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第一章船舶操纵性能第一节船舶旋回性能第二节船舶航向稳定性和保向性第三节船舶变速运动性能第四节船舶操纵性能试验第五节船舶操纵性衡准的基本内容第一节船舶旋回性能在实际操船中，对舵的使用大致可分为小舵角的保向操纵、一般舵角的转向操纵及大舵角的旋回操纵三种。定速直航的船舶操某一大舵角后进入定常旋回的运动性能称为船舶的旋回性能，它是船舶操纵性当中极为重要的一种性能。旋回性：船舶匀速直航时，转舵使船舶作圆弧运动的性能,称为船舶回转性。一一、船舶旋回运动过程船舶以一定航速直进当中操某一舵角并保持之，船舶将进入旋回过程。根据船舶在旋回运动过程中所受外力特点之变化，以及运动状态之不同，可将船舶旋回过程划分为三个阶段：转舵阶段过渡阶段定常阶段定常阶段第一阶段（转舵阶段）转舵阶段转舵阶段:从转舵开始到舵转至规定角度为止，时间很短(约15s)受力情况：受力情况：由舵角引起横向力和力矩，使船产生横向加速度和回转角加速度。运动特点运动特点：由于船体本身的惯性很大，还来不及产生明显的横向速度和回转角速度；船舶重心G操舵相反一舷的小量横移；船舶横向向操舵一舷倾斜（内倾）；第二阶段（过渡阶段）过渡阶段：过渡阶段：过渡阶段：过渡阶段：转舵结束起到船舶进入定转舵结束起到船舶进入定常回转运动为止的动态过程常回转运动为止的动态过程受力情况：受力情况：受力情况：受力情况：随船舶横移、漂角增大，随船舶横移、漂角增大，作用于船体的流体力和力矩增大；作用于船体的流体力和力矩增大；运动特点运动特点运动特点运动特点：斜航运动；斜航运动；旋回加速；旋回加速；纵向速度下降；纵向速度下降；内倾渐渐向外倾变化。内倾渐渐向外倾变化。第三阶段第三阶段(定常阶段)定常阶段定常阶段定常阶段定常阶段（steadyturningsteadyturning）:受力与运动处于稳定状态受力与运动处于稳定状态受力情况：受力情况：受力情况：受力情况：作用于船体的力和作用于船体的力和力矩将最后达到平衡。力矩将最后达到平衡。运动特点运动特点运动特点运动特点：船舶以一定的横向速度和回转船舶以一定的横向速度和回转速度绕固定点作定常回转运动。速度绕固定点作定常回转运动。船舶的横向运动为外倾船舶的横向运动为外倾二、旋回圈及旋回圈要素二、旋回圈及旋回圈要素旋回圈旋回圈(turningcircle)(turningcircle)：定速直航（一般为全速）时，操一定的舵角（一般为满舵）后，其重心G的运动轨迹叫做旋回圈。二、旋回圈及旋回圈要素二、旋回圈及旋回圈要素旋回圈要素旋回圈要素：表征旋回圈大小的几何要素.包括：包括：反移量、进距、横距、旋 回初径、旋回直径、滞距等1.反移量（Kick）定义：定义：亦称偏距，是指船舶重心在旋回初始阶段向操舵相反一舷横移的最大距离。1.反移量（Kick）大小：通常，反移量值较小，其最大量在满载旋回时仅为船长的1/21B左右。但操船中应注意的是，船尾的反移量却不容忽视，其最大量约为船长的11015，约出现在操舵后船舶的转头角达一个罗经点左右的时刻。影响因素：反移量的大小与船速、舵角、操舵速度、排水状态及船型等因素有关；船速、舵角越大，反移量越大。2.进距（Advance）定义：定义：进距也称纵距，是指从进距也称纵距，是指从从转舵开始时刻船舶重从转舵开始时刻船舶重心心点所在的位置，至点所在的位置，至船首转向船首转向900900时船舶纵时船舶纵中剖面的距离。中剖面的距离。大小：大小：约为约为34L34L，约为旋回初，约为旋回初径径D DT T的的0.60.61.21.2倍，倍，AdAd表示船舶对操舵反映得表示船舶对操舵反映得快慢，即应舵速度。快慢，即应舵速度。3.横距（Transfer）定义：定义：横距为船舶从操舵横距为船舶从操舵开始转首开始转首9090时，时，重心重心距原航线的距原航线的距离，以距离，以TrTr表示。表示。大小：大小：TrTr大约为旋回初径大约为旋回初径D DT T的一半。的一半。TrTr值值越小，则回转性就越小，则回转性就越好。越好。4.旋回初径旋回初径定义：旋回初径定义：TacticaldiameterTacticaldiameter 从船舶原来航线至船从船舶原来航线至船首转向首转向180180 时，船时，船纵中剖面所在位置之纵中剖面所在位置之间的距离。间的距离。大小：大小：一般约为一般约为36L36L，回，回转性较差船舶可达转性较差船舶可达78L78L。DTDT值越小，值越小，则回转性越好。则回转性越好。4.旋回初径应用：在航海实践中，旋回圈的大小常常用其旋回初径DT表示。采用其旋回初径与其船长L（一般为两柱间长）的比值DTL来表示，称为相对旋回初径。船舶种类DTL大型货船56.5中小型货船45油轮2.57.5大型远洋客船7.58.0中小型海上客船45大型客货船57中小型客货船45拖轮1.53巡洋舰35驱逐舰510潜艇355.旋回直径定义：定义：FinaldiameterFinaldiameter旋回直径是指船舶作定旋回直径是指船舶作定常旋回时重心轨迹圆的常旋回时重心轨迹圆的直径，亦称旋回终径或直径，亦称旋回终径或定常旋回直径。定常旋回直径。大小：大小：D D0 0大约为旋回初径大约为旋回初径D DT T的的0.90.91.21.2倍。倍。6.滞距（Reach）定义：定义：亦称心距。从发令位亦称心距。从发令位置起，船舶重心至定置起，船舶重心至定常旋回曲率中心的纵常旋回曲率中心的纵向距离。向距离。大小：大小：ReRe大约为大约为1 12L2L，表，表示操舵后到船舶进入示操舵后到船舶进入旋回的旋回的“滞后距离滞后距离”，也是衡量船舶舵效，也是衡量船舶舵效的标准之一。的标准之一。三、船舶旋回运动要素表征船舶旋回运动状态的运动要素：漂角；漂角；转心；转心；旋回中的降速；旋回中的降速；旋回中的横倾等，旋回中的横倾等，运动要素与船舶的旋回性能有着密切的关系。1.漂角（Driftangle）定义：定义：船舶首尾线上某一点的线速船舶首尾线上某一点的线速度与船舶首尾面的交角叫作度与船舶首尾面的交角叫作漂角，用漂角，用 表示之。表示之。大小：大小：一般船舶重心漂角大约在一般船舶重心漂角大约在6 6-1515之间，超大型船舶最大可之间，超大型船舶最大可达到达到2525左右。漂角越大的船左右。漂角越大的船舶，其旋回性越好，旋回直舶，其旋回性越好，旋回直径也越小。径也越小。2.旋回中的降速降速原因：降速原因：舵阻力增加；舵阻力增加；船体的斜航阻力增加与旋回初径船体的斜航阻力增加与旋回初径DTDT有密切的关系，有密切的关系，DT/LDT/L值越小，旋回性越好，降速越显著。值越小，旋回性越好，降速越显著。主机特性，推进效率降低主机特性，推进效率降低降速幅度：降速幅度：与旋回初径与旋回初径DTDT有密切的关系，有密切的关系，DT/LDT/L值越小，旋回性越好，值越小，旋回性越好，降速越显著。降速越显著。一般船舶旋回中的降速幅度大约为旋回操舵前船舶速度的一般船舶旋回中的降速幅度大约为旋回操舵前船舶速度的25%25%50%50%，而旋回性能很好的超大型油轮最大可达到原，而旋回性能很好的超大型油轮最大可达到原航速的航速的65%65%。3.横倾（list）l横倾变化船舶操舵不久，将因舵力横倾力矩而出现少量内倾；接着由于船舶旋回惯性离心力矩的作用，内倾将变为外倾；因横向摇摆惯性的存在将产生最大的外倾角max，最大外倾角一般为定常外倾角的1.21.5倍，max的大小与操舵时间有关，操舵时间越短，max越大；达到最大外倾角后，船舶经过12次摇摆，最后稳定于某一定常外倾角上。4.横倾（list）影响因素：船船舶舶旋旋回回横横倾倾大大小小与与船船速速、所所操操的的舵舵角角、船船舶舶的的旋回性能和船舶的初稳性高度旋回性能和船舶的初稳性高度GMGM等有关。等有关。注意事项：操操船船过过程程中中应应特特别别注注意意回回转转突突倾倾，避避免免用用急急舵舵特特别是急回舵。别是急回舵。19991999年年1010月月1717日日盛盛鲁鲁轮轮在在避避让让渔渔船船时时因因操操舵舵造造成成横倾过大，引起汽车碰撞起火，最后沉没。横倾过大，引起汽车碰撞起火，最后沉没。5.旋回时间旋回时间是指船舶旋回360所需的时间。它与船舶的排水量有密切关系，排水量大，旋回时间增加。万吨级船舶快速满舵旋回一周约需6min，而超大型船舶的旋回时间则几乎要增加一倍。四、影响旋回圈的因素四、影响旋回圈的因素旋回圈的大小与船型、舵面积、所操舵角、操舵时间、载态、水深、船速、船舶的纵倾和横倾、螺旋桨转速等密切相关。另外，受风、流的影响，旋回圈的大小也有很大变化。1方形系数Cbl l规律：规律：方方形形系系数数越越大大，船船舶舶的的旋旋回回性性越越好好，旋旋回回圈圈越越小。小。2长宽比（L/B）l l规律：规律：l lL/BL/B系系数数较较大大的的瘦瘦形形高高速速船船较较L/BL/B系系数数较较小小的的肥肥形形船船的的旋回性能差得多。旋回性能差得多。l l主要原因：主要原因：l l是是L/BL/B系数较大的船舶旋回阻尼较大。系数较大的船舶旋回阻尼较大。3船体水线下侧面形状l l规律：规律：l l就就整整体体而而言言，船船首首部部分分分分布布面面积积较较大大如如有有球球鼻鼻首首者者，或或船船尾尾比比较较瘦瘦削削的的船船舶舶，旋旋回回中中的的阻阻尼尼力力矩矩小小，旋旋回回性较好，旋回圈较小，但航向稳定性较差；性较好，旋回圈较小，但航向稳定性较差；l l船船尾尾部部分分分分布布面面积积较较大大者者如如船船尾尾有有钝钝材材，或或船船首首比比较较削削进进（cutcutupup）的的船船舶舶，旋旋回回中中的的阻阻尼尼力力矩矩比比较较大大，旋回性较差，旋回圈较大，但航向稳定性较好。旋回性较差，旋回圈较大，但航向稳定性较好。4舵面积比l l定义定义（rudderarearatiorudderarearatio）舵面积比是指舵面积与船体浸水侧面积的）舵面积比是指舵面积与船体浸水侧面积的比比AR/AR/（L LPPPPdd）。）。l l规律：规律：增加舵面积将会使舵的转船力矩增大，因而旋回性变好。增加舵面积将会使舵的转船力矩增大，因而旋回性变好。增加舵面积的同时又增加了旋回阻尼力矩，当舵面积超过一定值增加舵面积的同时又增加了旋回阻尼力矩，当舵面积超过一定值后，旋回性就不能提高。后，旋回性就不能提高。就一定船型的船舶而言，舵面积比的大小在降低旋回初径方面存就一定船型的船舶而言，舵面积比的大小在降低旋回初径方面存在一个最佳值。在一个最佳值。l l大小：大小：拖轮为拖轮为1/201/201/251/25，渔船为，渔船为1/301/301/401/40；高速货船为；高速货船为1/351/351/401/40；大型油轮一般仅为；大型油轮一般仅为1/651/651/751/75；一般货船为；一般货船为1/451/451/601/60。5推进器及舵类型l装配双车双舵的船舶能够获得更大的舵力及舵里装配双车双舵的船舶能够获得更大的舵力及舵里转船力矩，旋回性能优于单车舵船舶；转船力矩，旋回性能优于单车舵船舶；l某些船舶可能装备特殊的推进器及舵装置，性能某些船舶可能装备特殊的推进器及舵装置，性能各异，如装备各异，如装备ZPZP的拖轮可原地掉头。的拖轮可原地掉头。6舵角l规律：规律：在极限舵角的范围之内，操不同舵角时的旋回初径变在极限舵角的范围之内，操不同舵角时的旋回初径变化情况，总的趋势是，随着舵角的减小，旋回初径将化情况，总的趋势是，随着舵角的减小，旋回初径将会急剧增加，当然旋回时间也将增加。会急剧增加，当然旋回时间也将增加。对于不同的船舶，随着舵角的减小，旋回初径的增加对于不同的船舶，随着舵角的减小，旋回初径的增加率是不一样的，其中舵的高宽比小的船舶，其旋回初率是不一样的，其中舵的高宽比小的船舶，其旋回初径的增加率较大。径的增加率较大。7操舵时间l操舵时间主要对船舶的进距影响较大，进距随操操舵时间主要对船舶的进距影响较大，进距随操舵时间的增加而增加；舵时间的增加而增加；l操舵时间对横距和旋回初径的影响不大，旋回直操舵时间对横距和旋回初径的影响不大，旋回直径则不受其影响。径则不受其影响。8船速l l船速对船舶旋回时间影响显著；船速对船舶旋回时间影响显著；l l船船速速对对旋旋回回初初径径大大小小的的影影响响呈呈现较为复杂的情况：现较为复杂的情况：急低速状态旋回性明显变差；急低速状态旋回性明显变差；停停车车进进行行旋旋回回即即减减速速旋旋回回时时，旋旋回圈将大大扩大；回圈将大大扩大；从从船船速速极极低低状状态态开开始始，进进行行加加速速旋旋回回时时，旋旋回回圈圈将将因因而而受受到到压压缩缩，旋旋回回圈圈中中心心也也将将落落在在旋旋回回前前的的船船舶正横之后。舶正横之后。9吃水与纵倾l l吃水影响：吃水影响：舵面积比随吃水增加而降低；舵面积比随吃水增加而降低；随着吃水的增加，船舶通过重心随着吃水的增加，船舶通过重心GG点竖轴的转动惯量增加；点竖轴的转动惯量增加；随着吃水的增加，初始旋回大大减慢。随着吃水的增加，初始旋回大大减慢。若若纵纵倾倾状状态态相相同同，吃吃水水增增加加时时，旋旋回回进进距距增增大大，横横距距和和旋旋回回初初径径也也将有所增加。将有所增加。l l吃水差影响：吃水差影响：较大程度地改变了船舶水线下船体侧面积的分布状态，因而对船舶较大程度地改变了船舶水线下船体侧面积的分布状态，因而对船舶旋回性能带来明显的影影响。旋回性能带来明显的影影响。尾倾增大，旋向圈也将增大；对于尾倾增大，旋向圈也将增大；对于Cb=0.8Cb=0.8的船舶，若尾倾增大量为的船舶，若尾倾增大量为船长的船长的1%1%，旋回初径将可增加，旋回初径将可增加10%10%左右；对于左右；对于Cb=0.6Cb=0.6的船舶，若尾的船舶，若尾倾增大量为船长的倾增大量为船长的1%1%，旋回初径将可增加，旋回初径将可增加3%3%左右。左右。10横倾l船体存在横倾时，左右浸水面积不同，两侧所受的船体存在横倾时，左右浸水面积不同，两侧所受的水动压力也不相同，改变了左右舷各种作用力的对水动压力也不相同，改变了左右舷各种作用力的对称性。称性。l l低速时，推力阻力转矩起主要作用，推首向低舷侧偏低速时，推力阻力转矩起主要作用，推首向低舷侧偏转；转；l l高速时，首波峰压力转矩起主要作用，推船首向高舷侧高速时，首波峰压力转矩起主要作用，推船首向高舷侧偏转。偏转。l l总的来讲，横倾对旋回圈的影响并不大。总的来讲，横倾对旋回圈的影响并不大。11浅水影响l规律：l由于浅水中横向阻力明显增大，漂角明显下降，同时浅水中的舵力有所下降，舵力转船力矩下降，再加上浅水中的阻尼力矩明显增大，船舶的旋回性下降，因此，在浅水中的旋回圈明显增大。l当水深吃水比小于2时，旋回圈有所增大（特别是对高速船而言）；当水深吃水比小于1.5时，旋回圈明显增大；当水深吃水比小于1.2时，旋回圈急剧增大12旋回方向l由于受螺旋桨横向力的影响，船舶向左或向右旋回时的旋回圈的大小将有所不同。对于右旋固定螺距螺旋桨单车船而言，在其它条件相同的情况下，向左旋回时的旋回初径要比向右旋回时的旋回初径要小一些。但对于超大型船舶而言，这一差别很小。13其他因素l船体的污底、风、流的作用都将对船舶旋回圈的大小产生影响。l例如顶风、顶流使旋回圈进距减小，顺风、顺流使旋回圈进距增大等等。五、旋回圈要素应用l旋回初径：用来估算船舶用舵旋回掉头所需的水域；l横距用来估算转首后，船舶与岸或其它船舶是否有足够的间距；l滞距用来推算两船对遇时无法旋回避让的距离，即两船对遇时的距离小于两船的滞距之和，则用舵无法避让；l进距两船的进距之和可用来推算对遇时的最晚施舵点。五、旋回圈要素应用l反移量(Kick)的应用l本船航行中发现有人落水时，应立即向落水者一舷操舵，使船尾迅速摆离落水者，以免使之卷进船尾螺旋桨流之内。l在船首较近的前方发现障碍物时，为紧急避开，应立即操满舵尽量使船首让开，当估计船首已可避开时，再操相反一舷满舵以便让开船尾。l当船舶前部已离出码头，拟进车离泊时，如操大舵角急欲转出，则由于尾外摆而将触碰码头。为避免发生事故应适当减速，待驶出一段距离后再使用小舵角慢慢转出。第二节航向稳定性和保向性稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类一、航向稳定性稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类一、航向稳定性稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类一、航向稳定性稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类直线运动稳定或动航向稳定：直线运动稳定或动航向稳定：其重心轨迹最终回复为一直线，航向发生变化其重心轨迹最终回复为一直线，航向发生变化方向稳定或静航向稳定：方向稳定或静航向稳定：其重心轨迹最终回复为与原航线平行的另一直线其重心轨迹最终回复为与原航线平行的另一直线位置稳定：位置稳定：其重心轨迹最终回复为与原航线的延长线上其重心轨迹最终回复为与原航线的延长线上二、船舶保向性概念保向性是指船舶在外力作用下（如风、流、浪保向性是指船舶在外力作用下（如风、流、浪等），由舵工（或自动舵）通过罗经识别船舶等），由舵工（或自动舵）通过罗经识别船舶首摇情况，通过操舵抑制或纠正首摇并使船舶首摇情况，通过操舵抑制或纠正首摇并使船舶驶于预定航向上的能力。驶于预定航向上的能力。三、船舶保向性影响因素影响因素船舶保向性的好坏不但与船舶航向稳定性的好坏有关，船舶保向性的好坏不但与船舶航向稳定性的好坏有关，同时还与操舵人员的技能及熟练程度、自动舵、舵机同时还与操舵人员的技能及熟练程度、自动舵、舵机的性能有关，具体因素主要有：的性能有关，具体因素主要有：船型船型 方形系数、长宽比、水下侧面积、干舷及上层建筑、舵面积方形系数、长宽比、水下侧面积、干舷及上层建筑、舵面积 载况载况 吃水、船舶纵倾与横倾吃水、船舶纵倾与横倾 舵角与船速舵角与船速 外界因素外界因素 水深、风流条件水深、风流条件第三节第三节船舶的变速运动性能船舶的变速运动性能启动与停车惯性停车：以某一速度航行的船舶，从发出主机停止车令起到船舶对水停止移动时止所需的时间和滑行的距离，称为停车冲时和停车冲程。停车后，船速开始下降较快，随船速降低，阻力减小，船速下降趋缓；实船试验时，船舶对水停止移动一般以船舶维持舵效最小速度为标准计算，万吨级船取2kn，超大船取3kn左右；船舶在常速航行中停车，降速到能维持其舵效的速度时，一般货船的停车冲程为船长的820倍，超大型船舶则超过20倍的船长。船越大，停车惯性越大。一、倒车惯性定义：船舶在前进三中开后退三，从发令开始到船对水停止移动所需的时间及航进的距离，称为倒车冲时和倒车冲程。倒车冲程又称紧急停船距离（crashstoppingdistance）或最短停船距离（shorteststoppingdistance）。换向时间：从前进三到后退三所需时间的长短因主机类型而异：内燃机船约需90120秒；汽轮机船约需120180秒；蒸汽机船约需6090秒。影响紧急停船距离的因素船舶排水量初始船速主机倒车功率、转速和换向时间推进器种类船体的污底程度外界条件浅水、风、流等二、几种制动方法倒车制动大舵角旋回制动蛇航制动拖锚制动拖轮制动辅助装置制动第四节船舶操纵性试验主要试验种类旋回试验Z形试验螺旋试验与逆螺旋试验停船试验第五节第五节IMO船舶操纵性衡准船舶操纵性衡准的基本内容的基本内容第二章操纵设备及助操设施第一节螺旋桨的作用操纵设备包括车、舵、锚、缆等。操纵设备包括车、舵、锚、缆等。本章内容本章内容车、舵、锚、缆的作用车、舵、锚、缆的作用操纵设备运用的基本知识操纵设备运用的基本知识推进器的种类推进器的种类螺旋桨,Z型推进器明轮平旋式推进器喷水式推进器螺旋桨种类固定螺距桨FPP可变螺距桨CPP船舶阻力n n航行阻力（resistance）n n航行阻力R包括基本阻力R0和附加阻力Rn nR=R0+Rn n1）基本阻力R0n n刚出坞新裸体船（不包括附体）在平静水面行驶时水对船体产生的阻力。n基本阻力包括:n摩擦阻力Rf(frictionalresistance)取决于船速和船舶的湿表面积及其表面的粗糙程度。一般情况下约占船舶全部阻力的7090%。n兴波阻力Rwn涡旋阻力Ren n兴波阻力和涡旋阻力统称为压差阻力，或剩余阻力兴波阻力和涡旋阻力统称为压差阻力，或剩余阻力（residualresistanceresidualresistance）。其大小取决于船体形状和船速，）。其大小取决于船体形状和船速，约与船速的约与船速的2323次方成正比。次方成正比。n n R R0 0=R=Rf f+R+Rw w+R+Re e n n 结论：一般认为，结论：一般认为，R R0 0仅与船舶形状、水深、船型和船速仅与船舶形状、水深、船型和船速有关。低速时剩余阻力通常占总阻力的有关。低速时剩余阻力通常占总阻力的825%825%，高速时为，高速时为4560%4560%。n基本阻力的大小主要与船速和吃水有关。吃水越大，阻力越大；船速较低时，基本阻力近似于线性变化；当船速较高时，基本阻力变化明显加快，几乎与船速的平方成正比。n n2 2）附加阻力附加阻力R Rn n 附加阻力包括：附加阻力包括：n n 污底阻力污底阻力R RF F：每米长度的粗糙度厚度为25m时，船速降低1%n n 附体阻力附体阻力R RA An n 空气阻力空气阻力R RX X：空气阻力与船速的平方以及船体水线以上部分正投影面积成正比。一般情况下，空气阻力通常占总阻力的2%4%左右，但集装箱船由于其船体水线以上部分正投影面积较大，且船速较高，其空气阻力占总阻力的比例可达10%。n n 汹涛阻力汹涛阻力R Rr r：顶浪航行时，一般船舶总阻力比静水状态增加50100%。附加阻力的大小与风浪大小、船体污底轻重及航道浅窄有关。推力与转矩螺旋桨前后流场特点推力与转矩螺旋桨前后流场特点吸入流的特点：吸入流的特点：是流速较慢；是流速较慢；范围较宽；范围较宽；流线几乎相互平行。流线几乎相互平行。排出流的特点：排出流的特点：是流速较快；是流速较快；范围较小；范围较小；水流旋转激烈。水流旋转激烈。推力与转矩机翼升力条件：升力条件：来流速度V来流的冲角推力与转矩螺旋桨推力示意推力与转矩螺旋桨推力推力 T=T=n n2 2D D4 4K KT T螺旋桨转矩转矩 MQ=MQ=n n2 2D D5 5K KQQ K KT T为推力系数为推力系数，K KQQ为转矩系数为转矩系数,由水池试验求得由水池试验求得推力与转矩J=Vp/nD 进速系数滑失与滑失比滑失滑失S S是指桨理论上应能前进的速度与对水的实际是指桨理论上应能前进的速度与对水的实际速度速度VpVp之差之差,即：即：S SnPnPVpVpnPnPVs(1Vs(1p)p)其中，其中，n n为螺旋桨的转速；为螺旋桨的转速；P P为螺旋桨的螺距；为螺旋桨的螺距；VpVp为螺旋桨对水的实际速度；为螺旋桨对水的实际速度；VsVs为船对水的速度；为船对水的速度；pp为螺旋桨处的伴流系数，其值大约在为螺旋桨处的伴流系数，其值大约在0.20.20.40.4之间。之间。滑失与滑失比有的文献中，也将滑失定义为螺旋桨旋转一周在轴有的文献中，也将滑失定义为螺旋桨旋转一周在轴向所前进的实际距离向所前进的实际距离hphpVp/nVp/n即进程与螺旋桨螺距即进程与螺旋桨螺距P P的差值。的差值。滑失与螺旋桨在理论上应能前进的速度的比值称之滑失与螺旋桨在理论上应能前进的速度的比值称之为滑失比为滑失比SrSr（slipratioslipratio），即：），即：SrSrS/nPS/nP（nP-VpnP-Vp）/nP/nP1 1Vp/nPVp/nP滑失与滑失比中的螺旋桨进速滑失与滑失比中的螺旋桨进速Vp若用船速若用船速Vs代替，代替，得出的结果分别称为虚滑失或虚滑失比。得出的结果分别称为虚滑失或虚滑失比。滑失与滑失比影响滑失的因素影响滑失的因素滑失与船速有关，而船速与船舶的阻力有关，阻力越大，滑失与船速有关，而船速与船舶的阻力有关，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、遭受的风船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、遭受的风浪越大，滑失也越大。浪越大，滑失也越大。滑失的作用滑失的作用滑失能够提高螺旋桨推力，回收一部分（伴流）能量滑失能够提高螺旋桨推力，回收一部分（伴流）能量滑失越大，螺旋桨的推进效率越低。滑失越大，螺旋桨的推进效率越低。滑失在操纵中的应用滑失在操纵中的应用可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效。可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效。主机功率主机功率分类机器功率机器功率(MachineryHorsePower)MHP(MachineryHorsePower)MHP 指示功率（指示功率（IndicatedHorsePowerIndicatedHorsePower）IHPIHP 制动功率（制动功率（BrakeHorsePowerBrakeHorsePower）BHPBHP 轴功率（轴功率（ShaftHorsePowerShaftHorsePower）SHPSHP收到功率收到功率DeliveredHorsePowerDeliveredHorsePower）DHPDHP推力功率（推力功率（ThrustHorsePowerThrustHorsePower）THP=TVpTHP=TVp有效功率（有效功率（EffectiveHorsePowerEffectiveHorsePower）EHP=RVsEHP=RVs主机功率主机功率关系螺旋桨收到功率螺旋桨收到功率DHPDHP与机器功率与机器功率MHPMHP的比值称为的比值称为传递效率，其值通常为传递效率，其值通常为0.950.980.950.98。有效功率有效功率EHPEHP与收到功率与收到功率DHPDHP之比称为推进器效之比称为推进器效率，该值约为率，该值约为0.600.600.750.75。有效功率有效功率EHPEHP与主机机器功率与主机机器功率MHPMHP之比称为推进之比称为推进系数，该值约为系数，该值约为0.50.50.70.7。这就是说，主机发出。这就是说，主机发出功率变为船舶推进有效功率后己损失了将近一半。功率变为船舶推进有效功率后己损失了将近一半。船速的分类1额定船速2海上船速3港内船速4经济航速螺旋桨的致偏作用螺旋桨横向力螺旋桨沉深横向力螺旋桨沉深横向力伴流横向力伴流横向力排出流横向力排出流横向力推力中心偏位产生的横向力推力中心偏位产生的横向力螺旋桨横向力的致偏作用1.螺旋桨横向力沉深沉深螺旋桨盘面中心距水面的垂直距离称为螺旋桨的沉深h。沉深h与螺旋桨直径D之比h/D称为沉深比。1.螺旋桨横向力 沉深横向力沉深横向力与桨旋转方向相同1.螺旋桨横向力伴流分布特伴流分布特点：点：左右对称左右对称、上大下小。上大下小。伴流横向力伴流横向力 与桨旋转方与桨旋转方向相反向相反1.螺旋桨横向力排出流横向力排出流横向力 进车受进车受伴流的影响，均使船首向右偏转，比较大的量均使船首向右偏转，比较大的量1.螺旋桨横向力推力中心偏位推力中心偏位 船尾上升斜流船尾上升斜流 推力中心将稍稍偏于旋转方向。推力中心将稍稍偏于旋转方向。2.螺旋桨致偏作用右旋固定螺距螺旋桨（FPP）单桨船的偏转趋势静止中进车前进中倒车静止中倒车2.螺旋桨致偏作用 静止中进车静止中进车 开始船速较低开始船速较低 伴流横向力、进车排出流横向力以及推力中心偏位的影响均较小；伴流横向力、进车排出流横向力以及推力中心偏位的影响均较小；船舶在沉深横向力的作用下使船首左偏。船舶在沉深横向力的作用下使船首左偏。空船或轻载时，螺旋桨的沉深比空船或轻载时，螺旋桨的沉深比h/Dh/D比较小，沉深横向力较大，船首左比较小，沉深横向力较大，船首左偏比较明显；重载船沉深横向力较小，则几乎不出现偏转。偏比较明显；重载船沉深横向力较小，则几乎不出现偏转。船速的提高船速的提高 沉深横向力减小，沉深横向力减小，伴流横向力、排出流横向力推尾向左的影响增强，将逐渐削弱甚至克伴流横向力、排出流横向力推尾向左的影响增强，将逐渐削弱甚至克服沉深横向力的作用。服沉深横向力的作用。不论出现左偏或右偏，均可用不论出现左偏或右偏，均可用2 23030舵角加以克服保证船舶直航。舵角加以克服保证船舶直航。2.螺旋桨致偏作用前进中倒车 开始船速较高开始船速较高伴流横向力的影响使船首左偏；倒车排出流横向力使船首右偏的影响则较弱；沉深横向力的影响使首右偏；总体而言船舶的偏转方向不定，此时用舵就能克服偏转。船速降低倒车排出流横向力的影响逐渐增强，而伴流横向力逐渐减弱，船首将出现明显的向右偏转。舵效极差，因此即使操舵也无效果。2.螺旋桨致偏作用静止中倒车开始时 伴流尚未发生伴流尚未发生 倒车排出流横向力及螺旋桨沉深横向力的影响；倒车排出流横向力及螺旋桨沉深横向力的影响；船首向右偏转。船首向右偏转。退速的提高退速的提高 沉深横向力的影响相对减弱沉深横向力的影响相对减弱 排出流横向力的影响也将因船体左侧所受水动力的影响而作用排出流横向力的影响也将因船体左侧所受水动力的影响而作用减弱。减弱。2.螺旋桨致偏作用致偏作用的运用致偏作用的运用 向右就地掉头向右就地掉头 自力靠码头操纵自力靠码头操纵 系靠单浮或单点系泊系靠单浮或单点系泊2.螺旋桨致偏作用向右就地掉头向右就地掉头2.螺旋桨致偏作用自力靠自力靠泊操纵泊操纵2.螺旋桨致偏作用系靠单系靠单浮或单浮或单点系泊点系泊第二节舵设备及其应用组成：（1）舵装置（2）转舵装置、（3）舵机、（4）操舵装置的控制装置。舵力分析右舵，左侧流速加快，右侧的流速减慢，产生压力差P，加上摩擦阻力r,得出舵力R。舵力的大小与舵角、舵叶面积、舵速、和舵断面积形状等因素有关。船产生转头的力就是舵力。根据乔塞尔普通舵实验时P的近似公式分析舵力、舵力矩与哪些因素有关。对于海船来说，35度为极限舵角。舵的类型和结构一、舵的类型1、.按舵杆的轴线位置分类（舵叶S）1）不平衡舵2）平衡舵3）半平衡舵2、按舵叶的支承情况分类1）双支承舵2）多支承舵3）悬挂舵4）半悬挂舵半平衡舵不平衡舵三支点平衡舵穿心舵轴平衡舵半悬挂舵悬挂舵多支承舵双支承舵3、按舵叶的剖面形状分类1）平板舵2）流线型舵优点：水动力性能好，舵的升力系数高，阻力系数低，即舵效高。4、特种舵可减少舵叶两端的绕流损失，进一步改善舵的流体的动力性能1.舵叶水平和垂直隔板按线形构成骨架,进行灌水和冲气的密性试验.各应该能保持15分钟以上。合格后，灌上沥青防内部锈蚀，为此，在舵叶上下部开有小孔，配有黄铜制成的栓塞。二、舵的结构2.舵杆舵叶转动的轴，并用以承受和传递作用在舵叶上的力及舵给予转舵装置的力。下部与舵叶连接，上部与转舵装置连接。上下舵杆用法兰接头连接(a)垂直嵌接(b)水平法兰（c垂直法兰舵装置示意图：1.电动舵机2.舵扇3.上舵承4.舵杆5.舵杆套筒6.下舵承3.舵承舵承是用来支持舵杆、支承舵的重量及保证船体水密的设备。按其位置可分上舵承(侧推滚珠轴承和垂直滑动轴承，滚珠承受舵的重量，滑动承受侧向力）和下舵承两种。上舵承装在舵机甲板上。下舵承装在舵杆筒口或舵杆筒内。操舵装置一般多设于尾尖舱平台甲板上，分为主操舵装置和辅助操舵装置。主操舵装置指在正常情况下使舵产生动作所必须的机械、转舵机构、舵机装置动力设备及其附属设备和向舵杆施加转矩的部件（如舵柄及舵扇）。辅助操舵装置指在主操舵装置失效时，为驾驶船舶所必须的设备。一、电动操舵装置。由电动机、传动齿轮、舵扇和舵柄等组成特点：结构简单，操作简便，工作可靠，适用于中小型船舶。二、液压操舵装置由电动机、油泵、管路、转舵机械等组成。特点是具有转动平稳、无噪音、操作方便、易于遥控、能实现无级调速，比电动操舵装置具有较高的可靠性。可分为往复式液压舵机和转叶式液压舵机三、辅助操舵装置共用舵柄和舵扇四、舵角限位器航行中船舶使用的最大舵角，流线型舵为32度，平板舵为35度。舵角限位器设在舵叶上或下舵杆与舵柱的上部。1.对一艘船舶应满足如果设置一个主操舵装置和一个辅助操舵装置，对主辅操舵装置的布置，应满足当它们中的一个失效时应不致使另一个失效。2.主操舵装置和舵杆应能满足1）具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵，使舵自任一舷的35度转至另一舷的30度所需的时间不超过28秒。2）为了满足上款的要求，当舵柄处的舵杆直径（不包括航行冰区的加强）大于120毫米时，该操舵装置应为动力操作。3）设计成船舶最大后退速度（指船舶的最大航海吃水情况下用设计的最大后退功率估计能达到的速度）时不致损坏。但这一设计要求不需要在试航中的最大后退速度和最大舵角进行验证。五、操舵装置的基本要求1）具有足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船舶，并能在紧急时迅速投入工作。2）能在最大营运前进航速的一半但不小于7节时进行操舵，使舵自任一舷的15度转至另一舷的15度，且所需的时间不超过60秒。3）为了满足上款的要求，在任何情况下，当舵柄处的舵杆直径（不包括航行冰区的加强）大于230毫米时，该操舵装置应为动力操作。4）人力操舵装置只有当其操作力在正常情况下不超过160N时方允许装船使用。4、主、辅操舵装置动力设备的布置应能满足1）当动力源发生故障失效后又恢复输送时，能自动再启动。3.辅助操舵装置应能满足3）任一台操舵装置动力设备的动力源发生故障时，应在驾驶室发出声、光警报。4）如主操舵装置具有两台或几台相同的动力设备，则在下列条件下可不设辅助操舵装置：（1）对于客船，当任一台动力设备不工作时，主操舵装置仍能按上21）的规定进行操舵。（2）对于货船，当所有动力设备都工作时，主操舵装置仍能按上21）的规定进行操舵。（3）主操舵装置应布置成当其管系或一台动力设备发生单项故障时，此缺陷能被隔离，使操舵能力能够保持或迅速恢复。2）能在驾驶室使其投入工作六、操舵装置的控制系统是指用以将舵令由驾驶室传至舵机装置动力设备之间的一系列设备。（一）液压控制系统（二）电力控制系统（海船上普遍使用）1、随动操舵系统（有舵角反馈发送器）三、应急操舵（3个月一次）四、操舵控制系统的要求2、手柄控制系统（没有舵角反馈发送器）1）对主操舵装置，应在驾驶室和舵机室两处都设有控制器。2）对主操舵装置是由两台或几台相同的动力设备组成不设辅助操舵装置时，应设置两个独立的控制系统，且每个系统均应能在驾驶室控制。3）对于辅助操舵装置应在舵机室进行控制。若辅助操舵装置是用动力操纵的，则也应能在驾驶室进行控制，并应独立于主操舵装置的控制系统。4）能从驾驶室操作的主、辅操舵装置的控制系统应符合下列要求。（1）在舵机室应设有能将驾驶室操作的控制系统与其所服务的操舵装置脱开的设施。（2）此控制系统应能在驾驶室某一位置被投入操作。1、操舵装置控制系统的布置6）驾驶室与舵机室之间应备用通信设施。7）舵角位置应在驾驶室及舵机室显示。舵角指示应与操舵装置控制系统独立。8）驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图的适当操作说明。此说明表明操舵装置控制系统和动力转舵系统的转换程序。5）当控制系统的电源供应发生故障后，应能在驾驶室发出能视听的报警。自动舵优点：自动纠正偏航角，减轻人员的劳动强度，航向精度高，提高航速，减少燃料消耗，缩短航程。一、自动舵的基本工作原理二、自动舵的种类1、按船舶偏航角来操舵的自动舵2、按船舶偏航角和偏航角速度来操舵的自动舵。克服船舶惯性。3、按偏航角、偏航角速度、及偏航角积分来操舵的自动舵。克服了因风流或螺旋桨不对称等原因产生的恒值干扰。1、灵敏度调节(天气调节)(航摆角调节)良好海况下，灵敏度调高些，偏舵角可用得小。2、舵角调节(比例调节)海况恶劣，空载，舵叶浸水面积小应选高档。3、反舵角调节大船、重载、旋回半径大时微分调大，反之，调小海况恶劣，微分作用要调小或调至0。4、压舵调节用一个固定信号使舵叶偏转一个固定角度，以抵销单侧偏航的作用。5、航向改变调节6、零位修正调节用来修正自动舵中航向指示刻度盘与陀螺罗经的同步误差。二、自动舵的调节四、自动舵的使用操作程序1、随动操舵2、自动操舵3、应急操舵能适应船舶运动特性和海况的变化，自动确定各项系数，得到最佳控制，减少操舵次数，减小舵角等航迹舵与GPS、雷达、罗经、计
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