船舶操纵1教材课件.ppt

1、船舶值班、操纵与避碰主讲：赵月林第1页，共51页。课程简介 课程包括：课程包括：船舶操纵船舶操纵 船舶值班与避碰船舶值班与避碰 雷达标绘雷达标绘 适任考试适任考试 船舶值班与避碰船舶值班与避碰972：避碰：避碰：60%值班：值班：10%操纵：操纵：26%定线：定线：4%第2页，共51页。船舶操纵 船舶操纵：在人、船、环境系统中，操船者利用船舶本身或其他手段如车、舵、锚、缆、拖轮等，以保持或改变船舶运动状态为目的而进行的必要观察、判断、指挥、实施等。第3页，共51页。船舶操纵任务 常规航行：小舵角保向或中舵角转向；进出港操纵：锚泊、系浮筒、靠离码头、掉头等；应急操纵：紧急旋回或停船、搁浅或碰撞时

2、的操纵、落水人员救助等；恶劣条件：大风浪中、避离台风操纵等。第4页，共51页。任务要求 了解船舶（船体）的操纵特性 -了解操纵对象的性质 了解船舶操纵设备的性能和特性 -了解操纵设备的性质 了解船舶在不同外界环境中的操纵特性外界环境:风、流、浪 学习船舶在港内、狭水道中操纵的方式方法 特殊环境下的操船 -完善操纵装置 提高操纵人员的水平第5页，共51页。船舶操纵性 船舶操纵性能（maneuverability）是指船舶对驾引人员实施操纵的响应能力总称 船舶操纵性能内容:船舶的旋回性Turning ability；船舶航向稳定性与保向性（course-keeping ability）；船舶的停船

3、性能（stopping ability）；船舶的转头惯性抑制性能（Yaw-checking ability）等。第6页，共51页。第一章 船舶操纵性能 第一节 船舶旋回性能 第二节 船舶航向稳定性及船舶操纵性指数 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7页，共51页。第一节 船舶旋回性能 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。主要内容船舶旋回运动过程分析 旋回圈（turning circle）及旋回圈要素旋回运动的运动要素影响旋回圈大小的因素旋回圈要素在实际操船中的应用第8页，共51页。船舶以一定航速直进当中操某一舵

4、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 过渡阶段第9页，共51页。转舵阶段转舵阶段过度阶段过度阶段定常阶段定常阶段第10页，共51页。CYrmurmxvmG0rYvYrvrYvYrvGKYrmxvmGrYvYrvGKCYrmu0rYvYrvGK转舵阶段转舵阶段过度阶段过度阶段定常阶段定常阶段第11页，共51页。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

5、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12页，共51页。过渡阶段）第13页，共51页。第14页，共51页。运动变量历时曲线转舵阶段过渡阶段定常阶段vv rr r v rvt第15页，共51页。旋回圈旋回圈：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。DTD0TrLkAdVVRe第16页，共51页。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DTD0TrLkAdVVRe第17页，共51页。1.反移量（Kick）定

6、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。DTD0TrLkAdVVRe第18页，共51页。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。第19页，共51页。DTD0TrLkAdVVRe第20页，共51页。DTD0TrLkAdVVRe第21页，共51页。DTD0TrLkAdVVRe第22页，共5

7、1页。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 35第23页，共51页。DTD0TrLkAdVVRe第24页，共51页。DTD0TrLkAdVVRe第25页，共51页。第26页，共51页。-第27页，共51页。旋回运动可视为以一定的速度前进的同时绕通过某一点的竖轴而，这一点就是转心，通常

8、以P代表之。从几何学上讲，转心P的位置是旋回圈的曲率中心O作船舶首尾面的垂线的垂足。转心的位置大约在离船首柱后1/31/5船长处，也可能出于船首前某一点。旋回性能越好、旋回中漂角越大的船舶，旋回时转心越靠近船首。第28页，共51页。第29页，共51页。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。第30页，共51页。第31页，

9、共51页。第32页，共51页。第33页，共51页。第34页，共51页。第35页，共51页。第36页，共51页。第37页，共51页。第38页，共51页。第39页，共51页。第40页，共51页。第41页，共51页。第42页，共51页。第43页，共51页。第44页，共51页。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

10、第45页，共51页。浅水影响NoImage第46页，共51页。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。第47页，共51页。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。第48页，共51页。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

11、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。第49页，共51页。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50页，共51页。本节要点l 旋回运动过程。旋回运动阶段：转舵阶段、过渡阶段、定常旋回阶段。各阶段旋回加速度、旋回角加速度、旋回速度、旋回角速度、旋回角速度等量的变化情况。l 旋回圈要素，影响旋回圈大小的因素 旋回圈的要素：旋回进距、旋回横距、旋回初径、旋回直径、旋回反移量、旋回漂角、旋回转心、旋回时间、旋回速降、旋回横倾等。影响旋回圈大小的因素：船型因素：方形系数、长宽比、水下侧面积、舵面积、车舵类型操船因素：舵角、船速、吃水、纵倾、横倾以及外界因素第51页，共51页。