船艺第三章.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章,船 艺,第三章 操纵基础知识,第一节 船速、冲程与螺旋桨的致偏作用,第二节 航向稳定性与旋回性,第三节 外力对操船的影响,第四节 特殊情况下船舶操纵,一、,阻力和推力,二、,船速,三、,冲程,四、,螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,第一节 船速、冲程与螺旋桨的致偏作用,船舶以一定的航速行驶，必须克服,所受流体的阻力作用，当推进器产生,的推力与阻力相平衡时，船舶将作匀,速运动；否则，作变速运动。,一、阻力和推力,一、阻力和推力,1、船舶阻力,船舶在水面上航行时，扰动水和空气两,种流体，流体对船舶的反作用力称为船舶阻,力。,对基本阻力影响最大的是船速、吃水。,一、阻力和推力,2、推力,在主机驱动下，螺旋桨正车旋转推水向,后，而水给桨叶一个反作用力，这个力在,船首方向的分量就是向前的推力。倒车时，,则水对将叶产生了一个指向船尾的反作用,力，这个力在船尾方向的分量称为一个拉,力。对于给定的推进器，推力大小主要与,转速、船速有关：,（1）船速相同时，转速越大推力越大；,（2）转速相同时，船速提高，推力减小；当船速为零时，推力最大。,二、船速,1,、船速分类,（,1,）经济船速：以耗油率最经济时的主机转速称为经济船速。通常经济船速为额定船速的,90%,。,（,2,）港内航速：港内航行因为船舶密集、水浅弯多，因此用舵频繁。为了保护主机和便于避让，一般为经济船速的,60%70%,。,2、测速,通常在无风流影响时，为了提高准确性，一般采取测两次，求得平均值即可；在有水流影响时，如果流速均匀，船舶可以顺、顶流往返测四次。其目的都是为了尽可能消除误差，使之影响达到最小。,二、船速,1、船舶冲程，是指船舶在给定的速,度下停车或倒车，直至船舶完全停止,前进，这段时间内船舶前进的距离，,成为冲程。一般分为停车冲程、倒车,冲程和启动冲程。,三、冲程,三、冲程,2、影响冲程的因素：,（1）排水量越大，冲程越大。,（2）排水量不变，航速越大冲程越大。,（3）主机倒车功率小，换向时间长，冲程大。,（4）浅水中冲程较深水小。,（5）船体污底严重，冲程减小。,（6）顺风流时冲程增大，反之则减小。,1、右舷单车船螺旋桨偏转综合效应：,（1）船在前进中,沉深横向力推船尾向右，而伴流与排出流横向力均推船船尾向左，所以,空船低速时，沉深横向力要比伴流和排出流横向力强，将推尾向右；,重载低速时，沉深横向力减弱，这时偏转不明显；,重载船的船速增加后，伴流横向力及排出流横向力推尾向左的影响将超过沉深横向力。,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,（2）静止中倒车,没有船速无伴流影响，沉深与排,出流横向力均推船尾向左，使首偏右。,因为吸入流不产生什么舵力，所以不,能用舵来纠正偏转。只有当后退有一,定速度后才能产生舵效予以制止。,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,（3）前进中倒车,在倒车开出后，沉深与排出流横向力推船尾向左，伴流横向力推船尾向右，但沉深与排出流两横向力较强，故推船尾向左。当船的前进速度下降后，伴流横向力逐渐消失，这时推尾向左，使首右偏更为显著。此时，船虽在前进，但倒车排出流阻碍了正常的舵效，用舵亦无法纠偏，只有在倒车前先用左舵，使船产生左转趋势，加以预防。,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,此外，无论船在静止中进车或船在后,退中进车，排出流产生舵力极强，完全,可以克服各种横向力引起的偏转。,螺旋桨的综合横向力，可根据它的旋转,方向来决定：具右旋时推船尾向右，左旋,时推船尾向左。,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,2,、车舵综合效应,右旋单车船的车舵综合效应如下：,（,1,）船在前进中：如下图所示，左舵时，船尾所受合力大于右舵。静止中进车效应相类似，但横向力较船在前进时为大。,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,2,、车舵综合效应,（,2,）静止中倒车：如下图所示，左舵时，吸入流作用于舵上，增加船尾向左的趋势。右舵时，吸入流作用于舵上，推尾向右，但此力较横向力小，故仍推尾向左。,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,2,、车舵综合效应,（,3,）船在后退时：如下图所示，船必须有相当大的后退速度，才能在用右舵时使舵力大于横向力而使船尾向右偏转。,四、螺旋桨的横向力综合效应和车舵综合效应,第二节 航向稳定性与旋回性,一、,追随性、旋回性及航向稳定性,二、,旋回圈,三、,影响旋回初径的因素,四、,渔船的旋回运动,追随性：是指船舶在操舵后到稳定旋回所经过时间，一般用达到稳定旋回角速度的63%所需的时间来表示。这段时间越小，应舵越快，舵效则越好；反之，舵效就差。,旋回性：是表示船舶在进行定常旋回中的角速度的大小。一般用船舶进行稳定旋回时旋回圈半径来表示。,航向稳定性：是指船舶在所给定的方向上，能保持其直线运动的能力，即当正舵并消除外力扰动后，其偏航速度就衰减，最后沿着不同于原方向的航线前进。,一、,追随性、旋回性及航向稳定性,影响航向稳定性的因素有：,（）船舶长宽比越大，航向稳定性越好，而回旋性较差。,（）方形系数越小的船，航向稳定性越好，而回旋性较差。,（）尾倾的船舶航向稳定性较好，前倾的则较差。,（）船舶速度越大，舵效就越高，航向稳定性越好。,一、,追随性、旋回性及航向稳定性,二、旋回圈,全速的船舶操纵满舵后，船舶重心的运动轨迹曲线，称为旋回圈，如图所示。,二、旋回圈,、偏矩或反移量,初始直线航向至船舶向转舵反向横移的最大距离，约为船宽的。应注意的是转舵后，船尾横向偏出原航向线可达倍的船宽。,2、进矩,Ad,开始转舵到航向转过任一角度时重心所移动的纵向距离。最大纵矩是指航向转过,时的进矩，它约为旋回初径的.倍。,二、旋回圈,、横距或正移量,开始转舵到航向,转过,船舶重心所移动的横向距离，,一般约为旋回半径的。,、旋回初径,船舶开始转舵到航向,转过,时重心所移动的横向距离，,它约为,倍船长。,5、旋回直径船舶作稳定圆运动时的直径。约为旋回初径的。,、旋回时间船舶旋回,所需的时间。它与排水量有密切关系，排水量越大，旋回时间越长。,、旋回中的降速由于船体斜航阻力增加，舵阻力以及推进效率降低而造成的。旋回性越好的船舶，降速越多，所降部分为船速的不等。,二、旋回圈,、旋回产生的横倾这是一个不安全因素。旋回初出现向用舵一侧的内倾，倾角较小，时间也较短；不久，随着转角速度的增加；将出现向用舷反侧的外倾。船舶的旋回直径越小，稳心高度值越低，航速越快，外倾角越大。在操纵中应注意避免。,二、旋回圈,三、影响旋回初径的因素,、水线下的侧面积,船舶首尾附近水下的侧面形状对旋回圈又很大影,响，船尾有钝材或前部较削进的船舶，其旋回初,径较大。,、船速,对同一条船来讲，船速的大小对旋回圈的影响不大，,以高速旋回对旋回初径稍有增加，但其增加的比例,较低。旋回周期减小。,三、影响旋回初径的因素,、舵角,船速不变，舵角越大，旋回圈越小。舵角,减小，旋回初径急剧增加，旋回时间相应,延长。,、与船型有关,短而宽的船舶旋回初径小；长而窄的船舶,旋回初径大。,三、影响旋回初径的因素,、纵倾,船舶尾纵倾增大，会使旋回圈增大。有船长,的尾纵倾，将使旋回圈增大左右。而首纵,倾将使旋回圈减小。,、外界自然因素的影响,顶风顶流旋回，纵矩将减小；顺风顺流则增大。浅,水中因舵产生的初始旋回力矩减小，而船体旋回阻,矩增大，旋回圈也将增大。,四、,渔船的旋回运动,、第一个阶段，初始旋回阶段（也称变动阶段）,指渔船向一舷操舵后，由于本身的惯性作,用而保持或几乎保持其直进速度，同时开,始进入基本上沿原航向前进而船尾外移的,阶段。,这时，船舶重心基本上沿原航向前进并有向,操舵相反方向的微量横移，与船尾出现明显,外移的同时，船舶还将因舵力位置较重心高,度为低而出现少些内倾。,四、,渔船的旋回运动,、第二阶段，过渡阶段,操舵后，随着横移速度的提高，漂角将同步增大，渔船运动的速度方向将逐渐偏离首尾而向外移动，越来越明显的斜航运动将使船舶旋回运动进入加速旋回的阶段，并伴随有明显的船舶降速现象。,四、,渔船的旋回运动,、第三阶段，稳定阶段,旋回阻力矩的增大，使水动力作用中心不断后移，最终使船舶受到的船体转船力矩与舵力转船力矩相平衡，转头速度将达到最大值并稳定于与该值。外倾角、横移速度、船舶降速也趋于稳定。空船时，进入该阶段的转向角约在,左右，满载时，则在,左右就进入了稳定旋回阶段，船舶开始作稳定的圆周运动。,第三节 外力对操船的影响,一、,风的影响,二、,流的影响,三、,受限水深对操纵的影响,四、,受限宽度对操纵的影响,五、,船吸,一、风的影响,船舶受风影响主要表现在船速发生变化，船体偏转和漂移。,1、受风后的偏转规律,（1）船在静止中受风，如图,a,所示。风从正横面吹来：风压中心,N,在船舶重心,G,之前，水动力中心,R,在,G,之后，因此，船舶在风压力矩和水动力矩的共同作用下，在表现出向下风侧漂移的同时，船首边向下风偏转。直至风从正横附近吹来，,N,与,G,几乎重合，船首停止偏转，船舶基本上处于横风状态向下风漂移。,一、风的影响,a,风从正横后吹来：刚好与上述情况相反，船尾向下风，船首向上风偏转，直至风从正横伏近吹来，船舶停止偏转，保持正横受风向下漂移。,一、风的影响,（2）船在前进中受风,如图,b,所示。,风从正横前吹来：,N,与,R,均在,G,之前，风压与水动力所产生的偏转力矩方向相反。如果前者大于后者，则船首向下风偏，称顺风偏；反之，则船首向上风偏，称逆风偏。,空船、慢速、尾倾、船首受风面积大的船，多产生顺风偏；反之，重载、快速、尾部受风面积大的船，一般产生逆风偏。,风从正横后吹来：,N,在,G,之后，,R,在,G,之前。风压力矩和水动力矩方向一致，结果使船尾向下风，船首向上风偏转。,一、风的影响,b,（3）船在后退中受风,如图,c,所示。,风从正横前吹来：,N,和,R,都在,G,前后。船在后退时，,R,就近与船尾部，船舶受水动力比受风的压力大得多。这时船舶的偏转主要是在水动力偏转力矩作用下，船首向下风，船尾向上风偏转，即尾找风。若风从左舷正横后吹来，在螺旋桨横向力和排出流横向力作用下。船尾向上风偏转更为显著。,一、风的影响,c,综上所述，船舶受风影响下产生的偏转规律，可归纳为：,船舶静止中或航速接近零时，船身将趋于与风向垂直。,船舶前进中，正横前来风，空载、慢速、尾倾、船首受风面积大的船会顺风偏；满载或半载、首倾、船尾受风面积大的船或高速船会逆风偏；正横后来风时逆风偏更显著。,一、风的影响,一、风的影响,船舶后退中，在一定风速下当船有一定退速时，船尾找风，正横前来风比正横后来风显著，左舷来风比右舷来风显著。退速较低时，船的偏转基本上与静止时情况一样，并且右舷船尾受风时，因受到倒车的螺旋桨横向力和排出流横向力影响，船尾不一定找风。,一、风的影响,2,、船舶操纵注意事项,（,1,）船舶在顶风行驶时，操舵应谨慎，若风舷角较大，将引起偏转，当风大时如想再驶向顶风，就较困难；在压载航行时更应注意。,（,2,）船舶在顺风行驶时，航速快，冲势大，应提早控制。若船尾偏离风向，可能使船偏转至横风位置而不易控制。,（,3,）当横风行驶时，偏转力矩虽小但风压推移却很大，船舶驾驶员应予以高度重视。,（,4,）在港内，因岸上建筑物或停泊船的遮蔽，有时可能使船舶首尾受风大小不一，操纵时应予以注意。,二、流的影响,船、水之间的相对运动，可能是由于船体本身,的作用，也可能是受外力作用所致。,1,、水动力,既然是力，必然具有力的三要素，水动力三要素,与船和水的相对运动有关。,二、流的影响,2,、流对操船的影响,（,1,）水流对船速和冲程的影响。,船舶顺流航行时，实际航速等于静水航速加流速，顶流航行时，实际航速则等于静水航速减流速。因此，在静水航速和流速不变的条件下，顺流航行时对地船速比顶流航行时对地航速大两倍流速。,顶流时，对地冲程减小，流速越大，冲程越小，顺流时，对地冲程增加，停车后，减速的过程非常缓慢，必须借助倒车或抛锚，才可以阻止船以水流速度向前漂移。,二、流的影响,（,2,）流压对船舶漂移的影响,当船舶首尾线与流向有一定交角时，流压,使船舶向流向与船首尾向的合成方向漂移。,交角越大，流压越大，漂移速度越快。实,际操纵中应警惕流压的影响。尤其是船舶,通过狭窄水域的入口处，应配好适当的流,压角。,二、流的影响,（,3,）水流对舵效的影响,在车速和流速相同的条件下，顶流航行时,船舶能在较短的距离上比顺流航行时转过,更大的角度。因此，顶流时舵效比顺流时,好。一般船舶靠离码头和大、中型船舶进,入港口都选择顶流时进入。,二、流的影响,（,4,）水流对船舶旋回的影响,船舶在顺流航行时，其前矩、反移量、旋,回初径等要素均比在静水中旋回时大，其,旋回轨迹是一条向水流方向伸展的弧线；,顶流旋回时，情况正好相反。,二、流的影响,（5）弯曲水道的水流对渔船操纵的影响,弯曲水道，凹岸的一边水深流急，凸岸的一边水浅流缓，不论涨流还是落流，水流都向凹岸推压。,船舶在顶流过弯曲水道时，宜保持在航道的中央，,采用慢车、小舵角，顺着凹岸保持连续内转，切忌把定，以防止船首向外偏转。,顺流过弯道，如果转舵太早，水压推尾内舷而使船首向弯嘴一侧偏转，造成船首有触浅的危险；如果转舵太迟，船太近弯的一侧可能触及岸边。因此，船舶顺流过弯，同样宜采用慢车、小舵角，保持在航道中央顺凹岸连续内转，如下图所示。,三、,受限水深对操纵的影响,渔船进入浅水区域，会出现很多不利操,纵的现象。,1,、附加质量的增加：船舶在水中运动的同时，会带动其周围的水一起运动，相当于在船本身质量上增加了一部分质量，这部分质量称为附加质量。在浅水中，附加质量比深水中明显增加。,三、,受限水深对操纵的影响,2,、船速下降：船舶航行于浅水中，与在深水中航行时相比，其船体周围压力急剧变化，出现船体下坐、纵倾增大、兴波阻力和摩擦阻力增强，向后流速加快，使船舶前进中总的阻力增加；推进器（螺旋桨）盘面附近伴流、涡流的增加使推进器效率减低，造成船速明显下降。,三、,受限水深对操纵的影响,3,、船身下沉增加：船舶在浅水中航行，由于船,底水下间隙变小，在空间三维运动的水流变得只,能平面流动，同时水流速度增大，水压力下降，,浮力减小，使船身下沉。,4,、舵效变差：在浅水区航行时，由于船底水流,增速，并在船尾处急速向上扩散，加剧了舵附近,的涡流（流水紊乱），增强了伴流，因而舵力降,低，舵效变差。在避让时须加以注意。,5,、航向稳定性提高：进入浅水区域后，因船体,下沉，航速下降等原因，进一步增加了转动阻,矩，使渔船的航向稳定性能比在深水时得到提高。,三、,受限水深对操纵的影响,6,、冲程减小：渔船航行时在浅水中，由于船体下沉，纵倾增加，兴波增加，船体所受水阻力增大，推进器效率降低，使船速下降，因此，船舶在浅水中冲程有一定程度的减小。,7,、旋回性能下降：渔船进入浅水区域后，由于船体下沉，纵倾增加，兴波增加，水对船体阻力增加，船速下降等原因，使得船体旋回阻矩增大，因此旋回性能下降。,四、受限宽度对操纵的影响,1,、侧壁效应：一般来说，当航道宽度与船长之比小于,2,时，出现侧壁现象。即为当船舶偏航接近水道岸壁、因船体两舷所受水动力不同而出现船身整体水道岸壁，船首转向航道中央的现象称为侧壁效应。它有岸推和岸吸两种。,2,、船体下沉增加：船舶在宽度受限的水域航行时，船体下沉量比宽广水域中大。,3,、附加质量增加,五、,船吸,1,、当两船平行接近，不论是对驶或追越，或,一船平行接近于停泊船时，由于间距小，,流速增快，两船周围水压力发生变化，且,内舷水压力均比外舷高，其作用类似于侧,壁效应，使两船偏离各自航线或产生转头，,甚至互相靠拢，这种现象称为船吸现象。,五、,船吸,2,、影响船吸的大小有下列因素：,（,1,）当两船处于并航状态，其间距小于两船船长之和时，会直接产生船吸现象；间距为两船长和的一半时，船吸现象明显加剧，若速度过快，即有引起碰撞的危险；,（,2,）同向平行追越时作用时间长，比反向相遇容易发生船吸；,（,3,）航速越高作用力越大；两船速度差越小，作用力也越大，影响就越大；大小越悬殊（排水量相差越大）的两船，小船越容易发生偏位而冲碰大船。,。,第四节 特殊情况下船舶操纵,一、,大风浪中渔船操纵,二、,避台操纵,三、,狭水道中操纵,四、,岛礁区操纵,五、,能见度不良时的渔船操纵,六、,渔船应急操纵及处置,一、,大风浪中渔船操纵,（一）大风浪中船舶操纵是指风力在78级以上时的航行操纵。,船舶在纵摇时可能发生的危险现象,（）拍底现象,（）甲板上浪,（）尾淹,（）螺旋桨空转,一、,大风浪中渔船操纵,2.减轻大倾角横摇的措施,波浪中航行的船舶将产生一定程度的横摇，但大幅度的横摇可能造成大量的甲板上浪、舱室进水、自由液面的移动与冲击，甚至货物移动，严重时直接危及船舶安全。因此应采取措施防止大倾角横摇。,1）调整船舶固有横摇周期,2）改变遭遇浪向角、船速，以调节波浪遭遇周期。,一、,大风浪中渔船操纵,（二）、,大风浪航行准备工作,1、保证水密,2、,排水畅通,3、,绑牢活动物,4、,做好应急准备,一、,大风浪中渔船操纵,（二）,大风浪中渔船操纵,1、滞航,以能保持舵效的最小速度将风浪放在船首23罗,经点的方位上迎浪前进的方法，称为滞航。这时,的船舶实际上是处于缓进或不进，甚至是微退状,态，而航向将随着风向的改变需不断地调整。,滞航中要根据风浪的情况选择最佳的风浪舷角，,以减轻船舶的摇摆，并根据风浪的变化及时调整,航速，保证有足够的舵效，以免被打成横浪。,一、,大风浪中渔船操纵,2、,顺浪,顺浪航行时，波浪与船的相对速度较小，可以大大减弱波浪对船体的冲击。滞航中经不起波浪袭击的船舶，宜改用顺航。顺航的船舶由于纵荡的原因可以保持相当的速度，有利于摆脱大风浪海域或台风中心。,要注意，船长与波长相近、船速又与波速接近时，则极易发生尾淹及打横等非常危险的现象。,一、,大风浪中渔船操纵,3,、,漂滞,船舶停止主机随风浪漂流，称为漂滞。主机或舵损坏将被迫漂滞。漂航中不能顶浪或顺航中保向性差或船体衰老的船，可以主动采用漂滞的方法。,漂滞中，波浪对船体的冲击力大为减小，甲板上浪不多。只要船舶保持水密，由足够的稳定性，就可以渡过大风浪。为了避免横向受风浪，可在船首抛出锚或大缆，使船首迎风浪。,。,