2.伴流橫向力（3）影響伴流橫向力的因素：①伴流橫向力的大小與伴流在螺旋槳盤面上下部的差值成正比。船速越高，伴流上下的速度差也就越大，則伴流橫向力也就越大。②在伴流存在的前提下，螺旋槳轉(zhuǎn)速越高，上下槳葉的轉(zhuǎn)力差值越大，伴流橫向力也就越大。③V型船尾伴流上下相差較大，伴流橫向力大；而具有U型船尾、導(dǎo)流管的船舶，船尾伴流上下相差較小，該力也很小。④有伴流，才有伴流橫向力。在船舶靜止或后退中，船尾伴流可以忽略，伴流橫向力也可以忽略。（一）螺旋槳橫向力3.排出流橫向力（1）排出流橫向力產(chǎn)生的原因：進(jìn)車時(shí)，排出流沖擊舵葉，舵葉右下側(cè)的沖角比左上角大倒車時(shí)，排出流沖擊尾部船體，尾部船體上肥下瘦，致使右上側(cè)所受沖角和面積均比左下側(cè)大（一）螺旋槳橫向力3.排出流橫向力（2）排出流橫向力的影響（以右旋單車船為例）：正車、倒車時(shí)，排出流橫向力均推尾向左，使船首右偏左旋式單車船的偏轉(zhuǎn)方向與上述影響相反總體而言，在船速較低時(shí)，排出流橫向力是個(gè)較大的量小大小大（一）螺旋槳橫向力3.排出流橫向力（3）影響排出流橫向力的因素：①船尾型狀：倒車時(shí)，V型船尾該力大。②吃水：淺吃水狀態(tài)下，舵葉部分露出水面，進(jìn)車時(shí)，排出流橫向力使船舶偏轉(zhuǎn)明顯（一）螺旋槳橫向力4.推力中心偏位產(chǎn)生的橫向力（1）推力中心偏位產(chǎn)生橫向力的原因：吸入流沿船尾型線由船底向上呈斜上方向匯集于螺旋槳的盤面上，于是在進(jìn)車時(shí)，右半圓螺旋槳呈頂流（推力變大），左半圓呈順流（推力變?。沟寐菪龢笥彝屏Υ笮〔灰恢?，從而出現(xiàn)推力中心偏位而產(chǎn)生橫向力順流逆流（一）螺旋槳橫向力4.推力中心偏位產(chǎn)生的橫向力（2）推力中心偏位產(chǎn)生的橫向力的影響（以右旋單車船為例）

進(jìn)車時(shí)，推力中心偏右，使船首左偏前進(jìn)中倒車時(shí)，拉力中心偏左，使船首左偏中心偏位的方向與螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向一致（3）影響推力中心偏位產(chǎn)生的橫向力的因素：船速越高，轉(zhuǎn)速越高，推力中心偏位越明顯P進(jìn)車時(shí)倒車時(shí)螺旋槳橫向力的致偏作用（右旋FPP螺旋槳）雙車船：FPP雙車船多采用外旋式CPP雙車船多采用內(nèi)旋式雙車船的雙車均以相同的轉(zhuǎn)速進(jìn)車或倒車時(shí)，各自產(chǎn)生的橫向力相互抵消雙車船中的一舷進(jìn)車而另一舷倒車時(shí)，利于轉(zhuǎn)頭三、螺旋槳的致偏作用（二）右旋固定螺距螺旋槳（FPP）單槳船的偏轉(zhuǎn)趨勢(shì)1.靜止中的船舶正舵進(jìn)車時(shí)的偏轉(zhuǎn)開始動(dòng)車時(shí)（船速低）：伴流橫向力、排出流橫向力和推力中心偏位橫向力較小空載和輕載、h/D較小時(shí)，沉深橫向力較大，船首左偏重載時(shí)，沉深橫向力較小，船首幾乎不偏轉(zhuǎn)船速的提高：伴流橫向力(首右偏)、排出流橫向力(首右偏)和推力中心偏位橫向力(首左偏)增大沉深橫向力減小不論出現(xiàn)左偏或右偏，均可用2～3度舵角加以克服保證船舶直航。（二）右旋固定螺距螺旋槳（FPP）單槳船的偏轉(zhuǎn)趨勢(shì)2.靜止中的船舶正舵倒車時(shí)的偏轉(zhuǎn)開始倒車時(shí)（船速低）：伴流橫向力、推力中心偏位橫向力較小排出流橫向力(首右偏)、沉深橫向力(首右偏)都使船首右偏退速的提高：伴流橫向力、推力中心偏位橫向力較小排出流橫向力、沉深橫向力都減弱，仍使船首右偏，最后進(jìn)行向船尾左后方的大直徑旋回。后退中的舵力，一般不能制止船首向右偏轉(zhuǎn)（二）右旋固定螺距螺旋槳（FPP）單槳船的偏轉(zhuǎn)趨勢(shì)3.前進(jìn)中倒車時(shí)的偏轉(zhuǎn)開始倒車時(shí)（船速較高）：排出流橫向力較小伴流橫向力(首左偏)、推力中心偏位橫向力較大(首左偏)尾吃水較淺(h/D小)，沉深橫向力較大（首右偏）總體偏轉(zhuǎn)不定，此階段用舵可以克服船舶進(jìn)速的降低：伴流橫向力、推力中心偏位橫向力減小排出流橫向力(首右偏)、沉深橫向力都增大(首右偏)倒車排出流大大降低了舵處的來流速度，舵效極差，因此即使操舵也無效果（二）右旋固定螺距螺旋槳（FPP）單槳船的偏轉(zhuǎn)趨勢(shì)4.左、右滿舵全速旋回的比較對(duì)右旋FPP單槳船而言，其左旋回直徑較右旋回直徑為小，原因：推力中心偏位的橫向力使船首左偏與右旋回比較，左旋回時(shí)舵力較強(qiáng)三、螺旋槳的致偏作用（三）致偏作用的運(yùn)用實(shí)例(右旋FPP單槳船)右旋FPP單槳船最明顯的致偏作用：靜止中、低速前進(jìn)中倒車，均出現(xiàn)船首右偏現(xiàn)象1.向右就地掉頭-停船趟航至位置①-在①處全速、右滿舵-到達(dá)②之前，全速倒車(尚有進(jìn)速)(舵力、沉深橫向力、排出流橫向力使首右偏)-到達(dá)②處，前進(jìn)船速為零，左滿舵-船舶開始后退，首繼續(xù)右偏(②至③)-在③處全速、右滿舵，適時(shí)減速轉(zhuǎn)至180°（三）致偏作用的運(yùn)用實(shí)例(右旋FPP單槳船)2.自力靠碼頭操縱中的應(yīng)用左舷靠碼頭的靠攏角比右舷靠碼頭的靠攏角大（三）致偏作用的運(yùn)用實(shí)例(右旋FPP單槳船)3.系靠單浮或單點(diǎn)系泊中的應(yīng)用以右舷距浮筒1-1.5B(船寬)入泊，在接近浮筒前開倒車，可以減速和使船首右偏靠近浮筒四、側(cè)推器的使用1.側(cè)推器的分類：首側(cè)推器、尾側(cè)推器2.側(cè)推器的作用：提高船舶在港內(nèi)的操縱性能①抵消倒車時(shí)橫向力的影響②提高低速時(shí)船舶自身的操縱能力四、側(cè)推器的使用3.側(cè)推器的使用①只有在船舶處于低速的狀態(tài)下，側(cè)推器才能發(fā)揮較大的效率。側(cè)推器發(fā)揮作用的航速應(yīng)控制在4KN以下②側(cè)推器一般采用CPP，直接用手柄在駕駛臺(tái)操縱第二節(jié)舵的作用關(guān)于舵的幾個(gè)基本概念舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩船尾舵的性能舵效及舵效指數(shù)的概念及其影響因素一、關(guān)于舵的幾個(gè)基本概念舵的種類普通舵：舵的全部面積分布在舵軸的后方平衡舵：舵寬的一部分分布在舵軸前方半平衡舵：舵寬和舵高的一部分分布在舵軸之前普通舵半平衡舵平衡舵一、關(guān)于舵的幾個(gè)基本概念舵面積（AR）舵的外形輪廓所包圍的面積，用AR表示舵面積比（A

R/Lppd）A

R/Lppd，用來考察舵對(duì)船舶操縱性的影響舵平衡系數(shù)（k）舵面積在舵軸前后的比例關(guān)系，用k表示二、舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩（一）舵力的概念舵迎流一側(cè)流速緩，舵背流一側(cè)流速快形成升力PL垂直于流體方向，形成阻力PD平行于流體方向PL和PD合力為舵力P舵力P分解為垂直于舵葉的分力PN（舵的正壓力），和平行于舵葉的分力PTPPLPDPNPTO二、舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩（二）舵的正壓力的大小

PN=576.2AR·VR2·sinδAR：舵面積VR：舵速（舵相對(duì)于水的速度）δ：舵角舵的正壓力PN，正比于AR

、VR、δPPLPDPNPTO二、舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩（三）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/2·cosδ M=kARVR2sinδ·L/2cosδ=1/4kLARVR2sin2δPNL/2lG M=kARVR2sinδ·L/2cosδ=1/4kLARVR2sin2δ有上式可知，當(dāng)δ=45°時(shí)，舵力轉(zhuǎn)船力矩最大實(shí)際上，當(dāng)δ=45°時(shí)，系數(shù)k會(huì)減小且阻力增加，因此一般船舶的極限舵角取35°，超大型船舶的極限舵角取40°轉(zhuǎn)舵初期，轉(zhuǎn)船力矩由舵力提供；產(chǎn)生漂角后，漂角水動(dòng)力也提供轉(zhuǎn)船力矩二、舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩（三）舵力轉(zhuǎn)船力矩2.系泊時(shí)若采用甩尾離泊時(shí)，則支點(diǎn)在船首，舵力轉(zhuǎn)船力矩為：M=PN·L·cosδ（Ia=L·cosδ）laG二、舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩（四）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(shí)，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)升力系數(shù)驟然下降的舵角稱為臨界舵角SSCLO臨界舵角的大小與舵的高寬比密切相關(guān)：舵的高寬比越大，舵力曲線斜率越陡，小的舵角可以獲得較大的升力但高寬比越大，臨界舵角越小，較早引起失速現(xiàn)在的舵已經(jīng)避免了滿舵之前出現(xiàn)失速現(xiàn)象二、舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩（四）使舵力減小的流體現(xiàn)象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(shí)，特別是舵的剖面形狀之前端的曲率較大時(shí)，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(shí)，在舵的背流面將產(chǎn)生空泡現(xiàn)象?？张莠F(xiàn)象的影響：①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。②對(duì)舵金屬表面產(chǎn)生剝離二、舵力及舵力轉(zhuǎn)船力矩（四）使舵力減小的流體現(xiàn)象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）。引起空氣吸入現(xiàn)象的原因：在舵接近水面或部分露出水面且船速較高的情況下三、船尾舵的性能（一）舵與船體之間的相互干擾舵與船體間的相互干擾：操舵后，舵的左右側(cè)出現(xiàn)海水的壓力差，該壓力差隨海水傳導(dǎo)給船尾的船體，從而增加了轉(zhuǎn)船力矩，相當(dāng)于增加了船尾舵的舵力。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，舵與船尾的間隙越小，這種效果越明顯。壓力大壓力小三、船尾舵的性能（二）伴流與排出流的影響1.伴流及其影響（1）伴流的概念伴流：伴流是船體周圍的水部分地隨船體運(yùn)動(dòng)而形成的水流伴流的符號(hào)：與船體運(yùn)動(dòng)方向相同者為正伴流，反之為負(fù)伴流伴流的構(gòu)成：摩擦伴流（主要）、勢(shì)伴流、興波伴流正正正正正負(fù)三、船尾舵的性能（二）伴流與排出流的影響1.伴流及其影響（1）伴流的概念伴流的分布：船舶在前進(jìn)中，伴流的大小與厚度自船體至船尾逐漸擴(kuò)大，船首處為零，船尾附近的伴流最大伴流小、薄、窄伴流大、厚、寬三、船尾舵的性能（二）伴流與排出流的影響1.伴流及其影響（2）伴流對(duì)舵力的影響由于船尾為正伴流，因此降低了舵葉對(duì)水的速度(舵速VR)，從而導(dǎo)致舵力的下降: VR=（1-ω）VsVs:船舶對(duì)水速度，ω：伴流系數(shù)三、船尾舵的性能（二）伴流與排出流的影響1.伴流及其影響（2）伴流對(duì)舵力的影響 ω=0.50Cb-0.05(單螺旋槳船)由上式可知，方形系數(shù)Cb越大，伴流系數(shù)也就越大，從而導(dǎo)致舵速越小，也就導(dǎo)致舵力的下降。方形系數(shù)較高的船舶，ω可達(dá)到0.4，受伴流影響后的舵的正壓力只有敞水中的40%左右。螺旋槳停轉(zhuǎn)后，船舶雖有相當(dāng)大的余速，卻很快失去舵效，正是由于伴流的影響使舵速下降從而導(dǎo)致舵力急劇下降造成的。三、船尾舵的性能（二）伴流與排出流的影響2.排出流的影響排出流的影響與伴流相反，排出流增加了舵處的來流速度(舵速)，從而提高了舵力。雙車船的舵不在螺旋槳排出流的正后方，因此排出流對(duì)增加舵的正壓力的影響很小螺旋槳排出流增速與滑失關(guān)系密切，滑失越大，排出流增速也就越大三、船尾舵的性能（二）伴流與排出流的影響3.伴流、排出流的綜合影響單車單舵船：排出流的有利影響抵消了伴流的不利影響，船尾舵的正壓力與單獨(dú)舵的正壓力相當(dāng)雙車單舵船：伴流的不利影響與單車單舵船相差不多，但排出流對(duì)舵的正壓力幾乎沒有影響，因此船尾舵的正壓力只有單獨(dú)舵的40%-60%雙車雙舵船：排出流的有利影響超過伴流的不利影響，因此舵效較好，對(duì)操縱有利實(shí)踐中利用伴流、排出流對(duì)舵力的綜合影響： 停車淌航至轉(zhuǎn)向點(diǎn)后，此時(shí)操大舵角、并配合主機(jī)突然加大轉(zhuǎn)速，可以提高舵效，在較小的水域內(nèi)轉(zhuǎn)過較大的角度。（停車淌航后突然加大主機(jī)轉(zhuǎn)速，此時(shí)伴流幾乎沒有、主機(jī)大轉(zhuǎn)速增加了排出流對(duì)舵的速度）三、船尾舵的性能（三）船舶旋回中的舵力降低旋回中舵力降低的原因：①旋回降速，使舵速降低②旋回時(shí)有效沖角減?。从行Ф娼菧p?。┧摹⒍嫘?、舵效指數(shù)及其影響因素（一）舵效、舵效指數(shù)的概念舵效的概念：操一舵角后船舶在一定時(shí)間、一定水域內(nèi)船首轉(zhuǎn)過的角度大小。廣義上講，舵效即船體對(duì)舵的響應(yīng)。舵效的判斷：如能在較短的時(shí)間、較小的水域內(nèi)轉(zhuǎn)過較大的角度，認(rèn)為舵效好，否為差。舵效指數(shù)：舵效的好壞與船舶旋回性、追隨性密切相關(guān)。當(dāng)初始操舵時(shí)，回轉(zhuǎn)角加速度將主要取決于K/T值的大?。ǘ娼且欢ǎ?，K/T反映了單位舵角所能產(chǎn)生的角加速度大小，通常稱K/T為舵效指數(shù)，即K大T小，舵效好。 （?=K/Tδe–t/T）四、舵效、舵效指數(shù)及其影響因素（二）影響舵效的因素1.舵角：舵角增大，舵效提高2.舵速：舵速越大，舵效越好3.船舶排水量：排水量越大，船舶慣性越大，舵效越差因此操縱大型船舶時(shí)，所用舵角比較大，宜早用舵、早回舵4.船舶縱傾：尾傾時(shí)舵效較好，首傾時(shí)舵效較差5.船舶橫傾：向低舷一側(cè)操舵，舵效較差；向高舷一側(cè)操舵，舵效變好四、舵效、舵效指數(shù)及其影響因素（二）影響舵效的因素6.舵機(jī)性能：操舵所需時(shí)間越短，舵效越好。液壓舵機(jī)—舵來得快、回得快，舵效較好蒸汽舵機(jī)—舵來得慢、回得快，容易把定電動(dòng)舵機(jī)—舵來得快、回得慢，不易把定7.風(fēng)、流、淺水等外界因素風(fēng)—當(dāng)船舶首找風(fēng)時(shí)，操舵使船舶迎風(fēng)轉(zhuǎn)向時(shí)，舵效好流—頂流時(shí)舵效好，順流時(shí)舵效較差淺水—旋回阻尼力矩增大，舵效變差第三節(jié)錨的作用一、錨的用途（一）錨泊（第四章第六節(jié)做介紹）一、錨的用途（二）港內(nèi)操縱用錨1.拖錨制動(dòng)①控制船速、減少?zèng)_程—除開出倒車外，拋下單錨(必要時(shí)雙錨)，使用短鏈。②抑制船首偏轉(zhuǎn)—在使用倒車時(shí)，拋錨抑制船首向右偏轉(zhuǎn)2.拖錨靠泊（控制船首、船尾的旋轉(zhuǎn)）一、錨的用途（二）港內(nèi)操縱用錨3.拋錨掉頭順流進(jìn)港時(shí)，為了頂流靠泊，可以拋錨掉頭一、錨的用途（二）港內(nèi)操縱用錨4.拋錨倒行在后退中，利用拖錨來穩(wěn)定船首5.拋開錨在靠泊時(shí)如欲為離泊創(chuàng)造方便條件，可先拋一開錨。對(duì)于萬噸級(jí)船舶，開錨的出鏈應(yīng)達(dá)4節(jié)以上，以便獲得足夠的外揚(yáng)角度一、錨的用途（三）應(yīng)急操縱用錨1.擱淺后固定船體或協(xié)助脫淺防止船體受風(fēng)流影響，用錨固定船體；當(dāng)脫淺時(shí)，可以絞錨協(xié)助船體脫淺2.海上漂滯用錨在海上漂航，可出錨穩(wěn)定船首，避免船舶橫向受浪漂航時(shí)船舶被打橫二、操縱用錨的抓力及拋錨淌航距離的計(jì)算（一）操縱用錨的抓力操縱用錨的出鏈長(zhǎng)度比較短，保證錨既有一定的抓力，又要保證錨在海底被拖動(dòng)，同時(shí)不超過錨機(jī)剎車帶的剎車力的范圍。當(dāng)出鏈長(zhǎng)度為2倍水深時(shí)，錨的抓力相當(dāng)于錨重；出鏈越長(zhǎng)，錨抓力越大；一般，出鏈長(zhǎng)度控制在水深2.5倍左右。出鏈長(zhǎng)/水深1.52.02.53.03.5抓力/水中錨重（水中錨重=錨重×0.87）0.761.161.602.002.40二、操縱用錨的抓力及拋錨淌航距離的計(jì)算（二）拖錨淌航距離的計(jì)算1.拖錨淌航距離的概念落錨點(diǎn)至停船點(diǎn)間的距離2.拖錨淌航距離的計(jì)算 1/2·m·v2=Pa·S(動(dòng)能定理)m：船舶排水量(t),v:拋錨時(shí)船舶的余速(m/s)Pa：錨抓力(kN),S:拖錨淌航距離(m)

S=0.5·m·v2/Pa=0.5·Δ·v2/Pa拖錨淌航距離S正比于排水量Δ、船速v，反比于錨抓力Pa二、操縱用錨的抓力及拋錨淌航距離的計(jì)算（三）操縱用錨注意事項(xiàng)1.拖錨制動(dòng)僅適用于萬噸級(jí)及以下的中小型船舶，且船舶對(duì)地速度也僅限于2-3節(jié)以下2.及時(shí)備錨，做到拋得出、剎得住。3.錨鏈已經(jīng)吃力時(shí)，松鏈一次不要松得太多4.拋錨后，不應(yīng)使用過大的船速三、單錨泊時(shí)的錨泊力及保證錨泊安全所 需要的出鏈長(zhǎng)度（一）錨泊力錨泊力由錨本身的抓力和臥底鏈長(zhǎng)抓力兩部分組成：P=Pa+Pc=λaWa+λcWclPa：錨抓力Pc：錨鏈抓力λa：錨抓力系數(shù)Wa：錨重λc：錨鏈的抓力系數(shù)Wc：每米錨鏈的重量l：臥鏈鏈長(zhǎng)三、單錨泊時(shí)的錨泊力及保證錨泊安全所 需要的出鏈長(zhǎng)度（二）錨的抓力系數(shù)錨的抓力系數(shù)λa，取決于錨型、海底底質(zhì)、錨的抓底姿勢(shì)和錨鏈的出鏈長(zhǎng)度1.錨型：霍爾錨的抓力系數(shù)取3.0-5.02.海底底質(zhì)：對(duì)于霍爾錨，底質(zhì)優(yōu)劣順序?yàn)椋荷暗住⒛?、砂礫、軟泥錨的種類霍爾錨斯貝克錨波爾錨ZY-5型AC-14型錨抓力系數(shù)44~67~1187~11三、單錨泊時(shí)的錨泊力及保證錨泊安全所 需要的出鏈長(zhǎng)度（二）錨的抓力系數(shù)3.抓底姿勢(shì)：當(dāng)錨在海底被拖動(dòng)2倍錨長(zhǎng)左右時(shí)，錨的抓力達(dá)到最大值（約為3-5倍錨重），該最大值一直穩(wěn)定到錨被拖動(dòng)5-6倍錨長(zhǎng)時(shí)三、單錨泊時(shí)的錨泊力及保證錨泊安全所 需要的出鏈長(zhǎng)度（二）錨的抓力系數(shù)4.出鏈長(zhǎng)度和水深：當(dāng)出鏈長(zhǎng)度相對(duì)于水深不夠充分，錨桿將仰起一個(gè)角度。錨桿仰角越大，則其抓力系數(shù)越小θ=00θ=50θ=150海底λa減小1/2λa減小1/4三、單錨泊時(shí)的錨泊力及保證錨泊安全所 需要的出鏈長(zhǎng)度（三）錨鏈的抓力系數(shù)λc錨鏈的抓力系數(shù)范圍可取0.75-1.50（四）懸鏈長(zhǎng)度懸鏈的作用：保證發(fā)揮錨的最大抓力（使錨桿處的拉力呈水平方向）、緩沖船舶所受到的沖擊外力當(dāng)外力增大時(shí)，臥鏈將減少以補(bǔ)充懸鏈長(zhǎng)度，使錨泊力減小。（五）保證錨泊安全所必要的出鏈長(zhǎng)度實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)估算鏈長(zhǎng)：強(qiáng)風(fēng)中：風(fēng)速為20m/s時(shí)，Lc=3H+90（m）（H為水深）風(fēng)速為30m/s時(shí)，Lc=4H+145（m）（H為水深）正常情況下：長(zhǎng)江口急流地區(qū)：水深20m以下20~30m30m以上出鏈長(zhǎng)度/水深4~63~42~2.5流速（kn）345出鏈長(zhǎng)度(節(jié))456第四節(jié)纜的作用第四節(jié)纜的作用一、各纜繩的名稱和作用首纜首橫纜尾纜尾橫纜尾倒纜首倒纜第四節(jié)纜的作用一、各纜繩的名稱和作用（系泊碼頭時(shí)）首纜(頭纜)—其作用是防止船舶后移和船首向外偏轉(zhuǎn)首橫纜(前橫纜)—其作用是防止船首向外移動(dòng)首倒纜(前倒纜)—其作用是防止船舶前移和船首向外偏轉(zhuǎn)尾纜—其作用是防止船舶前移和船尾向外偏轉(zhuǎn)尾橫纜(后橫纜)—其作用是防止船尾向外運(yùn)動(dòng)尾倒纜(后倒纜)—其作用是防止船舶后移和船尾向外偏轉(zhuǎn)系浮筒時(shí)，纜繩分為單頭纜和回頭纜二、靠泊時(shí)帶纜的先后順序（一）一般情況下帶纜的順序一般在頂流、頂風(fēng)靠泊時(shí)，應(yīng)先船首帶纜，后船尾帶纜；船首則應(yīng)先帶頭纜，船尾先帶倒纜和橫纜（二）吹開風(fēng)或吹攏風(fēng)較強(qiáng)時(shí)的帶纜順序一般是先帶首橫纜，也可以同時(shí)帶上首纜和首倒纜代替首橫纜。其目的是：在吹開風(fēng)時(shí)，首橫纜可以防止船首被吹開而陷入被動(dòng)；在吹攏風(fēng)時(shí)，首橫纜可以防止船尾被風(fēng)壓攏過快而觸碰碼頭二、靠泊時(shí)帶纜的先后順序（三）尾部出纜先后順序尾部出纜的時(shí)機(jī)：船首已經(jīng)帶上頭纜及前倒纜，并已穩(wěn)定船身后，在駕駛臺(tái)指示下進(jìn)行，以免影響動(dòng)車尾部出纜的先后順序視具體條件而定：1.船舶重載、頂流較強(qiáng)時(shí)：為防止船身后移，應(yīng)先帶尾倒纜，后帶尾纜和尾橫纜2.如流較弱、強(qiáng)風(fēng)從船尾來時(shí)：為防止船首前移，則先帶尾纜，后帶尾倒纜和橫纜3.如空載、吹開風(fēng)較強(qiáng)時(shí)：為防止船尾被吹開，應(yīng)先帶尾橫纜三、離泊用纜（一）做好離泊前的準(zhǔn)備工作試車前，收緊前后各纜繩，并使各纜均勻受力（二）備車完畢后的離泊單綁單綁的含義：離泊時(shí)，先行解去操縱中用不著的各纜。碼頭離泊單綁時(shí)：船首應(yīng)留外檔頭纜、首倒纜；船尾在順流時(shí)留外檔尾纜，在頂流時(shí)留尾倒纜離浮筒單綁時(shí)：解去單頭纜，首尾只留回頭纜三、離泊用纜（三）離泊時(shí)倒纜的運(yùn)用1.“尾離”采取措施使船尾先擺出一定角度，然后倒車退離碼頭的的離泊方式方法：首倒纜盡可能帶在碼頭邊（與船首尾線的夾角成較小的角度），并接近船中的纜樁上（長(zhǎng)度足夠減小應(yīng)力）。離泊時(shí)，操內(nèi)舷滿舵，使用微速進(jìn)車，船尾即徐徐離開。三、離泊用纜（三）離泊時(shí)倒纜的運(yùn)用1.“首離”（頂流、吹開風(fēng)時(shí)）采取措施使船首先擺出一定角度，然后進(jìn)車駛離碼頭的的離泊方式方法：留尾倒纜，操外舷滿舵，不用車，船首受流和吹開風(fēng)的影響自行離開碼頭，在船首離開一定的角度后，慢速進(jìn)車穩(wěn)定船身，邊向前駛進(jìn)尾倒纜邊松弛后，即可解掉尾倒纜三、離泊用纜（四）溜纜溜纜：離泊時(shí)，船首或船尾的最后一根纜繩，有時(shí)用來阻止船首或船尾的偏轉(zhuǎn)，或控制船身的前沖后縮，需將其一時(shí)溜出、一時(shí)剎住的操作。溜纜一般只適用于中小型船舶（慣性不太大），且只使用鋼絲纜（尼龍纜易摩擦燒損）船首溜纜避免船尾過快接近碼頭四、絞纜移泊

五、系泊用纜的注意事項(xiàng)1.停泊中各纜繩應(yīng)受力均勻。2.操縱中防止產(chǎn)生纜繩突然受力現(xiàn)象。3.盡量減小磨損。4.使用角度應(yīng)適當(dāng)。5.纜繩挽樁要牢固。6.系離浮筒時(shí)系解纜問題。先解下流處的單頭纜、回頭纜。7.帶纜應(yīng)對(duì)稱，各纜繩的規(guī)格應(yīng)相當(dāng)，鋼絲纜和纖維纜避免并用第五節(jié)拖船的運(yùn)用為什么使用拖輪？螺旋槳、舵和側(cè)推器都是船舶所配備的常規(guī)控制設(shè)備，當(dāng)外界影響超過這些設(shè)備的控制能力時(shí)，需要外部力量的協(xié)助。目前，廣泛用于船舶操縱運(yùn)動(dòng)控制的外部手段是拖船。尤其是在港內(nèi)操縱時(shí)，水域受限，船舶低速操縱性較差，拖輪是必要的助操手段。另外，海上拖帶時(shí)也要使用拖輪一、拖船的種類和特性（一）港用拖船的種類傳統(tǒng)拖輪（淘汰型）—固定螺距螺旋槳（FPP）拖輪—可變螺距螺旋槳（CPP）拖輪現(xiàn)代拖輪—Z型推進(jìn)器（ZP）拖輪—平旋推進(jìn)器（VSP）拖輪1.因軸系布置呈Z型得名2.推進(jìn)器可繞豎軸做360°旋轉(zhuǎn)Z型推進(jìn)器（ZP拖船用）Azimuththruster可旋轉(zhuǎn)的圓盤置于船底，圓盤下面沿圓周裝有若干能轉(zhuǎn)動(dòng)的直葉片（豎向翼）深入水中，這些豎向翼除能跟著圓盤旋轉(zhuǎn)外，還能繞自身軸線以一定規(guī)律擺動(dòng)，因而能形成任何方向推力來操縱船舶VSP型推進(jìn)器(VSP拖船用)Voith-SchneiderPropulsion一、拖船的種類和特性（二）港用拖船的特性相對(duì)于傳統(tǒng)拖輪，現(xiàn)