船舶操纵7

Ba Ld
Va
1.停船时的漂移速度
• 空载时：
B a /( Ld ) 1 . 8
y
1 20
a
• 满载时：
B a /( Ld ) 0 . 8
y
1 30
a
2. 航行中的风致漂移速度
• 根据实船试验，船舶航行中受正横风影响的漂移速 度与停船时的漂移速度有如下关系：
y exp( 0 .14 x )
XW = YW = 9.8
2 9.8
W LdV C W x
2 W
NW =
2 9.8 2
W LdVW2 C W y W L dV C W n
2Hale Waihona Puke 2 W 二、水动力与水动力转船
• 水动力角
– FW与首尾面的夹角 – 与风力角相类似 – 由于纵向水动力较小， tg趋向于无穷大，所 以在900左右。
3
2
1
• 风致漂移较小
y0/L -5
-4 £ â Æ ã Ä Ä ¼ Ë £ Í Ô é Ä Ð Ê Ñ
-3
-2
-1
1
2
K=4.0
五、强风中可保向界限
• 可保向界限
– 风速/船速 – 与舵角有关 – 与风舷角有关
五、强风中可保向界限
• 可保向界限
– 风舷角＝600～1200时，曲线位置较低，可保向范围小。 – 当相对风向逐渐向首、尾靠拢时，可保向范围扩大。 – 船首附近来风时的可保向曲线要比船尾附近来风时的曲线 要高得多。 – 强风中船舶保向性总的说来随风速的降低而提高，随船速 的降低而降低，增大舵角可提高保向性。 – 对于不同类型的船舶而言，水线上下侧面积之比较大的船 舶其保向性较差； – 浅水对强风中船舶的可保向界限的影响甚微。
一、风力和风力转船力矩
• 风力中心a/Lpp：
– 至船首的距离a与两 柱间船长Lpp的比值； – 随风舷角的增大近 似呈线性增加； – 其值大约在0.3～0.8 之间； – =900左右即船舶正 横风时， a/Lpp 0.5
一、风力和风力转船力矩
• 风力角：
– 风压力Fa与船首尾线的夹角
• • • • 风对操船的影响 流对操船的影响 受限水域的影响 船间效应
第一节风对操船的影响
• • • • • 风力和风力转船力矩 水动力与水动力转船力矩 风致偏转 风致漂移 强风中操船的可保向界限
一、风力和风力转船力矩
• 风力估算-Hughes公式：
Fa
– – – – – – –
9 . 81 2
1 tg Ya Xa 2 1 2
a c ay B a sin
2 a
a c ax Aa cos a2
c ay B a tg c ax Aa
一、风力和风力转船力矩
• 风力角：
– 随的增大而增大； – 当处于40o～140o之间 时，风力角大体处于 80o～100o范围之内
/ y
– 航行中横向漂移速度变化规律与静止中相似； – 即随航速提高，横向漂移速度以指数规律下降。
旋回中的漂移
d P15
o
• 对转首角速度影响较大：
– 正横前来风
• 不易向上风转向，前进距离 较大； • 容易向下风转向，前进距离 较小；
7
x0/L
6
5
4
– 正横后来风：
• 不易向下风转向，前进距离 较大； • 容易向上风转向，前进距离 较小；
Vw

aw
G

Fw
二、水动力与水动力转船
• 水动力作用中心
– 水动力作用中心距离船首的距离与船长之比aW/L； – aW/L随漂角的增大而增大。 – 随着漂角的增大，水动力作用中心自距离船首0.25L渐 次移至0.75L处。 – 空载或压载时往往尾倾较大，水动力作用中心要比满载 平吃水时明显后移。
– 船舶（来风一端）将顺风偏转 – 以接近1000的风舷角向下风漂移。
• 前进中
– 正横前来风
• 慢速、空船、尾倾、船首受风面积较大的船舶，船首 顺风偏转； • 前进速度较大、满载或半载、首倾、船尾受风面积较 大的船舶，船首将迎风偏转
– 正横后来风，船舶将呈现极强的迎风偏转性。
偏转规律归纳
• 船舶在后退中
本节要点
• 风力和风力转船力矩
– 风力系数，作用中心、方向
• 水动力与水动力转船力矩
– 作用中心、方向
• 风致偏转 • 风致漂移
– 漂移规律与影响因素
• 强风中操船的可保向界限
– 影响因素
– 停船时的漂移速度 – 航行中的风致漂移速度
1.停船时的漂移速度
• 风压力Ya和水动力Yw达到相等时，受风漂移速度 稳定
Ya 1 2 a B a C ay (Va V y )
2
Yw 1 2 w LdC wyV y
2
Vy
a C ay B a w C w y Ld
V a 0.041
C ax C a cos C ay C a sin
Aa B a
2
2
Aa Ba Aa B a
2 2
Aa B a
2
2
C an 0.5 x F Loa C a sin
一、风力和风力转船力矩
• 风力系数：
– 为一马鞍形曲线 – ＝0度或180度时， Ca值为最小； – ＝ 30 ～ 40 度 或 140 ～ 160 度 时 ， Ca值为最大； – ＝ 90 度 左 右 时 ， Ca值较小，但船舶 所受的风力值达到 最大
2 a C a ( Aa cos 2 B a sin 2 ) a
a 为空气密度，为1.25kg/m3； 为相对风舷角； Ca为风力系数，与随风舷角、水线以上受风面 积的形状有关； a 为相对风速（m/s）； Aa为水线以上船体正投影面积（m2）； Ba为水线以上船体侧投影面积（m2）； Fa为水线以上船体所受的风力（N）；
• 水动力FW估算
Yw
9.8 2
w C w yV w2 Ld
• W为水密度，为1045kg/m3； • CW为水动力系数，与漂角及船体水下形状等因素有关； • W为船舶与水的相对速度（m/s）； • L为船舶水线长度（m）； • d为船舶吃水（m）；
二、水动力与水动力转船
• 水动力分解
一、风力和风力转船力矩
• 风力分解：
Xa= Ya =
1
2 1
a AaV C ax
2 a 2 a
2 1 2 N a = a B a LoaV a C an 2
a B aV C ay


一、风力和风力转船力矩
• 风力系数：
Ba
第二章要点回顾
• 螺旋桨的作用
– 滑失与滑失比概念及作用 – 螺旋桨横向力 （产生机理、致偏作用）
• 舵的作用 • 锚的作用
– 操纵用锚的抓力与注意事项 – 单锚泊时的锚泊力
• 缆绳的作用
– 分类与作用 – 系解缆顺序
• 拖轮的作用
– 被拖船的运动规律 – 使用拖轮的注意事项
第三章 外界因素的影响
– 有一定的退速时（在一定风速下），船舶迎风偏 转，即尾找风（stern to wind）：
• 正横前来风比正横后来风显著； • 左舷来风比右舷来风显著； • 左舷正横前来风最显著；
– 退速极低时，船舶的偏转与静止时的情况相同， 并受倒车横向力的影响，船尾不一定迎风。
四、风致漂移
• 船舶因风的直接作用和水动力的间接作用 而产生的横向运动称为风致漂移
三、风致偏转
• 船舶在风中的偏转是船舶所受的风力转船 力矩和水动力转船力矩共同作用的结果； • 需要根据船舶运动状态和风向及风速的具 体条件确定偏转情况； • 偏转方向：
– 迎（逆）风偏和背（顺）风偏； – 首找风和尾找风。
1. 静止中受风
2.前进中受风
3.后退中受风
偏转规律归纳
• 静止中或极低速
一、风力和风力转船力矩
• 风力转船力矩估算
Na
9 . 81 2
a C Na ( Aa cos B a sin ) L
2 2 2 a
• 根据风力、风力作用中心以及风力角
– Na＝Fasin(lG－a) ＝Fasin(L/2－a)
二、水动力与水动力转船