船舶操纵
船舶操纵第章
船舶操纵第1章1. 额定船速是指A. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速；B. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；C. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；D. 主机以额定功率和转速在深水、风浪中航行的船速。
[单选题] *ABC(正确答案)D2. 额定船速是指在深水中，在额定功率与额定转速条件下，船舶所能达到的 [单选题] *A. 对水的速度；B. 对地的速度；C. 理论上的速度；D. 静水中的速度。
(正确答案)3. 海上船速是指 [单选题] *A. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速；(正确答案)B. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；C. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；D. 主机以额定功率和转速在深水、风浪中航行的船速。
4. 海上船速是指 [单选题] *A. 考虑风浪较大，较额定船速为高的船速；B. 考虑常遇风浪时的平均船速；C. 较港内船速高一倍的船速；D. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速。
(正确答案)5. 为了留有一定的储备，主机的海上功率通常定为额定功率的： [单选题] *A. 60％B. 70％C. 80％D. 90％(正确答案)6. 为了留有一定的储备，主机的海上转数通常定为额定转数的 [单选题] *A. 80～85％B. 85～90％C. 90～95％D. 96～97％(正确答案)7. 经济航速速是指 [单选题] *A. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；B. 船舶在实际航行环境中以海上常用功率和转速行驶并考虑机动航行后的平均速度；C. 船舶在实际营运中能够保证船期的实际使用速度；D. 以节约燃油、降低成本为目的，根据航线条件等特点而采用的速度。
(正确答案)8. 港内船速是指 [单选题] *A. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；B. 主机以额定功率和转速在浅水中航行的静水船速；C. 主机以港内功率和转速在深水中航行的静水船速；(正确答案)D. 主机以港内功率和转速在深水、风浪中航行的船速。
在紧迫危险环境下的船舶操纵措施
在紧迫危险环境下的船舶操纵措施1.紧急停船：在紧急情况下，船舶应立即停止前进，并通过使用舵柄将方向保持在恰当的位置。
如果需要紧急停船，可以将发动机切断或者反推，同时关闭舵机。
2.泊位进出：在进出紧急泊位时，船舶应遵循严格的程序。
首先，船舶需要减速，并通过舵柄控制船舶方向。
同时，船舶在进入泊位或离开泊位时，船员需要密切关注泊位的周围环境，并与相关部门进行沟通以获取必要的信息和指导。
3.紧急转向：在紧迫情况下，船舶可能需要立即转向以避免碰撞或其他潜在危险。
为了实现紧急转向，船员应快速且准确地操作船舶的舵机，并适时调整油门以保持船舶的稳定性。
4.紧急制动：在必要时，船舶可能需要进行紧急制动以减慢船速或停止前进。
为了实现紧急制动，船员应及时停止发动机，并通过以逆时针方向操纵舵柄来控制船舶方向。
5.紧急避让：在遇到其他船只或障碍物时，船舶应采取紧急避让措施以防止碰撞。
船员应观察周围环境，并通过调整舵柄、油门和其他操纵设备来实现避让。
6.深水操纵：当船舶需要操纵进入或离开深水区域时，船员需要密切关注船的位置和水深，并通过调整舵柄和油门来保持船舶的稳定性和安全。
7.紧急转弯：在一些情况下，船舶可能需要紧急转弯以避免碰撞或航道阻塞。
船员应快速操作舵柄，并与相关部门进行沟通，以确保安全地完成转弯动作。
在紧迫危险环境下，船舶操纵措施需要快速、准确和稳定。
船员需要具备丰富的操纵经验和技能，并且应熟悉船舶的操纵设备和操作规程。
此外，船员应保持冷静，灵活应对各种突发情况，并始终保持与船舶相关部门的沟通和协调。
通过合理和有效地应对紧急情况，船舶和船员的安全将得到保障。
船舶操纵和避碰规则
2.锚抓力与出链长度
根据试验，当底质为泥沙时，锚的抓力于 链长、水深的关系如下表
出链长度/水深 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
抓力/锚在空气中 的重量
0.66
1.01
1.39
1.74
2.09
四、锚与锚泊
单锚泊抓力 单锚泊时的锚抓力可用下式表达： P=Pａ＋Pc＝λwａ＋λwcｌ
锚的种类
霍尔锚 斯贝克锚 波尔锚 AC-14型
四、锚与锚泊
1.锚的用途 锚泊 港内用锚助操 1）．抑制船速 2）．控制船身横向移动 3）．协助调头 4）．稳住船首 应急操纵上的使用 1）．避免碰撞、触礁、上滩 2）．保证狭水道航行安全时使用 3）．海上漂滞使用 4）．系泊时缓和船体受外力的摇动 5）．搁浅后固定船体以及协助脱浅
四、锚与锚泊
3.舵力与转船力矩 （1）舵力及其影响因素
舵的水动力在垂直于舵叶剖面中心线的法向分力称为舵力。 影响舵力的主要因素：舵叶面积、船速和舵角。 舵叶面积、船速和舵角越大，舵力越大，船舶的操纵性越好。 舵力的大小与船速的平方成正比。
（2）转船力矩 舵力对船舶重心G之矩称为转船力矩。
（3）舵角极限 钢质海船机械舵角的极限是35°
船舶能保持或改变航向、航速和位置的性能称为船舶 操纵性。
操纵性包括航向稳定性、回转性、转首性等。 （2）航向稳定性
保持原来航向的能力，称为航向稳定性。 （3）回转性和转首性
回转性是指船舶经操舵后，船舶改变原航向作圆弧 运动的性能。
转首性指船舶回转初期对舵的反应能力。
一、船舶操纵性能
2.冲程
船舶停船或倒车后， 船舶沿原航向惯性前 移的最大距离，称为 冲程。
三、港作拖轮及其运用
3.所需拖轮的总功率和数量
船舶操纵重点
2、描述船舶旋回运动状态的运动要素
1) 漂角(drift angle)
船舶首尾线上某一点 的线速度与船舶首尾面的交 角叫做漂角，如左图所示。 船舶在首尾线上不同点的漂 角是不同的，在船尾处，由 于其横移速度最大，因此漂 角也最大。但通常所说的漂 角是指船舶重心处的线速度 Vt与船舶首尾面的交角，也 就是船首向与重心G点处旋回 圈切线方向的夹角，用B表示 之。一般船舶的漂角大约在 3°～15°之间。
第二节 船舶操纵方程及船舶操纵性指数
一、船舶操纵运动方程
Tŕ+r＝Kδ
式中： K —— 旋回性指数(s-1); T —— 追随性指数(s); r —— 旋回角速度(1/s); ŕ —— 旋回角加速度(1/s2); δ —— 舵角(°)。
该方程最早是由日本学者野本谦作提出的，因此也称为野 本 方 程。 该式 中 ， T 称之 为 船舶 的追 随 性指 数 (turning lag index)，单位为s；K称之为船舶的旋回性指数(turning ability index)。
无因次化后的船舶操纵性指数K’、T’由于已经除去了船 舶尺度与船速的影响，故可直接用来比较不同船舶或同一船舶在 不同条件下的操纵性优劣及其变化趋势；反过来说，当两船的K、 T指数相等时，要使其操纵性能也相同，其船长和船速也应相同。
对于具备一般的操纵性能的船舶在满载状态下的K’、 T’应处于下列数值范围之内：
4) 旋回直径(final diameter) 旋回直径是指船舶作定常旋回时重心轨迹圆的直径， 亦称旋回终径，并以D表示之，它大约为旋回初径的0．9～ 1．2倍。 5) 滞距(reach) 亦称心距。正常旋回时，船舶旋回直径的中心O总较操 舵时船舶重心位置更偏于前方。滞距是该中心O的纵距，并 以Re代表之，大约为1～2倍船长，它表示操舵后到船舶进入 旋回的“滞后距离”，也是衡量船舶舵效的标准之一。
船舶操纵
4.4 船舶操纵控制船舶操纵是指船舶驾驶员根据船舶操纵性能和风、浪、流等客观条件，按照有关法规要求，正确运用操纵设备，使船舶按照驾驶员的意图保持或改变船舶水平运动状态的操作。
下面介绍现代船舶航向控制和船舶主机遥控操纵。
4.4.1 船舶操纵基本原理船舶操纵是一个大系统，由人、船舶和操船环境三个小系统构成，如图4–24所示。
该系统中，船舶驾引人员是主要组成部分，他们通过掌握和处理大量信息，将操船指令输人船舶，使船舶保持或改变运动状态而达到预期的目的。
图4–25为船舶驾引人员操纵船舶流程。
图中信息A 为本船运动状态，信息B为自然环境，信息C 为航行环境，信息D 为操船手册。
操纵船舶运动的机构，主要有舵和推进动力装置。
舵是船舶操纵的重要设备，操舵者通过操舵可以使船舶保持或改变其航向，达到控制船舶方向的目的。
推进器是指把主机发出的功率转换为推船运动的专用装置或系统，目前应用最广泛的推进器是螺旋桨。
螺旋桨分为等螺距螺旋桨、变螺距螺旋桨、固定螺距螺旋桨（FPP ）和可调螺距螺旋桨（CPP ）等不同类型。
20世纪50年代以来，船舶自动化经历了单元自动化、机舱集中监测与控制以及主机驾驶室遥控等几个阶段。
随后，由于计算机技术和自动化技术在实船上的应用，以及空间技术和通信技术的发展，使得船舶自动化由机舱自动化朝综合自动化和智能化方向发展。
螺旋桨转速舵 角锚的使用缆的使用拖船的使用图4–25 船舶操纵流程图4.4.2 船舶航向控制船舶航向控制的主要任务有二：一是保持航向；二是航向跟踪。
航向操纵部分——自动操舵系统自1922年自动操舵仪（也称自动舵）问世到今天，已经历了机械式自动舵、PID 自动舵和自适应自动舵三个发展阶段，目前正处于第四个研究发展阶段——智能自动舵。
1. 自动操舵系统1) 常规PID 自动舵在航海自动化系统中，船舶是系统的调节对象，若略去动力装置的影响，船舶运动状态的调节，将由舵来实现，并从船首方向表现出来。
船舶操纵与避碰 课件
~~离码头(准备工作,操纵要领)
确定离泊方法:顶流较缓，有吹开风，泊位 前方较清爽，船首开出15°左右船尾的车 舵与码头无碍时，均可采用首离法。自力或 使用拖船尾离时，车舵已与码头无碍，因而 可以自由机动。尾离是更为普遍的离码头方 法，静水港内更是如此。
b. 掌握摆出角度
控制前冲后缩
~~系离浮筒(准备工作,操纵要领) 系浮缆的准备 系浮锚链的准备 系单浮的操纵方法 离单浮筒 系浮时的带缆操作 系双浮筒
直航船行动:应保持航向和航速。然而，当保持航向 和航速的船一经发觉规定的让路船显然没有遵守本 规则各款采取适当行动时，该船即可独自采取操纵 行动，以避免碰撞。
当规定保持航向和航速的船，发觉本船不论由于何 种原因，逼近到单凭让路船的行动不能避免碰撞时， 也应采取最有助于避碰的行动。
~~能见度不良下的行动规则:本条适用于在能见
控制抵泊余速:船首抵泊位中点(N旗)的余速， 以不足2kn为宜
合理选择横距:一般初始横距应大于3倍船宽
调整好靠拢角度:一般重载船顶流较强靠泊时， 靠拢角宜小，以降低入泊速度并减轻拢岸力； 空船、流缓吹开风时，靠拢角宜大，以减低 风致漂移，并保证有足够的入泊速度;吹开风 靠拢角调小,吹拢风时靠拢角调大些.
交叉相遇可分:“小角度交叉”、“大角度交叉”、 “垂直交叉”.
交叉相遇两船的责任:有他船位于本船右舷的船舶， 即为让路船；反之，有他船位于本船左舷的船舶， 即为直航船。
~~让路船和直航船的行动
让路船行动(规则中船舶之间的互见中的责任的让路 船):须给他船让路的船舶，应尽可能及早采取大幅 度的行动，宽裕地让清他船。
~~对遇局面:
当两艘机动船在相反的或接近相反的航向上相遇致 有构成碰撞危险时，各应向右转向，从而各从他船 的左舷驶过。
《船舶操纵》课件
2.船舶推力
船舶推力是指转动的螺旋桨 推水向后，水对螺旋桨的反作 用力在船首方向的分量。倒车 时，则产生指向船尾的拉力。 流向螺旋桨盘面的流称为吸入 流，离开螺旋桨盘面的流称为排出流。吸入流的特点 是流速较慢、范围较大，流线几乎相互平行；排出流 的特点是流速较快，范围较小。水流旋转激烈。 对于给定的螺旋桨，它所产生推力T和转矩M Q 的大 小与其转速n、船速Vs，以及螺旋桨轴在水下的沉深 有关。船速Vs一定时，推力T与转速n2成正比，转矩MQ 也与n 2 成正比；当转速n一定时，则相应方向的船速 Vs越低，螺旋桨推力T越大，转矩MQ也越大。
2.功率种类和效率
1)功率种类
(1)指示功率(IHP) 指示功率是指在主机的气缸内产生的功率，主要用于 蒸汽机。 (2)制动功率(BHP） 制动功率是指输出于主机之外可实际加以利用的功率， 主要用于柴油机。 (3)轴功率(SHP) 轴功率是指传递到与螺旋桨尾轴相接的中间轴上的功 率，主要用于汽轮机。 (4)收到功率(DHP) 收到功率是指通过船尾轴管后向螺旋桨提供的功率。
上述输出功率的相互比例，将因主机的种类和 新旧程度不同而不同，一般情况下如下表所示。
种 类 最大持续输出功率 常用(海上)输出功率 过载(应急)输出功率 输出功率比 100％ 80％～90％ 105％～110％
倒车输出功率 40％～60％ 进港航行或雾航时往往需要备车，此时的 输出功率也称备车输出功率，通常约为最大持 续输出功率的50％～60％。
据统计，船速Vs和船舶长度均较接近的船舶，其航 向稳定性指数T与该船的方形系数Cb和长宽比有密切 关系。方形系数Cb较低、长宽比较高的船，一般说来， 具有较高的航向稳定性
4.舵效
1)舵效的含义 舵效是指运动中的船舶，操一定舵角后，使船在 较短时间内，较小的水域上得到的转头角，即改向 角的大小。 若转头角大，则认为舵效好，否则，舵效就差。 2)影响舵效的主要因素以及提高舵效的措施 (1)舵角： 因为舵角的大小直接影响转船力矩和转头角的大 小，所以加大舵角是提高舵效的有效措施。 (2)舵速： 舵速是由船速、伴流和螺旋桨排出流流速三部分 组成。船舶在低速航行中，当需要大角度转向时， 则可加大螺旋桨转速，提高滑失比，增大排出流流 速以提高舵效。
第二章 船舶操纵基本知识
第二章船舶操作基本知识船舶操纵是指船舶驾驶人员根据船舶操纵性能和客观环境因素，正确地控制船舶以保持或改变船舶的运动状态，以达到船舶运行安全的目的。
船舶操纵是通过车、舵并借助锚、缆和拖船来实现的。
要完成操纵任务，除保证所有操纵设备处于正常良好的技术状态外，操纵人员必须掌握船舶操纵性能(惯性和旋回性等)及对客观环境（风、流、水域的范围等）的正确估计。
第一节车的作用推动船舶向前运动的工具叫船舶推进器，推进器的种类很多，目前常见的有明轮、喷水器推进器螺旋桨、平旋推进器、侧推器等。
因为螺旋桨结构简单、性能可靠且推进效率高，所以被广泛应用于海上运输船舶。
一、螺旋桨的构造1、螺旋桨的材料和组成螺旋桨常用铸锰黄铜、青铜和不锈钢制作。
现在也有采用玻璃制作的。
螺旋桨有桨叶和浆毂两部分组成，连接尾轴上。
（1）桨叶，一般为三片和四片，个别也有五片甚至六片的，低速船采用宽叶，高速船采用窄叶。
（2）桨毂，多数浆毂与桨叶铸成一体。
浆毂中心又圆锥形空，用以套在尾轴后部。
（3）整流帽（4）尾轴2、螺旋桨的配置一般海船都采用单螺旋桨，叫单车船。
也有部分船舶（客船和军舰）采用双螺旋桨，叫双车船。
单桨船的螺旋桨通常是右旋转式的。
右旋是指船舶在前进时，从船尾向船首看，螺旋桨在顺车时沿顺时针方向转动的称为右旋，沿逆时针方向转动的称为左旋。
目前，大多数商船均采用右旋式。
双桨船的螺旋桨按其旋转方向可分为外旋式和内旋式两，对于双桨船，往舷外方向转动的称为外旋，反之称内旋。
通常采用外旋，以防止水上浮物卷入而卡住桨叶。
进车时，左舷螺旋桨左转，右舷螺旋桨右转，则称为外旋式；反之，称为内旋式。
二、推力、阻力和功率1、船舶推力在主机驱动下，螺旋桨正车旋转时推水向后运动，水对螺旋桨的反作用力在船首方向的分量就是推船前进的推力，倒车时则产生指向船尾的拉力。
流向螺旋桨盘面的水流称为吸入流（suction current）；离开螺旋桨盘面的水流称为排出流（discharge current）。
船舶操纵(内河船员考试)第二章知识要点
第二章系、离泊操纵第一节抛起锚操纵1.锚设备的作用有：停泊用锚、操纵用锚、应急用锚。
2.操纵用锚分：抛锚制动、控制船舶首向两种方法。
3.控制船舶速度和冲程时用锚的方法为：抛锚制动。
4.抛锚掉头、驶靠用锚、驶离用锚、抛锚倒车后退以稳定船首的方法都是控制船舶首向。
5.锚在操纵中可用于：控制余速、协助掉头、抛开锚利于离泊。
6.避免碰撞、触礁、搁浅，拖锚或拖链漂航、滞航，船舶搁浅后船体的固定及脱浅都属于应急用锚。
7.锚的抓力大小与：锚重、链长、底质、水深、抛锚方法有关。
8.锚的抓力大小决定于：锚型、锚重、锚杆的仰角、抛锚的方法；底质、水底地形、水深；与船舶的排水量和风、流、浪等外力的大小无关。
9.锚抓力为：锚的抓力系数与锚重的乘积。
链抓力为：锚链的抓力系数与平卧河底锚链重量的乘积。
10.锚型不同，锚的抓力系数不同。
按抓力系数的大小将不同锚型从小到大排列顺序为：霍尔锚——斯贝克锚——AC-14型大抓力锚。
11.当锚在河底被拖动2倍锚长时，锚爪开始抓土，锚的抓力将达最大值，一般为3～5倍锚重，这种姿势称为稳定抓底姿势。
12.锚在正常抓底状态下，抓力大；走锚状态下，抓力小。
13.当锚杆仰角为50时，抓力减小1/4,150时抓力减小1/2。
14.锚泊船的出链长度由两部分组成：悬垂链长和卧底链长。
15.锚泊力由锚抓力和链抓力两部分组成，其中链抓力等于卧底链长与河底的摩擦力。
16.悬垂链长不直接产生抓力，其作用是:使锚杆仰角为零，拉力呈水平方向，保证锚能充分发挥最大抓力，同时缓冲阵发性地作用在船体上的外力。
17.单锚泊时，锚链悬链长度：与锚重无关，与锚链单位长度重量有关。
18.单锚泊时，锚链卧底链长：与锚链单位长度重量有关，与船舶受到的外力有关。
19.单锚泊时，安全出链长度应：大于或等于悬链长度与卧底链长之和。
20.风速与锚泊船出链长度的关系为：风速为20m/s时，出链长度为3h+90m；30m/s时，出链长度为4h+145m。
第1章 船舶操纵基础理论
第一章船舶操纵基础理论通过本章的学习，要求学员概念理解正确，定义描述准确，对船舶操纵性能够正确评估，并具有测定船舶操纵性能的知识。
根据船舶操纵理论，操纵性能包括：1）机动性（旋回性能和变速运动性能）2）稳定性（航向稳定性）第一节船舶操纵运动方程为了定量地描述船舶的操纵运动，我们引入船舶操纵运动方程，用数学方法来讨论船舶的运动问题。
一、船舶操纵运动坐标系1．固定坐标系Ox0y0z0其原点为O，坐标分别为x0，y0，z0，由于我们仅讨论水面上的船舶运动，因此，该坐标系固定于地球表面。
作用于船舶重心的合外力在x0，y0轴上的投影分别为X0和Y0对z0轴的合外力矩为N2． 运动坐标系Gxyz其原点为点G （船舶重心），坐标分别为x ，y ，z ，该坐标系固定于船上。
这主要是为了研究船舶操纵性的方便而建立的坐标系。
x ，y ，两个坐标方向的运动速度分别为u 和v ，所受的外力分别为X 和Y ，对z 轴的转动角速度为r ，z 轴的外力矩为N 。
二、 运动方程的建立根据牛顿关于质心运动的动量定理和动量矩定理，船舶在水面的平面运动可由下列方程描述：y 0⎪⎩⎪⎨⎧===ϕZ og o og o I N y m Y x m X该式一般很难直接解出。
为了方便，将其转化为运动坐标系表示，这样可以使问题大为简化。
经过转换，得：⎪⎩⎪⎨⎧=+=-=r I N ur vm Y vr u m X Z )()( 该方程看似复杂，但各函数和变量都与固定坐标系没有关系，因此，可以使问题大为简化。
三、 水动力和水动力矩的求解对于上述方程中的水动力和水动力矩可表示为：⎪⎩⎪⎨⎧===),,,,,,(),,,,,,(),,,,,,(δδδr v u r v u f N r v ur v u f Y r v u r v u f X N Y X经过台劳级数展开，可得X ，Y ，N 对各自变量的偏导数，称为水动力导数和水动力矩导数，它们可以通过船模试验求得。
船舶操纵知识点归纳
{（1）定常旋回阶段第一章船舶操纵性基础1、定义：保向、改向、变速。
2、船舶操纵性能：①变速性能：（1）停船性能（2）启动性能（3）倒车性能②旋回性能③保向性能④航向稳定性能3、一些主要概念：①转心：转轴与船舶首位线交点（垂足）通常位于船首之后1/3L （船长）它的位置稍有移动②通常作用在船上的力及力矩：水动力、风动力、舷力、推力③漂角：船舶运动速度与船首位线的夹角4、①水动力及其力矩：水给予船舶的运动方向相反的力②特点：船前进时，水动力中心在船中前船后退时，水动力中心在船中后③附加质量：惯性质量及惯性矩大型船舶纵向附加质量≈0.07m （m 为船的质量）附加惯性矩≈1.0Iz （Iz 为船的惯性矩）④水动力角：水动力方向与船首位线的夹角它是漂角的函数，随它漂角的增大而增大⑤水动力中心大概位置:前进平吃水：漂角为0时，中心在船首之后1/4L （船速越低，越靠近船中，前进速度为0时，在船中）后退平吃水：漂角为0时，中心距船中1/4L⑥水动力距：与力矩系数水线下面积、船体形状有关力矩系数是漂角的函数5、船体阻力摩擦阻力→主要阻力占70%—90%速度越大，其值越大（与V 2成正比）兴波阻力（低速时：与V 2成正比；船高速时：急剧增大）涡流阻力空气阻力：约占2%附体阻力6、船舶的变速性能①停船性能（冲程）：与惯性有关②冲程：往往是对水移动的距离（对水移动速度为0）③一般万吨船：倒车停船距离为6—8L倒车冲程：5万：8~10L 10万吨:10~13L 15—20万吨：13~16L④当船速降到60%~70%时，转速降到25%~35%倒车⑤换向时间：从前进三到后退三所需时间汽轮机：120s~180s 内燃机：90s~120s 蒸汽机：60s~90s7、船舶的旋回性：转船阶段①旋回圈：过渡阶段—变速旋回阶段{剩余阻力：附加阻力：{②旋回初径：操舵后航向转过180°时，重心移动的横向距离一般为3~6L③旋回直径：船定常旋回时，重心轨迹圆的直径通常为旋回初径的0.9~1.2倍④进距：开始操舵到航向转过任一角度，重心移动的纵向距离通常为旋回初径的0.6~1.2倍⑤横距：指操舵让航向转过任一角度，垂心所走的横向距离约为旋回初径的1/2倍⑥制距：操舵开始时的重心位置到定常旋回率重心的纵向距离1~2L（2）船舶旋回运动是舷力的横向分量、水动力横向分量共同作用的结果（3）船舶旋回运动中的性能：降速车旋回的初始阶段：内倾；定常旋回：外倾旋回时间：旋回360°所需的时间；万吨级船旋回时间约为：6min（4）影响旋回特性的因素：①方形系数大旋回性好旋回圈小②船首水线下面积多旋回性好旋回圈小③船尾有钝材或船首瘦削旋回性差旋回圈大④舵面积大旋回性好旋回圈小⑤吃水增大横距、旋回初径增大，反移量减小⑥横倾，影响较小：低速时，向底舷一侧旋回旋回性好高速时，向高舷一侧旋回旋回性好船速低于某一值时，旋回圈加大⑦浅水：水变浅阻力加大转船舵力作用小旋回圈大旋回性变差⑧旋回圈在实际操船中的应用：反移量（kick ）：向操舵相反一舷移动的距离0.1~0.2L （10%~25%L ）9、操纵指数：k r r T =+.（T ：追随性指数.r :r 的导数角速度<r>的加速度k:旋回性指数）阻尼力矩惯性力矩=T （T 大，惯性大，实际操舵中T 越小越好）阻尼力矩转舵力矩=k （k 大，转舵效应好，实际操舵k 越大越好）无因次的k’、T’)(')('v L T T v L k k ==（k/T 表示舵效）{{第二节航向稳定性及保向性1、船向稳定性定义：船受外力干扰，干扰消失后，不用舵的前提下，船能自动恢复直线运动①恢复到原航向平行的航向航向稳定性（方向稳定性）稳定性②彻底恢复到原航行完全相同的航向上③直线稳定航向稳定性：方形系数低，长/宽高的船航向稳定性好瘦船稳定性好船首侧面积大航行稳定性差（例如：球鼻首bulous）2、保向性概念：船首线运动受外力干扰通过用船纠正使其恢复到原航向与航迹上继续做直线运动一般来说：航向稳定性好的船保向性好3、影响保向性因素瘦船好浅吃水差船尾肥大（有钝材）好干舷高差尾倾较首倾好轻载比满载保向性好（如有风，另当别论）船速高好水深浅好逆风逆流好第三节变速性能补充1、启动性能：静止定常运动定常速度v、所需距离与排水量成正比，与v2成反比，与阻力成正比经验：满载启动距离20L轻载为满载的1/2~2/32、减速性能：停车冲程：对水速度为0通常对水移动能维持舵效的最低速度，即认为停船万吨级船2节、超大船3节，即认为停船一般货船停船冲程8~20L、超大船停船冲程20L3、制动性能：前进三后退三变螺距船CPP是FPP船紧急停船距离的60%~80%总结：排水量大停船距离大船速大停船距离大污底严重停船距离小主机功率大停船距离小顺流顺风停船距离大第四节船舶操纵性试验1、旋回试验：在直航情况下，左35°或右35°，使船旋回旋回试验的目的:测定旋回圈，评价船舶旋回性2、冲程试验冲程条件：风流小水深≥3Bd 采用投掷法测定倒车使船停下（这种试验）要求船首改变90°3、螺旋试验、逆螺旋试验该试验目的，判断船舶航向稳定性好坏逆螺旋试验：求取船舶达某一回旋角速度所需舵角4、Z 性试验该试验主要评价船舶首摇抑制性，也可测定旋回性，追随性，航向稳定性获得操纵性指数第五节IMO 要求1、①对旋回性：进距＜4.5L 旋回初径＜5L操10°舵角航向改变10°时的进距＜2.5L②对停船性：全速倒车停船距离＜15L超大船倒车停船距离＜20L③对于首摇抑制性、保向性3、Z 型试验结果：左右10°舷角第一超越角：a 、当L/v ＜10s 时：＜10°b 、当L/v ＞30s 时：＜20°c 、当10s ＜L/v ＜30s 时：[5+21（L/v ）]°第二超越角：a 、当L/v ＜10s 时：＜25°b 、当L/v ＞30s 时：＜40°c 、当10s ＜L/v ＜30s 时：＜[17.5+0.75（L/v ）]°第三章车、舵、锚、缆、拖船第一节螺旋桨（propeller ）1、关于阻力的补充摩擦阻力占到70%~80%，它与大约船速1.852的次方成正比2、吸入流与排出流①进入螺旋桨的流吸入流：范围广、流速慢、流线平行②螺旋桨排出的流排出流：范围小、流速快、水流旋转3、推力有船速关系（还与滑失有关）推力：排出流对船的反作用力船速一定，螺旋桨转速高推力大螺旋桨转速一定，船速高推力小4、滑失：螺旋桨对水实际速度与理论上能前进速度之差理论速度滑失滑失比=螺旋桨推力主要取决于其转速及滑失比。
第三节船舶操纵与避碰分解
第三节船舶操纵与避碰一、船舶操纵(一)船舶操纵基础知识1•船速与冲程1)船速为了保护主机不使其超负荷运转，方便操纵和保证安全上来说，就需要对船速做出相应的规定。
(1)额定船速①额定功率供海上长期使用的最大功率。
②额定转速额定功率下的主机转速。
③额定船速在额定功率与额定转速条件下，船舶在静水中所能达到的速度，称为额定船速。
额定船速是船舶在深水中可供使用的最高船速。
(2)海上船速在海上常用功率和常用转速条件下，船舶在静水中航行的速度，称为海上船速。
目的：由于海上气象多变，为确保长期安全航行，需储备部分主机功率，海上常用功率为额定功率的90%,常用转速为额定转速的96〜97%。
(3)港内船速为保护主机和便于操纵与避碰，规定船舶在港内的航行速度，称为港内船速，或称备车船速。
一般为海上船速的70〜80%。
车(telegraph)：前进三(Full ahead)> 前进二(Half ahead)、"前进一(Slow ahead)、微速前进(Dead Slow ahead)；后退三(Full astern)后退二(Half astern)后退一(Slow astern)> 微速后退(Dead Slow astern)；停车(Stop Engine)；完午(Finish with Engine) o2)冲程⑴定义船舶以不同速级的转速前进中停车或倒车，需要经过一段时间和前冲相当长的一段距离才能使船停住，这段距离称为冲程。
(2)产生原因船舶运动惯性。
(3)影响冲程的因素①排水量排水量越大，冲程越大；②船速船速越大，冲程越大；③风流顺风顺流，冲程增大。
④污底船舶污底严重时，冲程减小。
⑤水深浅水中，冲程较小(因受浅水阻力作用)。
⑥主机类型主机倒车功率越大，换向时间越短，冲程越小(4)冲程的获取冲程通常是通过实测求得。
(5)冲程的大小通常，一般货船的倒车冲程约为6〜8倍船长，载重量5万吨左右的船舶约为8〜10倍船长，10万吨左右的船舶约为10〜13倍船长，15〜20万吨左右的船舶约为13〜16倍船长。
船舶操纵技术手册
船舶操纵技术手册船舶操纵是一项重要的海上技术，它决定了船舶在水上的运行轨迹和速度。
为了让船舶操纵更加安全、高效，本手册将详细介绍船舶操纵技术及相关知识。
以下是本手册的内容概要：一、船舶操纵的基本原理船舶操纵的基本原理分为舵的运动原理和推力的作用原理两部分。
船舶通过操纵舵来改变航向，同时通过推力来控制速度。
二、船舶操纵的要素船舶操纵的要素主要包括舵角、船速、舵带角等。
船舶操纵时需要根据不同的要素来进行合理的调整，以实现预期的操纵效果。
三、船舶操纵的方法1. 直航操纵：在平稳的水面上，船舶直线行驶的操纵方法。
2. 转弯操纵：根据需要改变航向时，船舶进行转弯的操纵方法。
主要包括定轴转弯和滑行转弯两种方式。
3. 靠泊操纵：将船舶安全靠泊到码头或其他船舶旁边的操纵方法。
包括侧靠泊、平行靠泊等不同方式。
4. 离泊操纵：将船舶从泊位上离开的操纵方法，主要包括后退离泊和头向离泊两种方式。
四、船舶操纵的注意事项在进行船舶操纵时，需要注意以下事项：1. 船舶的载重状态和流体力学特性对操纵效果的影响。
2. 操纵过程中的风力、水流、海浪等外部环境因素。
3. 船员的操纵技巧和经验对操纵效果的影响。
五、船舶操纵的故障排除在进行船舶操纵时，可能会出现各种故障，如舵机故障、推力器故障等。
手册中将列举各种故障的排查方法和处理措施，以确保故障能够得到及时解决。
六、船舶操纵的实践训练为了提高船员的操纵技术水平，手册将介绍一些实践训练的方法和注意事项。
通过反复的实践训练，船员可以灵活运用所学的操纵技术，确保在实际操作中能够熟练应对各种情况。
总结：船舶操纵技术是航海领域必不可少的技术之一，它对船舶的安全和运行效率具有重要影响。
本手册通过介绍船舶操纵的基本原理、要素、方法、注意事项等内容，帮助读者全面了解船舶操纵技术，并通过实践训练提高操纵技术水平。
通过系统学习和实际操作，船员能够熟练掌握船舶操纵技术，确保船舶在水上的安全运行。
注意：该手册仅为操纵技术的介绍和指导，具体操纵操作务必遵循相关法规和安全准则。
《船舶操纵》在线课程教学标准
《船舶操纵》在线课程教学标准学时总数：72学时适用专业：航海技术专业课程类型：专业必修课1．概述1.1 课程性质与任务本课程是航海技术专业的核心课程。
目标是通过学习和模拟训练使学生获得船舶操纵知识，系统了解船舶操纵原理和船舶操纵性指数在操船中的应用；系统了解船舶操纵设备的功能和操作方法；掌握外界环境条件对船舶操纵的影响；掌握不同环境条件下（尤其应急情况下）的操船方法。
使学生达到《STCW公约马尼拉修正案》和中华人民共和国海船船员适任标准规定的甲类、丙类三副资格证书中相关技术考证的基本要求。
并为职务提升所需船舶操纵知识和能力打下基础。
本课程与其它课程有一定的衔接要求，应在《船舶结构与设备》、《船舶货运》已开设的基础上，与《船舶管理》、《船舶值班与避碰》等课程同步开设。
1.2 设计思路本课程是依据“航海技术专业人才培养方案”岗位工作任务与职业能力分析，遵循航海类高职学生的认知规律，为了提高学生对海船驾驶员（三副）岗位的适应能力，本课程标准围绕某项特定工作任务设计课程内容和学习方法。
通过航海仿真模拟创设工作情景。
结合岗位适任证书考核及毕业顶岗实习，使学生符合甲类、丙类海船值班驾驶员在“船舶操纵”方面的适任要求。
本课程标准以甲类、丙类三副岗位任职所需的船舶操纵知识和能力为主轴进行设计，适当引入了船长、大副岗位所需的船舶操纵知识和能力。
结合岗位适任证书的考核要求，确定本课程的工作模块和课程内容。
课程实施过程首先在智慧职教上建立知识树，以知识点为基础，以“颗粒化资源+系统化结构+便携教学”为途径，以微视频、flash动画、微课、ppt等形式为载体，采用线上过程性考核+课堂过程性考核+期末考核的综合考核模式，实现在线课程的智慧化教学。
2. 课程目标通过情景—模块的教学活动，掌握《STCW公约马尼拉修正案》关于船舶操纵的理论知识，能够在航海模拟器上根据不同的外界环境条件适时利用船舶操纵设备，有效地完成设定的操纵目标，同时培养学生在船舶操纵中的综合协调能力，为实现“零距离上岗”奠定良好的基础。
船舶操纵简答题
1.锚地位的选择应考虑哪些因素1适当的水深：锚地的最小水深、可抛锚的最大水深2良好的底质和海底地形3水流：流速缓、流向稳定4具有符合水深要求的足够回旋余地5良好的避风条件6其他方面：远离、航道2.试述单锚泊操纵的要领及其注意事项;（1）船身与风向、流压的交角：交角要小,空船迎风、重载迎流;（2）抛锚时余速要小：最佳时机,略有退缩；余速对地;如何判定：冲程；横串视物不好；倒车水花,打至船中对水速度为0（3）深水抛锚：至抛锚点前消除余速；用锚机动力将锚和链松至海底5~10m,或海底；一松一刹,松至所需链长；抛妥锚后,上妥制链器（4）松链要领：先松两倍水深刹住；锚链拉起与水面交角60度左右松、刹住、受力拉起、再松、刹住,直至松到需要的长度；锚链一次不要松太多；退速太快刹不住时,速报驾驶台,用刹车刹不住时让其溜,速开进车；松至预定长度,刹住,上好制链器；判断锚已抓牢3.从船舶操纵的角度如何确定富余水深确定富余水深时应考虑哪些因素为保证船舶航行安全并使船体水下有足够的水深供船舶操纵,船舶龙骨下水深留有一定的安全余量,该余量即为富余水深;富余水深随着实际吃水和实际水深的变化;引起吃水变化的因素有船舶的纵倾和横倾,航行下沉,波浪引起的船舶吃水增量等;实际水深与潮汐有关等因素有关;4.简述离泊操纵要领及其注意事项;（1）确定：首先离、尾先离、还是平行离法（2）掌握甩尾角度,注意前倒缆受力（3）控制船身前冲后缩（4）使用拖轮离泊：应与拖船船长协商助操方案外,还应考虑拖船的性能和功率大小及采用合适的作业方式,避免在急涨或急落或强风时,因拖船功率不足或作业不当而发生事故;5.试述搁浅后盲目动车的后果;（1）盲目动车,可能导致船体、车叶和舵叶受损加重;（2）即使能够脱浅或离开礁石,也可能再次搁浅或上礁（3）如是搁在尖锐的礁石上,则还可能扩大破损,致使大量进水而沉没; （4）长时间用车,会使主机冷却水系统吸入过多泥沙,有导致该系统堵塞的危险；（5）若盲目使用倒车,对右旋单桨FPP船而言,倒车时尾左偏,易使船体打横,可能会使情况更加恶化;6.图示说明延迟行动的操船方式;7.简述流对船舶操纵的影响;(1)水流对船速和冲程的影响：船速不变,顺流航速比顶流航速快2倍流速,对地冲程顶流小于顺流；(2)水流对舵力的影响：舵力不变(3)水流对舵效的影响：顶流比顺流舵效好(4)流压对船舶漂移的影响：保向保速,预配流压差,靠泊角度要小(5)流对旋回圈的影响：流致漂移,旋回所需要的水域长度(6)弯曲水道水流对操纵的影响：顶流过弯深吃水船船速较易控制,但水流将船压向凹岸, 俗称扫弯,但舵效比顺流好；顺流过弯——船位：航道中央略偏凹岸侧;8.简述右旋FPP单车船如何运用车、舵缩小向右掉头水域的操作步骤;①右满舵、前进三；②后退三、左满舵；③右满舵、前进三;9.何为舵效影响舵效的因素有哪些舵效：是舵力转船效果的简称,舵效是指航向角对操舵的反应能力,舵效是保持航向和改变航向的效率;影响因素：舵角,舵速,船舶的排水量,船舶倾斜,舵机性能,风流及浅水,与舵的安装位置有关;10.简述船舶在追越过程中船间效应及可能发生的危险;船舶在近距离上对驶会船,或追越,或驶过系泊船时,两船之间产生的液体作用,将使船舶出现互相吸引,排斥,转头,波荡等现象,称为船间效应;追越过程中随两船相对位置的变化,船间作用力大小和方向也相应发生变化,产生不同的作用效果11.简述接、送引航员的操船方法;（1）仔细查阅有关资料,做到心中有备而来（2）抵达前2～３小时用VHF与引航站联系,预报ETA,并严格控制；（3）引航船附近上下引航员的船有时较多,应备车航行、加强了望、注意避让、控制船速、与附近船保持安全距离；（4）充分注意引航站附近的风流影响；（5）根据引航站要求,放妥引航梯、照明灯,备妥救生圈、安全绳、吊包绳等；并确保引航员上下船的安全;12.简述冰中锚泊、靠泊、停泊的注意事项;（1）冰厚＞10cm,不宜锚泊,因受流冰冲击压力大,尤其是大块冰—易造成断链,不得不锚泊时,出链长度在2倍水深,走锚不可松链,锚机保持慢转;（2）停泊：首顶流水方向,车舵保持动作;（3）冰锚：在冰牢靠处,挖一浅槽,置一长方形硬木块,约2m3套上缆绳,浇水,冻在一起;（4）靠泊：用拖轮将泊位边冰块破碎并驱走,缓缓靠上去码头与船间的浮冰,让工人在岸上用篙子撑走;13.简述救助落水人员的四种旋回操船法的特点及适用场合;1 单旋回适用于立即行动（1）向落水者一舷操满舵（2）距落水者方位剩余20度角正舵停车（3）如落水者难以视认,则应航向改变250度时操正舵,一边停船,一边努力搜寻落水者;2双半旋回适用于立即行动,要求始终见落水者（1）向落水者一舷操满舵;旋回180度并保持该航向航行（2）当落水者方位达到正横后30度处再一次操满舵旋回180度（3）向落水者上风处定向驶进,适时降速,接近落水者;3 Williamson旋回最适用于延迟行动,对于立即行动,人员失踪也适用（1）向落水者一舷操满舵;（2）当转向角达到60度时相反一舷满舵;（3）船首距原初始航向的相反方向相差20度时回正舵;（4）待船舶航向改变为初始航向的相反方向时把定,发现落水者适时停船接近落水者;4Scharnow 旋回适用于人员失踪（1）向任一舷操满舵；（2）当船舶改向达240度时操另一舷满舵（3）当船舶距原初始航向的相反航向差20时回舵；（4）待船舶航向改变为初始航向的相反方向时把定,发现落水者适时停船接近落水者;14.船舶的保向性与航向稳定性的关系为何影响保向性的因素有哪些航向稳定性：航行中船舶在遇到风、浪、流等的外界干扰作用下,使其偏离原来定常运动状态,而在干扰消失后,保持正舵的条件下,船舶是否回到原来运动状态的能力;保向性：船舶在外力干扰下产生首摇,通过操舵抑制或纠正首摇使船舶驶于预定航向的能力称为船舶保向性航向稳定性越好,保向越容易;保向性与航向稳定性有关,与操舵人员的技能也有关;影响保向性的因素：方形系数：C b小的瘦削型船L/B大回转阻尼力矩大, 航向稳定性好,保向性好；水线下船体侧面积形状：船尾侧面积分布多,航向稳定性好,保向性能好尾部钝材;船首较为瘦削的船舶,保向性好破冰船; 有球鼻首的船保向性降低；船速：船速高,航向稳定性和保向性好；舵角：舵角增加航向稳定性和保向性变好；吃水：满载转动惯量大、保向性差,航向稳定性差,保向所需舵角比轻载时大,且通常平吃水;15.试举例说明螺旋桨致偏效应在实践中的利用和防止各举两例;16.近岸航行的船舶会产生哪些岸壁效应影响岸壁效应的因素有哪些岸推、岸吸岸壁效应的影响因素：①船岸间距小,岸壁效应明显,距,出现岸壁效应；②水道宽度W小,岸壁效应越激烈；③VS越高,岸壁效应激烈；④Cb肥大,岸壁效应明显；⑤水深越浅,岸壁效应越激烈;17.一般情况下港内调头方向如何确定港内掉头所需水域的估算（1）顶流拖首掉头：右掉；空船、横风较强、水域较窄——迎风掉头（2）顺流抛锚掉头：右掉；空载风力4级以上,迎风掉头；弯道向凸岸侧掉（3）落水头、涨水顺流原地掉头离码头通过降速,再提高主机转速,向右满舵旋回掉头约需直径为3L船长的圆形水域；在使用一艘拖船协助船舶掉头时,约需直径2L的圆形水域；在完全使用拖船掉头时,约需直径为的圆形水域；顺流抛锚自力掉头时,约需直径为2L的圆形水域;18.何为航向稳定性,如何经验判断一艘船舶航向稳定性的好坏航向稳定性：航行中船舶在遇到风、浪、流等的外界干扰作用下,使其偏离原来定常运动状态,而在干扰消失后,保持正舵的条件下,船舶是否回到原来运动状态的能力;航向稳定性好的船可同时判断为追随性好；航向稳定性好的船直航中少用舵即能保向,改向时应舵较快,旋回或改向中操正舵能较快地恢复直线运动；航向稳定性好,追随性好的船方形系数小；船舶航向稳定性可通过螺旋试验和Z形试验来判别;19.简述风对船舶操纵的影响;①船速：顶风→ VS ↓顺风→ VS↑；②斜向：向下风漂移风舷角θ＜ 900船首向下风偏转,直至船正横受风,船停止偏转,船向下风漂移；③首偏转低速→强风Ma＞Mδ舵力转船力矩Mδ不足以抵御风动压力转船力矩Ma；④横倾：船体向下风舷倾斜,低速→遇强风→空载→横倾θC ↑↑;20.简述影响船间效应的因素有哪些船间距离,船速,作用时间,大小相差较大的两船并航时,较小的船受影响较大;在浅窄的受限水域中航行时,相互作用比广阔的深水域中明显;21.简述尾系泊的操纵方法及注意事项;无风抛单锚,尾系泊操纵：1锚位应选在泊位Ｎ旗的中垂线上, 锚位点至码头或浮筒的距离, 即横距=船长L+出链长度LC+尾缆长度LL, 而一般链长为~6节不等,尾缆长度约20~30m,故横距约为2L船长;题中取出链长与倍船长之和2船舶平行码头线横距为2 L停车淌航余速约2节,用前进抛锚法, 根据本船抛单锚拖锚滑行的距离,距中垂线约１倍船长处位１抛下右锚１节入水;当大船拖锚滑行至锚位点位2时,刚巧刹住船身,然后用车舵调整船首向至90°, 使艉对准Ｎ旗,将锚链松至3~4节位3,然后交叉带妥四根尾缆;3若泊位区水域较宽阔, 也可用车舵先将大船转上泊位中垂线,然后开倒车;后退至锚位点抛锚,边松锚链边后退,直至艉抵码头附近刹住锚链,带妥四根尾缆;有风抛双锚,尾系泊操纵：有风时抛双锚,应按抛八字锚的方法操纵,但两锚的交角一般为20~30°,因交角小可增大锚链的合抓力,松链长度为~6节不等,左右锚链的长度也可不相等,抛锚后再行靠尾;一般将码头线置于系泊大船的左舷操作较为方便;22.简述全球海上搜救组织的框架;IMO将全球海区划分为13个搜救区域；各搜救海区的搜救组织有：各沿岸国的搜救协调中心或分中心；搜救现场指挥或海面搜寻协调船；由船舶和航空器组成的搜救力量;我国设有海上搜救中心;23.是举例说明旋回圈要素反移量、纵距、旋回初径、心距在实际操船中的应用; （1）反移量的应用：①人落水停车并向落水者一舷操舵避开；②紧急避让或避开船艏障碍物；③驶离码头或靠船,应避免用快速、满舵；④船舶过弯头时,应保持足够的横距, 防止尾部扫到码头或停泊的船舶;（2）其他要素的应用：①进距Ad →估算对遇两船的最迟施舵点D≥Ad1+ Ad2；②心距 Re →估算对遇两船无法用舵让开的距离D＜Re1+Re2 当Re1+Re2＜D＜Ad1+ Ad2 →运用良好的船艺才能用舵让开,即先用满舵让开船首→再利用“反向满舵”让开艉部；③旋回初径和进距可以用来估算用舵旋回掉头所需水域的大小;24.试述沉深横向力产生的机理及偏转效果与影响因素;①产生机理：由于流体静压力随深度增加而增大,当螺旋桨转动时,上下桨叶所处的深度不同,在周向的横向力方向相反,但大小不同,因此产生横向力;②偏转效果;随沉深的增大,螺旋桨桨叶距水面较深,空气就不易吸入,沉深横向力逐渐减小③影响因素：沉深,螺旋桨转速,船速25.何为船舶的风中保向界限船舶在风中的保向界限与哪些因素有关26.简述大型船舶港内操纵特点;1大型船舶最重要的一个特性是惯性冲力大;由于大型船的排水量一般都在普通万吨轮的8倍以上,而其速度在13kn～16kn之间,和普通万吨轮相差无几,所以其惯性冲力也同样可达普通万吨轮的8倍;由于大型船主机动力约在21000匹马力左右,不到普通船的3倍,造成其制动、控制船舶的能力远逊于普通万吨轮：其加速、减速、停船、倒船等需时较长;由于其浸水面积与普通万吨轮比约在3倍多些,其停车淌航距离也远大于普通万吨轮;2航向稳定性较差：大型船尤其是大型液装船的航向稳定性不好;理论上,方型系数大的船舶,追随性差,航向稳定性差,旋回性好;3舵效情况;与普通万吨轮对比,其舵效不及普通万吨轮;轻、重载等不同情况下,能较快地调整航向,但满载时由于惯性大,反应迟钝,所以转向、避让、把定时需早用舵,用大角度舵;因此,无论是在进出港、抛起锚或避让船时,要记住其最重要的一个操纵要领是“早”,同时还需留有比普通万吨轮所需的更大的余地;27.船舶碰撞后续航、抢滩或弃船时的注意事项有哪些28.船舶由深水进入浅水会产生哪些浅水效应及其对操船产生的影响;对船速的影响：附加质量和附加惯距增加,兴波发生变化,船速下降;对操船的影响：舵力略有下降,舵效下降,旋回性下降,舵向稳定性提高,停船性能影响;29.简述靠泊操纵要领及其注意事项;靠泊操纵要领：在有流港口靠泊,通常是顶流靠泊,这是靠泊最基本的要领；而在静水港,一般是顶风靠泊；在靠拢角度上应注意顶流靠时与流夹角不能太大,特别流急时重载船尤应注意这一点;当船舶空载遇到强吹开风或吹拢风时,靠拢角度宜大;靠码头操纵中,主要应掌握摆好船位、控制余速和靠拢角度这三个环节;。
船舶操纵与避碰总结
船舶操纵与避碰总结船舶操纵与避碰是指在船舶航行过程中，根据国际海上避碰规则和海洋法律法规，通过正确的操纵方法和应对策略，避免与其他船舶发生碰撞事故。
船舶操纵与避碰是航海员必备的技能，下面是关于船舶操纵与避碰的一些总结。
首先，在船舶操纵方面，船舶的操纵主要通过使用方向舵和推进机械来实现。
方向舵用来改变船舶的前进方向，推进机械则通过控制船舶的推进力来控制船速和停船。
船舶的转向操纵主要有以下几种方式：1.使用方向舵：船舶的方向舵通过操纵杆或者操纵绳来控制，舵角的大小决定了船舶的转向幅度。
操纵时需要考虑船舶的转弯半径和速度，以及当前海况和其他船舶的位置，避免与其他船舶发生碰撞。
2.使用推进机械：通过控制推进机械的推力，可以实现船舶的旋转操纵。
前进推力较大时，船舶会向后方倾斜；后退推力较大时，船舶会向前方倾斜。
因此，在操纵时需要根据船舶的倾斜情况和舵角来判断正确的推力控制方法。
3.使用锚：在紧急情况下，可以使用锚来辅助船舶的操纵。
将锚抛入水中后，船舶会因为锚的系停作用而停下或者减速，可以利用这个时间来进行紧急操纵。
其次，在船舶避碰方面，船舶的避碰是根据国际海上避碰规则规定的。
根据规则，遇到其他船舶时，应当进行正确的避碰操作，以避免碰撞事故的发生。
以下是一些避碰规则和操作要点：1.遇到相对方向上的船舶时，应当避免靠近对方舷岸。
即避免与对方航道发生交叉。
2.遇到相对方向上的船舶时，应当避免靠近对方机舱区域。
因为对方机舱区域通常是对方船舶视野盲区，避免靠近可以减少对方的安全隐患。
3.遇到船舶时，应当根据船舶的灯光和声音信号判断对方船舶的意图和行动。
船舶的灯光和声音信号遵循一定的规则，熟悉这些规则可以更好地判断对方船舶的行驶状态。
4.在避碰时，航向选定者让道给正常行驶船。
航向选定者是指船舶在保持其规定航向和航速的情况下，将遵行所规定的法规。
最后，在船舶操纵和避碰中，船舶的航速和海况都是重要的因素。
船舶的航速决定了船舶的转弯半径和停船距离，需要根据实际情况和避碰规则来控制航速。
船舶操纵考点总结
第一章船舶操纵性能基本概念1.船舶操纵性能可分为固有操纵性和控制操纵性，固有操纵性：包括追随性、定长旋回性、航向稳定性；控制操纵性：包括改向性、旋回性、保向性。
2.转心：从瞬时轨迹曲率中心O 点作船舶首尾线的垂线可得瞬时转动中心P 点，简称“转心”。
船舶定常旋回时，一般转心位于船首之后约1/3 - 1/5 船长处；尾倾时，转心后移，首倾时，转心前移。
3.漂角：漂角是指船体上一点的船速矢量与船舶首尾线之间的交角；漂角一般指船舶重心处的漂角，用符号β 表示，左舷为负，右舷为负。
4.水动力及其力矩：水给予船舶的运动方向相反的力。
5.水动力作用中心：水动力作用中心是指船体水下部分的面积中心，随漂角β 的增大而逐渐向后移动。
船舶平吃水时，当漂角为0，船舶向前直航时，水动力中心在船首之后约1/4 船长处，且船速越低，越靠近船中；⏹当漂角为180º，即船舶后退时，水动力中心在距离船尾之前约1/4 船长处，且船退速越低，越靠近船中。
⏹船舶空载或压载时往往尾倾较大，船体水下侧面积中心分布在船中之后，水动力作用中心要比满载平吃水时明显后移。
6.引航卡(Pilot Card)：船长与引航员之间关于船舶操纵性能进行信息沟通的资料卡；每航次由船长填写；内容包括本船的主尺度、操纵装置性能、船在不同载况时主机不同转速下的航速以及船舶特殊操纵装置(侧推器)等信息。
7.驾驶台操纵性图(Wheelhouse Poster)：详细概述船舶旋回性能和停船性能的图表资料；置于驾驶台显著位置；内容包括深水和浅水(＝1.2)，满载和压载情况下船舶的旋回圈轨迹图及制动性能(停船试验)资料。
8.船舶操纵手册(Maneuvering Booklet)：详细描述船舶实船操纵性试验结果的手册；它是重要的船舶资料之一；内容包括旋回试验、Z形操纵试验和停船试验的试验条件、试验记录以及试验分析等；操纵手册包括全部驾驶台操纵性图上的全部信息；除实船试验结果之外，操纵手册中的大部分操纵信息估算结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时的受力，采用三阶泰勒展开 水动力导数超过50个，可以参见 Fossen T. I. Guidance and Control of Ocean Vehicles, John Wiley & Sons, New York, USA, 1994
阿勃柯维奇
野本兼作（1957）
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
迪德
提出了用于评价航向稳定性的螺旋试验方法 6自由度运动方程，及泰勒基数展开，为非线性研究 提供了数学工具 整个系统看作一个动态系统，研究了船舶对操舵的 频域响应（舵做输入，船运动作输出）
阿勃柯维奇
野本兼作（1957）
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
独木舟时期：刳木为舟，剡木为楫，具有推进 和操纵功能； 随船舶容积的增加：一排长桨---〉短而宽的船 尾桨； 摇橹和舵是中国在操船技术上的重大发明，具 有重要意义； 19世纪后，风帆被蒸汽机和柴油机动力所代替， 但是舵却一直沿用至今。 经历了从简单到复杂，试验到理论的过程
水动力导数的物理意义
水动力和力矩的角加速度导数
正的回转角加速度在船首产横负的 在船尾产生正的 和负的 因此， 较小，取决于船型； 是一个很大的负值
和
和负的；
相当于船舶的附加惯性力 矩系数。
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的物理意义
舵导数（控制导数）
右舵角为正，正的舵角产生负的舵力， 舵力矩使船向右转，是正的，故
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时受力，线性化和化简 决定了一种状态， 称为初始状态。 最简单最基本的初始状态是：舵位于中间位置， 船舶沿其舯纵剖面方向直线定常运动状态
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型化简(得益于船舶对称性)
沿舯纵剖面线 方向的定常运动不会产生侧 向力和偏航力矩。 沿 轴的速度变化不会引起横向力和偏航力矩 的变化。 由 正方向和负方向变化引起的 的变化是对称的，因此一阶导数为0。
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数
对线速度分量u的导数，线性速度导数 对横向速度分量v的导数，位置导数 对回转角速度的导数，旋转导数 对加速度的导数，加速度导数 对舵角的导数，控制导数
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的物理意义
水动力和力矩的位置导数
和
船体匀速直线前进时，受到测向的扰动速度v作用， 破坏了流体的对称性，产生升力 可以把船体看作一个特殊的机翼， 船长---弦长 船宽--翼厚 展长2倍吃水
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时的受力
船舶与水之间的相对运动引起的水动力和力矩；
– 该时刻船舶运动状态决定的水动力 – 该时刻以前的运动历史决定的水动力
其他原因引起的外力，如托缆力和风压力等；
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时的受力，采用一阶泰勒展开
小舵角的航向保持性 中舵角的航向机动性 大舵角的紧急规避性
1.1 操纵性总论
操纵船舶的控制回路
本课程研究的是“开环”操纵性， “开环”操 纵性是闭环操纵性的基础。 “开环”操纵性好 的船舶其闭环操纵性也容易满足要求。
1.1 操纵性总论
操纵性的重要意义（安全性要求）
海损事故的发生，给船舶造运输成重大的损失， 同时给海洋环境造成巨大的影响，有接近一半 与操纵性有关；
纵摇/ pitching
垂荡/ heaving
首摇/ yawing
1.2 船舶操纵性的基础知识
舵角
固定坐标系 首向角 右手笛卡尔坐标系 为静水面 漂角 轴竖直向下
随船坐标系 船舶重心位置 向首 向右 向下
1.2 船舶操纵性的基础知识
V船舶重心G的瞬时速
水动力导数的无因次化
其中
2.2 船舶操纵运动方程
操纵操纵运动方程
忽略二阶以上的小量，其中
因此可以得到水动力模型
2.2 船舶操纵运动方程
操纵操纵运动方程
改变形式为
引入 无量纲化
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数
船舶在等速直线纵向运动中，保持其他一切运 动参数不变，只改变某一运动参数一个单位值 时所引起的作用于船舶的水动力（或力矩）的 变化值。
船舶的运动方程
牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的原因 由牛顿第二定律得到
确定船舶运动状态的最重要因素是确定船舶所 受到的外力合力；
理论计算的方法 物理试验的方法（实船、模型）
1.2 船舶操纵性的基础知识
流体粘性
附加质量
D' Alembert's
paradox
理想不可压缩流体绕任意剖 面的不脱体绕流问题中物体 不遭受任何阻力，这与实际 是不符合的，产生佯谬的根 本原因是没有考虑粘性的作 用。
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
1912，霍夫加特（W. Hovgaard）
建立了船舶稳定回转直径的实用方法和图谱 把船舶当作机翼处理，《关于船舶的操纵性》 建立了有效的数学研究方法，借鉴飞艇操纵理论
1932，库查尔斯基（W. Kucharski）
1938，温布伦（G. Weinblum）
匀速直线运动时
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
水动力模型的化简
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
水面船舶在水平面内运动时受到的力和矩的线 性化表达式
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的无因次化
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的无因次化
其中
2.2 船舶操纵运动方程
在论文《回转和航向保持性》中提出了船舶操纵运 动方程的正确形式，表征船舶回转性和航向稳定性 的指数，建立了船舶操纵性的线性理论。 作为现代船舶操纵性理论研究的开端
1949，巴辛
《船舶航向稳定性和回转理论》进一步发展
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
迪德
提出了用于评价航向稳定性的螺旋试验方法 6自由度运动方程，及泰勒基数展开，为非线性研究 提供了数学工具 整个系统看作一个动态系统，研究了船舶对操舵的 频域响应，
1.1 操纵性总论
影响操纵性的因素
船体的外形； 操纵装置：
舵 可转导管 平旋推进器 主动转向装置等
1.1 操纵性总论
船舶操纵的内容： 靠离码头； 系带浮筒； 狭窄航道内航行； 风浪中操纵； 紧急避碰； 海上救助等
研究对象 水面舰船
操纵六要素： 舵、车、锚、缆、风和流
运动坐标系中的方程
分析船舶运动时，采用动坐标系中的方程 讨论船舶空间轨迹，用固定坐标系中的方
程
水动力的一般表达式
影响水动力的因素
船舶的物理性质(质量、转动惯量) 船舶的几何特征(几何形状和几何尺度) 船舶的运动特征(角速度、加速度、舵角、转速) 流体的物理性质(密度、粘性) 流场的几何特征(无限域、限制航道) 流场的运动特征
1.1 操纵性总论
操纵性的重要意义（经济性要求）
在海上的直航运动，
航向稳定性好 不用经常地去操舵，航迹接近直线 不好的船 频繁操舵纠正航向，经历曲折的航线，增加了实际 的航行距离，同时增加了操纵装置和推进装置的功 率消耗 由于操舵增加的功率消耗占主机功率的2%-3%，航 向稳定性不好的船，可以高达20%。
每年海上失事的船舶200艘，120万吨 1984年的ITTC引用美国海岸警卫队的报告35%是由 于操纵性引起的
1.1 操纵性总论
操纵性的重要意义（安全性要求）
船舶向着大型化、专业化和高速化的方向发展， 船舶数量急剧增加，使得大型船舶航行的航道 显得越来越窄和越来越浅，事故的后果更加严 重；
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的物理意义
水动力和力矩的位置导数
和
船舶有横漂速度 时横向力的导数。该力很大， 方向与 相反； 船舶有横漂速度 时横向力对重心力矩的导数。 该力矩不太大，为负值，方向有使漂角增大的趋势； 船舶有前进速度 时纵向力的导数。该力较小， 方向与 相反。
2.2 船舶操纵运动方程
度，沿重心轨迹的切 线方向 航速角：x0转到速度 矢量方向顺时针为正 首向角：由x0到x轴的 顺时针方向为正 漂角：由瞬时速度方 向到x轴顺时针为正 舵角：舵面偏向右舷 为正
1.2 船舶操纵性的基础知识
坐标系之间的转换关系
外力在
加速度分量
1.2 船舶操纵性的基础知识
水动力导数取决于船型，对于特定船型是常数
采用理论计算方法，困难 采用模型试验的方法：
– 位置导数：风洞或水池直线拖曳； 不能测定加速度导数 – 旋转导数：旋臂试验； – 拖车上的平面运动机构，可同时测定速度导数和加速度导 数
研究具有变速运动的船舶性能
水上操纵录像
水下操纵录像
第一章 操纵性概论
1.1 操纵性总论