外界因素对船舶操纵影响
【航海知识】影响船舶操纵的五个因素
【航海知识】影响船舶操纵的五个因素船舶操纵时常会受风、流、浪、涌、水深及水域范围等外界因素的影响，使船舶在运动中产生偏移、漂移、横倾、摇摆、失速及船体下沉、舵效变差、回旋性能变化等现象，增大操纵困难。
正确实施船舶操纵，须具有良好船艺，掌握船舶性能和运动规律。
今天来看其中的五个因素：01水流的影响江河中航道由于地形与水深的不同，水流的流速与方向因地而异。
弯曲航道：凹岸的一边水深流急，凸岸的一边水浅流缓，不论涨落流，水流都向凹岸推压。
直航道：中央水深流急，岸边则水浅流缓。
02浅水效应水浅时，随着水深与吃水之比减小，船底与水底间距减小，相对流速加大，船底压力降低。
将出现船体下沉，纵倾增大，阻力增加，螺旋桨负荷增加，推进效率下降，因而使船速下降。
另一方面，船舶产生下沉与纵倾，在水深不足时可能产生触底，造成船底破损。
03岸吸与岸推岸吸：船在狭窄航道的一侧与陆岸平行航行时，船体与岸壁之间流速增大，形成低压区。
螺旋桨盘面吸入流与排出流的作用，靠岸的一边前面的水来不及补充，水位下降其压力较外舷低，产生岸吸现象岸推：船前进时推水向左右两侧，靠岸一侧受岸壁阻挡，扩散不开，形成高水位；另一侧水流扩散快水位较低，造成船首向外偏的现象。
岸吸与岸推正好形成一个力偶，结果使船首转向航道中央，而船尾迅速向岸边吸拢。
越靠近岸边，水深越浅，航道越狭窄，航速越快，船体越肥胖的船型，岸吸与岸推形象越明显。
04船间相互作用波荡：处于他船行波不同位置而受到向前加速和向后减速的作用转头：当船首向与他船散波方向存在夹角时，受波峰波谷不同方向的作用力，其结果产生了使船转头的力矩。
吸引与排斥：前进中的船舶，首尾处于水位升高，压力增高从而给靠近的他船以排斥作用；而船中部分水位下降，压力降低，则给靠近的船舶以吸引作用。
两船间相互作用的回转力矩达最大值时，比满舵旋回35度回转力矩大得多。
因此在浅窄航道追越中，为减轻、避免船间的相互作用，应注意增大两船的横距、降低船速以确保安全。
第二章 外界因素对操船的影响
4．风致偏转综合结论
1）船静止中或航速接近于零时，船身将趋向于和风向 垂直。
Ma=Fa·sinα·a
（2—4）
当处于水上漂浮状态时，以重心为支点，则风动力转船力矩Ma为
Ma= Fa ·sinα·(LG—a)
(2—5)
上二式中：Ma—风动力转船力矩（N·M）；
Fa—风动力（N）；
—风动力角（）；
a—风动力中心至船首距离（m）；
LG—重心至船首的距离（m），一般近似为LPP/2。
五、强风中操船的保向界限(二)
当风速大到某一界限以上时，即使用满舵，也无法保持航向。 能够用舵保持航向的风速界限，称保向界限。它和风速与航速之 比及相对风向角有关，如图2—7所示。图2—8为某大型油轮在低 速航行时能够操舵保向的风速界限。
图2－7
图2—8
五、受风保向界限结论
1．同一条船的不同舵角的保向界限曲线中，舵角大时曲线位置 更高一些，这说明压舵角大，保向范围扩大。 2．相对风向角对保向界限的影响尽管因船不同而有所差异，但 大多约在=80120范围内曲线出现最低值，这说明船舶正横附 近或稍后受风时，保向最为困难。风速只要达到船速数倍时，就 将出现即使满舵也无法操纵的情况。 3． 90即斜顶风时曲线较高，90即斜顺风时曲线较低，这 说明船舶斜顶风时的保向性较斜顺风时好。
1.船舶静止中受风(三)
因此，静止中的船舶受风，最终将 转至接近正横受风状态，并向下风漂移。 但因船舶类型、上层建筑布置的不同， 静止中受风最终的风舷角也就略有差异。 油轮和尾机型船多保持正横稍前受风； 客船多保持正横受风；而一般货船往往 尾吃水较深，船首受风面积较大，故多 保持在风来自正横略后的位置上，即 θ≈100°。
第三章 外界因素对操船的影响
w
（四）船舶在后退中
2.风来自正横后
正横后来风，风力作用中心A在船舶重心G后 船舶在后退中，水动力作用中心W在船舶重心G后 风力转船力矩Na和水动力转船力矩Nw方向相反，船舶的偏 转方向取决于Na和Nw的大小
第一节 风对操船的影响
一、概述
风向 风向是指风的来向； 地理坐标圆周表示：罗经点方位或度 舷角表示，俗称“风舷角”，顶风：风舷角为0º ； 横风：风舷角为90º；顺风：风舷角为180º 风速 m/s、kn(节)等
真风与视风
船舶航行时，真风与船舶运
动合成产生视风速和视风向， 也称为“相对风向”和“相 对风速”。 真风与视风之间的关系
吨位： 0.5万吨 1.0万吨 5.0万吨 10.0万吨 20.0万吨 旋回1800约需时间： 3.0min 3.5min 4.5min 5.5min 6.5min
掉头所需水域的长度D
D=旋回最大纵距±旋回掉头中的漂移距离+安全余量 顺流取“+”，顶流取“-”
转向时，顺流时应提前，顶流时应延迟
指水动力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
Vw
aw G
Fw
（3）水动力作用中心位置aw/Lpp
(aw:水动力作用中心至船首的距离，Lpp:垂线间长)
随着漂角的增大，水动力作用中心aw自船首0.25L渐次移至 0.75L处
2.流对旋回的影响
流对旋回的影响 旋回轨迹因流压产生漂移 漂移距离估算
海船船员考试：外界因素对操纵的影响
海船船员考试：外界因素对操纵的影响1、单选（江南博哥）关于处在他船兴波中的船舶的转头作用，下述哪项不正确？（）A.他船船速越高，转头作用越大B.越接近他船时，转头作用越大C.越是较大的船，所受影响越大D.他船兴波越大，转头作用越大答案：C2、单选船舶驶于浅水域时：（）A.水越浅，由首倾自行变为尾倾所需航速越低B.水越浅，由首倾自行变为尾倾所需航速越高C.由首倾变为尾倾主要决定于船型，与水深无关D.水越浅，只是略增加首倾而已，不会出现尾倾答案：A3、单选某船在顶流中掉头，流速为1米/秒，掉头所需时间为5分钟，则流致漂移距离对掉头水域的影响为：（）A.增加300米B.增加240米C.减小300米D.减小240米答案：D4、单选某船长为L，当纵摇角为Ψ时，纵摇所造成的吃水增加量可由下列哪个算式概算？（）A.L•SinΨB.L•Sin（Ψ／2）C.1/2L•SinΨD.1/2L•CosΨ答案：C5、单选关于流对冲程的影响，下列说法不正确的是：（）A.船舶顶流和顺流航行时，若其他条件相同，停车冲程是一样的，但顶流时对地移动的距离小B.在航中若采取停车避让前方在航他船，如果其他条件相同，则顶流时可以比顺流时在更短的距离采取行动C.在航中若采取停车避让前方锚泊他船，如果其他条件相同，则顶流时可以比顺流时在更短的距离采取行动D.进港靠泊过程中为控制余速，如果其他条件相同，则顶流时可以比顺流时更晚采取停车或倒车行动答案：B6、单选两船并航，有关影响船间作用力的大小的因素，下列说法正确的是：（）Ⅰ、两船的船速越高，船间作用力越大Ⅱ、两船的速度差越小，船间作用力的作用时间越长，船间作用的影响越大Ⅲ、两船的尺度或排水量越小，船间作用越大Ⅳ、小船受到的船间作用的影响大A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、ⅣB.Ⅰ、Ⅱ、ⅣC.Ⅲ、ⅣD.Ⅳ答案：B7、单选船舶由深水域驶入浅水域，下述说法正确的是：（）Ⅰ、舵力及舵力转船力矩急剧降，舵效变差Ⅱ、船舶的航向稳定性变差Ⅲ、船速下降Ⅳ、船体振动比深水更为激烈A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、ⅣB.Ⅱ、Ⅲ、ⅣC.Ⅲ、ⅣD.Ⅳ答案：C8、单选有关岸吸岸推现象，下述不正确的是：（）Ⅰ、越靠近航道中央线航行，岸吸岸推现象越激烈Ⅱ、水深越浅，航道越窄，岸推岸吸现象越激烈Ⅲ、船速越高，船型越肥大，岸吸岸推现象越激烈A.ⅠB.Ⅱ、ⅢC.Ⅰ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ答案：A9、单选欧洲引航协会（EMPA）对进出鹿特丹、安特卫普港的船舶建议的港内富余水深为船舶吃水的：（）A.10%B.15%C.20%D.25%答案：A10、单选岸吸岸推现象与下列哪项因素有关？（）Ⅰ、航速和船舶的大小Ⅱ、航道深度与宽度Ⅲ、船型的肥瘦程度A.ⅠB.Ⅰ、ⅡC.Ⅰ、ⅢD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ答案：D11、单选风对船舶作用力的方向：（）A.决定于风级的大小B.较风向更偏于船舶正横方向C.较风向更偏于船舶首尾方向D.与风向一致答案：B12、单选船模实验得出结论，对于一般的商船而言，浅水对船体阻力明显影响的水深界限为：（）A.小于2倍吃水时B.小于10倍吃水时C.小于4倍吃水时D.小于3倍吃水时答案：C13、单选船舶在浅水区航行，如水深沿船宽分布不均匀，会出现船首向（）现象.A.浅水一侧偏转B.左侧偏转C.深水一侧偏转D.右侧偏转答案：C14、单选系泊船受驶过船的作用以及发散波被岸壁反射后对船体的作用，会产生首摇、横摇、纵摇、纵荡、横荡、垂荡，为减轻这种不利影响，下列说法正确的是：（）A.系泊船应配合使用车舵加以抵消B.系泊船应对缆绳和碰垫作必要的调整，尤其是应使各缆绳均匀受力，避免某根缆绳单独过紧或过松C.系泊船应抛锚D.系泊船应尽量放松缆绳，避免缆绳受力而发生断缆答案：B15、单选请问关于处在他船兴波中的船舶的转头作用，下述哪项不正确？（）A.他船船速越高，转头作用越大B.越远离他船时，转头作用越大C.越是较小的船，所受影响越大D.他船兴波越大，转头作用越大答案：B16、单选航行中的同一艘船，其空船或压载时的风力中心位置比满载时要：（）A.明显前移B.稍微前移C.明显后移D.稍微后移答案：A17、单选当船在后退中遇到正横后吹来的风，水动力中心W和风力中心A都在重心之后，但水动力力矩大于风力力矩，则船舶的动态为：（）A.偏转方向不定B.船首向上风，船尾向下风偏转C.处于横风状态向下风漂移D.船尾找风答案：D18、单选一大船从小船左舷追越，当大船首平小船尾时，小船易发生：（）A.首向左转B.首向右转C.船身平行吸拢D.船身平行排斥答案：A19、单选海图水深测量误差范围的国际标准，水深在20米以下时，其允许误差：（）A.0.3米B.1.0米C.2.0米D.0.5米答案：A20、单选船舶在浅水域航行时，需要一定的富余水深，富余水深是指：（）A.海图水深-船舶静止时最大吃水B.海图水深+潮高-船舶航行时最大吃水C.海图水深+潮高-船舶静止时最大吃水D.海图水深+潮高-船舶航行时平均吃水答案：C21、单选船舶以极近距离驶过系泊船时，系泊船受驶过船的作用以及发散波被岸壁反射后对船体的作用，会产生首摇、横摇、纵摇、纵荡、横荡、垂荡，关于这种影响，下列说法正确的是：（）A.水深越浅，影响越小B.距离越近，影响越小C.系泊船排水量越小，影响越小D.驶过船排水量越大，影响越大答案：D22、单选船舶斜顶风较斜顺风航行易于保向的原因是：（）Ⅰ、船舶斜顶风航行时，风力转船力矩与水动力转船力矩相抵，偏转的趋势较小Ⅱ、船舶斜顺风航行时，风力转船力矩与水动力转船力矩相一致，偏转的趋势较强Ⅲ、船舶斜顶风航行时，风力转船力矩较斜顺风航行时小，偏转的趋势较小A.ⅠB.Ⅰ、ⅡC.Ⅰ、Ⅱ、ⅢD.Ⅱ、Ⅲ答案：B23、单选船舶进入浅水域后，其船体下沉与纵倾的变化：（）A.水越浅，首倾越严重，与船速无关B.水越浅，由首倾自行变为尾倾所需的船速越低C.水越浅，由首倾自行变为尾倾所需的船速越高D.水越浅，船舶尾倾越严重答案：B24、单选船舶高速后退中受风时的偏转趋势为：（）Ⅰ、尾找风Ⅱ、首找风Ⅲ、转向横风Ⅳ、用舵往往难以控制A.Ⅰ、ⅡB.Ⅲ、ⅣC.Ⅰ、ⅣD.Ⅱ、Ⅳ答案：C25、单选船间的转头作用是由于船首向与他船（）时，波峰与波谷处的船体受到相反方向的作用力。
第3章 外界因素对船舶操纵的影响资料讲解
第3章外界因素对船舶操纵的影响第三章 外界因素对船舶操纵的影响船舶在航行时，可能受到浅水、受限水域、风、流、过往船舶以及本船首、尾波的影响，操船者应对这些影响进行全面正确的评估，以利于船舶安全航行。
第一节 风对操船的影响一、 风动力与风动力转船力矩1． 风力及风力矩的计算公式()θθρ222sin cos 21a a a a a B A C V F +＝－相对风舷角方向的面积投影－，－相对风速－风压力系数）－空气密度（其中：θρy x B A V C m kg a a a a a ,/226.13作用于x,y 轴的风力和对重心的风力距为：Aa a a a a a x Y N F Y F X ⋅⋅⋅＝＝＝ααsin cos2． 风力系数的表达方式及其特点风力系数C a 由船模风洞试验求得，当船模一定时，C a 表示为：()θθρ222sin cos 21a a a a aa B A V F C +＝风速一定时，船模在风洞中在不同的风舷角下测得其受力F a ，然后用上式计算出C a 的大小，进而得到C a 与风舷角之间的函数关系。
其有下列几种表达方式。
1） 列表法将C a 与风舷角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的风洞试验结果如下：2） 曲线法将上表数据标绘成曲线，即得风力系数曲线图，见教材P 68。
3） 近似估算法当精度要求不太高的情况下，可按照下列近似公式计算：θθθθθθθθθ6cos 133.04cos 367.02cos 142.0142.16cos 117.04cos 25.02cos 083.0200.16cos 175.04cos 35.02cos 05.0325.1---------＝对于客船：＝对于油轮：＝对于一般货船：a a a C C C 4）风力系数的特点a. 当θ＝0或180时，C a 最小b. 当θ＝30－40或140－160时, C a 最大c. 船型不同，C a 曲线分布也不相同。
船舶操纵复习2
•
风致偏转的规律
• 题干： 船舶在前进中如风从正横前吹来， 则： A. 风力中心在重心前，水力中心在重心后 B. 风力中心在重心后，水力中心在重心前 C. 风力中心和水力中心在同一点上 D. 船首偏转方向不定，要看风力与水阻力 的力矩大小而定 答案：D
•
风致偏转的规律
• 题干： 重载船在海上高速行驶时，正横前 来风，船舶受风影响出现的偏转情况是： A. 顺风偏转 B. 迎风偏转 C. 基本不偏转 D. 尾偏向上风 答案：B
•
答案：B
风力和水动压力的三要素
• 题干： 船舶的水动力系数与下列哪些因素 有关？ A. 漂角 B. 漂角和船体水下侧面积 C. 漂角和水深 D. 水深与海水密度 答案：C
•
风力和水动压力的三要素
• 题干： 船舶的水动力系数与漂角之间的关 系是？ A. 随漂角增大而增大 B. 在漂角为30-40度和140-160度时存在 极大值 C. 在漂角为90度左右达到极大值 D. 漂角为零时，水动力系数为零 答案：C
操纵复习2
• 外界因素对操纵的影响
– 风、流对船舶操纵的影响
• 风致偏转和漂移的规律
– – – – 风动压力和水动压力的三要素 静止中、前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 静止中船舶风致漂移速度 影响船舶风中保向的因素
• 流对旋回性、冲程及舵效的影响
– 流对旋回漂移距离的影响 – 流对冲程及舵效的影响
•
风力和水动压力的三要素
• 题干： 船舶受风时，其风力中心的位置将 随风舷角增大而： A. 由船中向船尾移动 B. 由后向前移动 C. 保持不变 D. 由前向后移动 答案：D
•
风力和水动压力的三要素
• 题干： 风对船舶作用力的方向： A. 决定于风级的大小 B. 较风向更偏于船舶正横方向 C. 较风向更偏于船舶首尾方向 D. 与风向一致
外界因素对操船的影响和效应
Vy
a Cay wCwy
L B d aVa0.041
L B d a Va
Va为风速（m/s）；
L为船舶水线面长度（m）；
d船舶实际平均吃水（m）；
Ba船体水线以上侧面积（m2）。
空载时：
B a/(L d)1 .8
满载时：
B a/(L d)0 .8
y2 1 0a y3 1 0a
与船舶首尾面的夹角；
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）；
在深水中，超大型船舶的纵向附加质量 mxm；横向附加质量mym；附加惯性矩 Jzm。
2）水动力角g：
水动力角是指水动力
合力方向与船舶首尾
Vw
线之间的交角
除了船舶进行纯纵向
运动或纯横向运动，
（2）船舶在前进中，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；前进速度较大的船舶或满 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。
（3）船舶在后退中，在一定风速下并有 一定的退速时，船舶迎风偏转，这就是 我们通常所说的尾找风现象，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。
a 0.2910.0023
Lpp
当由00~1800变化时，a/Lpp在都在范围之间。 当=900左右即船舶正横风时，pp，即风压力中心在船中附近，
当<900即从正横前来风时，a在中心之前；当>900时，a中心 之后 平吃水时，受风面积中心大多位于船中之后，则其风压力中 心大多比较靠后；船舶压载状态尾倾较大时，受风面积中心 可能位于船中之前，则其风压力中心比较靠前。
第3章 外界因素对船舶操纵的影响
第三章 外界因素对船舶操纵的影响船舶在航行时，可能受到浅水、受限水域、风、流、过往船舶以及本船首、尾波的影响，操船者应对这些影响进行全面正确的评估，以利于船舶安全航行。
第一节 风对操船的影响一、 风动力与风动力转船力矩1． 风力及风力矩的计算公式()θθρ222sin cos 21a a a a a B A C V F +＝－相对风舷角方向的面积投影－，－相对风速－风压力系数）－空气密度（其中：θρy x B A V C m kg a a a a a ,/226.13作用于x,y 轴的风力和对重心的风力距为：A a a a a a a x Y N F Y F X ⋅⋅⋅＝＝＝ααsin cos2． 风力系数的表达方式及其特点风力系数C a 由船模风洞试验求得，当船模一定时，C a表示为：()θθρ222sin cos 2a a a a aa B A V F C +＝风速一定时，船模在风洞中在不同的风舷角下测得其受力F a ，然后用上式计算出C a 的大小，进而得到C a 与风舷角之间的函数关系。
其有下列几种表达方式。
1） 列表法将C a 与风舷角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的风洞试验结果如下：2） 曲线法将上表数据标绘成曲线，即得风力系数曲线图，见教材P 68。
3） 近似估算法当精度要求不太高的情况下，可按照下列近似公式计算：θθθθθθθθθ6cos 133.04cos 367.02cos 142.0142.16cos 117.04cos 25.02cos 083.0200.16cos 175.04cos 35.02cos 05.0325.1---------＝对于客船：＝对于油轮：＝对于一般货船：a a a C C C 4）风力系数的特点a. 当θ＝0或180时，C a 最小b. 当θ＝30－40或140－160时, C a 最大c. 船型不同，C a 曲线分布也不相同。
3． 风力作用中心一般用无因次量a/L 表示，其大小也是风舷角的函数：()θf La = 1） 曲线法见P682） 近似估算法θ0023.0291.0-=La风力作用中心的特点a. a/L 基本是风舷角的线性函数b. 侧面积在纵向分布决定了风力作用中心的位置。
第三章外界因素对操船的影响
2. 流对旋回的影响
1. 停船时的漂移速度 停船时，受风漂移，其漂移速度由风压力Ya和 水动力Yw达到相等来决定：
Ya 1 2 a BaCay (Va Vy )
有估算式：
2
Yw 1 2 w LdC V
2 wy y
a Cay Ba Ba Vy Va 0.041 Va w Cwy Ld Ld Va为风速（m/s）； L为船舶水线面长度（m）； d船舶实际平均吃水（m）； Ba船体水线以上侧面积（m2）。
Na＝Fasin(lG－a) ＝Fasin(L/2－a)
式中，lG为船舶重心至船首的距离。
在船舶靠泊中，当船首或船尾处于一端用系 缆固定于泊位时，估算船舶所受的风力转船 力矩则应根据船舶实际受约束状态进行计算。 Na＝Fasina （船首固定时） Na＝Fasin(L－a) （船尾固定时）
当由00~1800变化时，a/Lpp在都在0.3~0.8范围之间。 当=900左右即船舶正横风时，a0.5Lpp，即风压力中心在船 中附近，当<900即从正横前来风时，a在中心之前；当>900 时，a中心之后 平吃水时，受风面积中心大多位于船中之后，则其风压力中 心大多比较靠后；船舶压载状态尾倾较大时，受风面积中心 可能位于船中之前，则其风压力中心比较靠前。
图3－21 斜顶流靠泊时的速度合成
二、流对舵效和旋回的影响
1. 流对舵力、舵效的影响 舵力及其转船力矩与舵对水的相对速度的平方 成正比，不论顶流还是顺流，只要对相对速度 相等、舵角和桨转速等条件相同，舵力及力矩 就相同，但顶流舵效好，其原因是，顶流时可 在较短的距离上使船首转过较大的角度，且易 把定，操纵为灵活。 注意：重载船在强流中，由于流压力矩的作用， 船舶迎流转向时，舵效反而变差.
18风对船舶操纵的影响
在浅水处流压力横向分力系数明显增大,因此在浅水操船时应充分考虑到斜流对船舶产生偏转的作用.
流对操船的影响主要有 :
A 流对船速和冲程的影响:船在均匀的水流中的航行时,顺流航行的对地速度比顶流航行时的实际对地速度大两倍流速,因此,顶流 对地冲程减少,顺流对地冲程增加.
B 水流对舵力和舵效的影响:舵力及其转船力矩与舵力对水速度的平方成正比,而舵力对水相对速度又与船舶对水相对速度成正比.
船上见习记录簿附页
职能：航行（管理级）
训练内容顺序号：1.19
外界因素对船舶操纵的影响
风对船舶操纵的影响：
在一定运动状态下的船舶，由于其水线以上存在一定的受风面积从而受到空气动力作用产生一个外力，该力称作风动压力。
风动压力的大小与风速、风舷角、受风面积等有关。风动压力的大小一般可用以下公式估算：
Fa=ρ a*Ca*Va2*(Aa*cos2θ +Ba*sin2θ )/2
不论顶流还是顺流,只要对水速度相等、舵角和螺旋桨转速相等条件相同时，顺流和顶流时舵力相等，其舵力转舵力矩也相等。但 顶流时舵效比顺流好，这是由于顶流时使用同样舵角能在较短的距离内使船首转过较大的角度。
C 流压对船舶漂移的影响：船首首尾线与流向有一交角时，流速与静水船速的合成速度将使船舶向水流来向相反的一侧运动，
流压力的作用点的位置受相对流向角、船体水线以下侧面积形状及分布情况所影响，一般情况是：当漂角在 20 度到 160 度范 围内，流压力作用点在 0.25 到 0.75 船长之间，流压力中心至船首的距离随漂角的增大而增大，当漂角小于 90 度时流压力作用点在
重心之前，大于 90 度在重心之后。
流压力的转船力矩是一重心为支点,当流压力作用点与重心不一致时,流压力围绕重心所产生的流压力转船力矩可用公式估算 :
外界因素对船舶操纵的影响
第三章 外界因素对船舶操纵的影响船舶在航行时，可能受到浅水、受限水域、风、流、过往船舶以及本船首、尾波的影响，操船者应对这些影响进行全面正确的评估，以利于船舶安全航行。
第一节 风对操船的影响一、 风动力与风动力转船力矩 1． 风力及风力矩的计算公式()θθρ222sin cos 21a a a a a B A C V F +＝－相对风舷角方向的面积投影－，－相对风速－风压力系数）－空气密度（其中：θρy x B A V C m kg a a a a a ,/226.13作用于x,y 轴的风力和对重心的风力距为：Aa a a a a a x Y N F Y F X ⋅⋅⋅＝＝＝ααsin cos2． 风力系数的表达方式及其特点风力系数C a 由船模风洞试验求得，当船模一定时，C a 表示为：()θθρ222sin cos 21a a a a aa B A V F C +＝风速一定时，船模在风洞中在不同的风舷角下测得其受力F a ，然后用上式计算出C a 的大小，进而得到C a 与风舷角之间的函数关系。
其有下列几种表达方式。
1） 列表法将C a 与风舷角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的风洞试验结果如下：2） 曲线法将上表数据标绘成曲线，即得风力系数曲线图，见教材P 68。
3） 近似估算法当精度要求不太高的情况下，可按照下列近似公式计算：θθθθθθθθθ6cos 133.04cos 367.02cos 142.0142.16cos 117.04cos 25.02cos 083.0200.16cos 175.04cos 35.02cos 05.0325.1---------＝对于客船：＝对于油轮：＝对于一般货船：a a a C C C4）风力系数的特点a. 当θ＝0或180时，C a 最小b. 当θ＝30－40或140－160时, C a 最大c. 船型不同，C a 曲线分布也不相同。
5.0 外界因素对操船的影响,操纵强化课
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。
右旋式单车船倒车后退中，尾找风现象最明 显的情况是左舷正横后来风
5.1.1.3
静止中船舶风致漂移速度
停船时，受风漂移，其漂移速度由风压力Ya 和水动力Yw达到相等来决定
2．风力作用中心位置a/Lpp 风力作用中心至船首的距离a与两柱间 船长Lpp的比值其值大约在0.3～0.8之间
3．风力角α 风力角α是指风力与船尾向的夹角。 风力角将随风舷角的增大而增大，当 风舷角处于40度～140度之间时，风 力角大体处于80度～100度范围之内， 其变化并不明显
• 静止中的船舶风从正横前吹来，则该船偏转的情 况是（C ）。 • A．偏转方向不定 • B．顺风偏转，直至船舶处于顺风状态 • C．顺风偏转，直至船舶处于横风状态 • D．逆风偏转，直至船舶处于顶风状态
• · 船舶在前进中受பைடு நூலகம்后产生顺风偏转的船大多是 （ A ）。 • A．空船、慢速船 B．尾受风面积大的船 • C．重载快速船 D．首倾、重载船
船舶在前进中
船舶在前进中，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；前进速度较大的船舶或 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。
船舶在后退中
船舶在后退中，在一定风速下并有一定的退 速时，船身将向下漂移，船尾常出现逆风偏 转 (迎风偏转)，这就是我们通常所说的尾找 风现象
• ·船舶的水动力系数与下列（ C ）因素有关。 • A．漂角 B．漂角和船体水下侧面积 • C．漂角和水深 D．水深与海水密度
外界因素对船舶操纵的影响
外界因素对船舶操纵的影响（风、流、浅水、岸壁、狭水道、船吸等）影响船舶操纵的因素除船舶本身的设备和特性外，还有诸多外界因素的影响，这些影响如有来自风流、浅水、岸壁、狭水道及船吸等。
作为驾驶员，只有全面了解和掌握才能正确安全地操纵船舶。
风对船舶的影响不仅与风力、风舷角有关，还与船体受风的上层建筑的形状、面积、配置状态，运动状态等有关。
船舶受风的作用，使船发生偏转和漂移。
船处在静止中或船速接近零，船身将趋向和风向垂直；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，将顺风偏转；满载或半载、首倾、船尾受风面积大的船，将逆风偏转；正横后来风，逆风偏转显著；船舶后退中，在一定风速时，船尾迎风，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相同。
对船舶的影响还有航行中的船舶在船尾方向之外有风吹来时，由于风力影响，而向下漂移，同时受到风力及水动力的转头作用，随着风速提高和船速变化，漂移和偏转也将发生变化。
流对船舶的影响主要是对舵效、船速和旋回的影响。
顶流时，舵效好，船速下降，要注意流压的影响，正确估算流压差，及时调整航向以抵消流压，在顶流靠泊中，根据流速大小，控制船速和靠角，可安全的使船贴拢码头。
流对旋回有影响，船舶的旋回圈在流的方向上，按时间比例被拉伸，流越急，被拉伸的程度越大，被拉伸的距离也就是船舶在旋回中所漂移的距离，即顶流时漂移距小；而顺流时则相反。
航行于浅水区，由于船底水下间隙变小，同时流速增大，船体下沉。
船舶进入浅水区后，应特别注意浅水中的船体下沉和纵倾现象，应估算出剩余水深，以防船舶拖浅或搁浅，为了安全起见，应降速航行，浅水区航行，航向稳定性变好，而舵力下降，旋回性变坏，旋回直径随水深变浅而逐渐变大。
船舶在浅水中的冲程有一定程度的减小，因此，船舶驾驶员除了应了解本船深水冲程性能之外，还应了解本船在浅水冲程的性能，以便适应港内操船的实际需要。
技能认证船舶操纵知识考试(习题卷11)
技能认证船舶操纵知识考试(习题卷11)第1部分：单项选择题，共88题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]船舶倒车冲程与主机换向所需时间及倒车功率有关，在其他情况相同的条件下:A)主机换向所需时间越长、倒车功率越小，倒车冲程越大B)主机换向所需时间越长、倒车功率越大，倒车冲程越大C)主机换向所需时间越短、倒车功率越小，倒车冲程越大D)主机换向所需时间越短、倒车功率越大，倒车冲程越大答案:A解析:2.[单选题]所谓滞航是指以保持舵效的最小速度，（ ）。
A)将风浪放船首1～2个罗经点的方位上迎浪前进的办法B)将风浪放船首2～3个罗经点的方位上迎浪前进的办法C)将风浪放船首3～4个罗经点的方位上迎浪前进的办法D)将风浪放船首4～5个罗经点的方位上迎浪前进的办法答案:B解析:3.[单选题]当航迹舵在自动校正风流压差影响的航向修正量大于（ ）时应发出警报。
A)5°B)10°C)15°D)20°答案:B解析:4.[单选题]靠、离泊操纵用锚时的_______。
A)出链长度以不超过1节入水B)出链长度以不超过2节入水C)出链长度以不超过3节入水D)出链长度以不超过4节入水答案:A解析:5.[单选题]浅水区的界定， 从对船舶操纵性能的影响来区分，______， 可认为船舶进人浅水区域。
A)船舶在水深与船舶吃水之比小于1.5时B)船舶在水深与船舶吃水之比大于1.5时C)船舶在水深与船舶吃水之比小于4时D)船舶在水深与船舶吃水之比小于2.5时答案:A解析:6.[单选题]关于弃船，下列说法正确的是：D)以上都不对答案:C解析:任何情况下应征得船东同意。
7.[单选题]船泊靠码头操纵之前、应做哪些准备？1掌握本船操纵性能2掌握外界环境条件 3制订靠泊操纵计划4做好应急准备、A)123B)234C)123D)1234答案:D解析:8.[单选题]液压操舵装置系统由（ ）（ ）液压控制泵、电动机、管路等部件组成。
外界因素对操船的影响
2、风动力方向 ∵Ba＞Aa 故风动力方向与船舶首尾线的夹角总大
于风向与船舶首尾线的夹角 ∴α ＞ θ 3、风动力作用点
岩井聪（日）的估算公式： a / Lbp 0.291 0.0023 当θ＜90°时，A在G之前；当θ=90°时，A在G附近；
当θ＞90°时，A在G之后。尾机型船比满载时更靠前。
方向不定
A
W
Fw
G
前进中 逆风偏
W Fw
G A
前进中
一、风对操船的影响
五、风致偏转
3、船舶后退中受风
船舶后退中，在一定风速 Fa 下当船有一定的退速时，船尾 迎风偏，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 本上与静止时情况相同，并受 Fa 到倒车横向力的影响，船尾不 一定迎风。
静止中 转向横风
W
G
Fw
A
静止中
一、风对操船的影响
五、风致偏转
2、船舶前进中受风
正横前来风：空船、慢速、 Fa 尾倾、首受风面积大时，多为顺 风偏。反之，满载、快速、尾受 风面积大时，多为逆风偏。
风速越低、航速越快、越近 正横受风，这种倾向就越大。
正横后来风，船首逆风偏。 船舶在航行中，斜顶风比斜顺风 Fa 易于保向。
船舶斜顶风时的保向性较斜顺风时要好。
提高航速、增加压舵角、采取斜顶风等提高保向性。
二、流对操船的影响 一、水流对船速和冲程的影响
二、水流对舵力和舵效的影响
三、流压对船舶漂移的影响
四、流对旋回的影响
Dd T Vc 80%
五、弯曲水道水流的特点
三、受水域对操船的影响
一、浅水效应 1、虚质量、虚惯矩增加 2、兴波发生变化 3、船体下沉和纵倾发生变化 4、航速下降 5、舵效下降 6、旋回性能下降、航向稳定性提高 7、冲程减小
：航行环境对船舶操纵的影响：风流的影响
? 1.在风中航行时，决定船舶所受风力大小的因素 有______ 。
? ①相对风速和风舷角 ; ? ②水线以上船体正、侧面受风面积 ; ? ③空气密度
? 解释:船体所受的风压力取决于相对的风速 (真风与 视风的合成 )，另外还与风舷角、受风面积大小以 及几何形状、空气密度的等多种因素相关。
静止中船舶风致漂移速度
? 27-30题解释:停船时，受风漂移，其漂移速度由风 压力和水动力达到相等来决定，因此与风压力和 水动力的影响因素有关，流体力估算公式中有流 体速度的平方项，因此，漂移速度与风速以及水 线上下侧面积之比值的平方根成正比。航行中随 船速的提高，漂移速度显著减小 (成指数规律下 降)。
? C.风力系数Cα的值随风舷角的变化呈马鞍形曲线，当风舷角为30°、 150°左右时，该值均出现极大值
? 4.风力系数Cα的值是______。 ? 当风舷角为30°一40°或150°左右时，该值将出现极值
? 5.风力系数C。达极大值时的风舷角为______。①140°~160°;② 30°~40°；
风动压力和水动压力
? 10.船舶的水动力系数与下列哪些因素有关? ? ? 漂角和水深
? 11.船舶的水动力系数与漂角之 ? 间的关系是______? ? 在漂角为90“左右达到极大值
? 解释:水动力估算公式与风压力估算公式(Hughes公式)明显不同之处在 于湿水面积的估算是固定不变的，因此水动力系数与漂角直接相关， 并在漂角为90°左右达到极大值，此外，水动力系数还与水深有关系 (工程估算时通过修正水动力系数来计算浅水的影响)。
? 解释:此题考核的是Hughes公式风压力系数，风力系数Cα随相对风舷 角θ的变化曲线为一 一马鞍形曲线。当风舷角θ=0°或180°时，风力 系数Cα值为最小;当风舷角θ=30°~40°或140°~160°时，风力系数 Cα值为最大;当风舷角θ = 90°左右时，风力系数Cα值较小，但船舶所 受的风力值达到最大，因为Hughes公式的受风面积计算部分考虑了风 舷角的影响，所以正横受风时风压力系数不是最大(此时受风面积已 经达到最大值)。
外界因素对船舶操纵的影响
外界因素对船舶操纵的影响（风、流、浅水、岸壁、狭水道、船吸等）影响船舶操纵的因素除船舶本身的设备和特性外，还有诸多外界因素的影响，这些影响如有来自风流、浅水、岸壁、狭水道及船吸等。
作为驾驶员，只有全面了解和掌握才能正确安全地操纵船舶。
风对船舶的影响不仅与风力、风舷角有关，还与船体受风的上层建筑的形状、面积、配置状态，运动状态等有关。
船舶受风的作用，使船发生偏转和漂移。
船处在静止中或船速接近零，船身将趋向和风向垂直；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，将顺风偏转；满载或半载、首倾、船尾受风面积大的船，将逆风偏转；正横后来风，逆风偏转显著；船舶后退中，在一定风速时，船尾迎风，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相同。
对船舶的影响还有航行中的船舶在船尾方向之外有风吹来时，由于风力影响，而向下漂移，同时受到风力及水动力的转头作用，随着风速提高和船速变化，漂移和偏转也将发生变化。
流对船舶的影响主要是对舵效、船速和旋回的影响。
顶流时，舵效好，船速下降，要注意流压的影响，正确估算流压差，及时调整航向以抵消流压，在顶流靠泊中，根据流速大小，控制船速和靠角，可安全的使船贴拢码头。
流对旋回有影响，船舶的旋回圈在流的方向上，按时间比例被拉伸，流越急，被拉伸的程度越大，被拉伸的距离也就是船舶在旋回中所漂移的距离，即顶流时漂移距小；而顺流时则相反。
航行于浅水区，由于船底水下间隙变小，同时流速增大，船体下沉。
船舶进入浅水区后，应特别注意浅水中的船体下沉和纵倾现象，应估算出剩余水深，以防船舶拖浅或搁浅，为了安全起见，应降速航行，浅水区航行，航向稳定性变好，而舵力下降，旋回性变坏，旋回直径随水深变浅而逐渐变大。
船舶在浅水中的冲程有一定程度的减小，因此，船舶驾驶员除了应了解本船深水冲程性能之外，还应了解本船在浅水冲程的性能，以便适应港内操船的实际需要。
(5)：航行环境对船舶操纵的影响：风流的影响
• 解释:风力作用中心至船首的距离a与两柱间船长 Lpp的比值随风舷角θ的增大近似呈线性增加，其 值在0. 3~0. 8之间。
风动压力和水动压力
• 9.风对船舶作用力的方向______。
• 较风向更偏于船舶正横方向 • 解释:风力角θ将随风舷角的增.大而增大， 当风舷角θ处于40°~140°之间时，风力角 θ大体处于80°~100°范围之内，其变化并 不明显，风力角θ比风舷角θ偏于正横。
风动压力和水动压力
• 7.航行中的同一艘船，其空船或压载时的风 力中心位置比满载时要： • 明显前移 • 解释:普通船舶为尾机型，空载时干舷增大， 甲板以下面积所占比例增大，加上吃水差 的影响，面积形心前移。
风动压力和水动压力
• 8.船舶受风时，其风力中心的位置将随风舷角增 大而______。 • 由前向后移动
船在顶流过弯头时由于没及时保持船首与流向较小的交角沿水流线航行致使船首在流速和静水船速不变时舵角相同时顺流和顶流的舵力转船力矩是一样的在流速和静水船速不变时舵角相同时顺流和顶流的舵力以及舵力转船力矩都是一样的但顶流的舵效好14
航行环境对船舶操纵的影响
• 1.在风中航行时，决定船舶所受风力大小的因素 有______。
影响船舶风中保向的因素
• • • • • • • 32.风对船舶保向航行的影响是______。 1、斜逆风较斜顺风易于保向; 2、风速与船速之比升高时保向性将变差
33.船舶受风时，常速航行中______. 风来自船首容易保向 34.船舶斜顶风较斜顺风航行易于保向的原因是 _______。①船舶斜顶风航行时，风力转船力 • 矩与水动力转船力矩相抵，偏转的趋势较小;② 船舶斜顺风航行时，风力转船力矩与水动力转船 力矩相一致，偏转的趋势较强:。
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X w＝Fw cos Yw＝Fw sin
Nw＝Yw xw
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二、水动力与水动力转船力矩
2.水动力系数的数学表达方式
CW
Fw
1 2
WV
2CW
Ld
水动力系数Cw由船模循环水槽试验求得，当船型一定时，Cw表示为：
相对流速一定时，船模在循环水槽中在不同的漂角下测得其受力Fw， 然后用上式计算出Cw的大小，进而得到Cw与漂角之间的函数关系。其有 下列几种表达方式。
水动力角一般用γ表示，其大小也是漂角的函数：
f ()
由于船体水下侧面积形状沿x轴方向变化不大，因此，γ较集中在 90度附近。
第15页/共82页
二、水动力与水动力转船力矩
5.水动力系数及水动力距系数的其它表达方式 将风力Fw分解为Xw和Yw，力矩为Nw，则得到三个系数：
CWx
1 2
XW
WV 2Ld
其中：
－
a
空
气
密
度(1.226k
g
/
m3
)
Ca－风压力系数
Va－相对风速
Aa，Ba－x, y方向的面积投影
－相对风舷角
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一、风动力与风动力转船力矩
作用于x,y轴的风力和对重心的风力距为：
X a＝Fa cos Ya＝Fa sin
Na＝Ya xA
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一、风动力与风动力转船力矩
第一节 风对操船的影响
一 风动力与风动力转船力矩 二 水动力与水动力转船力矩 三 风致偏转和漂移的规律 四 强风中操船的保向界限简介
第1页/共82页
一、风动力与风动力转船力矩
1.风力及风力矩的计算公式 作用于x,y轴的风力和对重心的风力距为：
F＝
1 2
aV
2aCa
Aa cos2
Ba sin2
（2）曲线法 将上表数据标绘成曲线，即得风力系数曲线图，见教材P68。
第5页/共82页
一、风动力与风动力转船力矩
（3）近似估算法 当精度要求不太高的情况下，可按照下列近似公式计算：
对于一般货船： Ca＝1.325 0.05cos2 0.35cos4 0.175cos6 对于油轮： Ca＝1.200 0.083cos2 0.25cos4 0.117cos6 对于客船： Ca＝1.142 0.142cos2 0.367cos4 0.133cos6
第4页/共82页
一、风动力与风动力转船力矩
（1）列表法 将Ca与风舷角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的风洞试
验结果如下：
θ 0 20 40 60 80 90 100 120 140 160 180 Ca 0.50 1.10 1.35 1.30 1.05 1.00 1.05 1.30 1.35 1.20 0.60
第6页/共82页
一、风动力与风动力转船力矩
（4）风力系数的特点 a. 当θ＝0或180时，Ca最小 b. 当θ＝30－40或140－160时, Ca最大 c. 船型不同，Ca曲线分布也不相同。
第7页/共82页
一、风动力与风动力转船力矩
3.风力作用中心 一般用无因次量a/L表示，其大小也是Байду номын сангаас舷角的函数：
f
（1）曲线法 见P68
（2）近似估算法
1
0.1（ 5 1
）
90
0.80（1
90
）3
90
风力角的特点：
a. 风舷角越大，风力角也越大；
b. 除风舷角θ＝0和180之外，风力角α均大于风舷角θ。
第9页/共82页
一、风动力与风动力转船力矩
5.风力系数及风力矩系数的其它表达方式 将风力Fa分解为Xa和Ya，力矩为Na，则得到三个系数：
2.风力系数的表达方式及其特点 风力系数Ca由船模风洞试验求得，当船模一定时，Ca表示为：
Ca＝
1 2
aVa 2
Fa
Aa cos2 Ba sin 2
风速一定时，船模在风洞中在不同的风舷角下测得其受力Fa，然后
用上式计算出Ca的大小，进而得到Ca与风舷角之间的函数关系。其有下
列几种表达方式。
Aa＝C1B2 Ba＝C2L2 C1, C2与船型有关，见P67
第11页/共82页
二、水动力与水动力转船力矩
水动力是由于船舶对水有相对运动而产生的水对船舶的作用力，其
大小与船速、漂角等因素有关。与风力的表达方式相似，水动力可由下
式表示：
1.水动力及水动力距的计算公式
FW
1 2
WV
2CW
Ld
作用于x, y轴的水动力和对重心的水动力距为：
第13页/共82页
二、水动力与水动力转船力矩
1）.列表法 将Cw与漂角之间的对应关系列成表格的方式来表示，如某船的循环水槽
的深水试验结果如下：
β 0 20 40 60 80 90 100 120 140 160 180
Cw
0.2 0.5 0.8 0.9 0.95 0.9 0.8 0.6 0.2
2）.曲线法
a f
L
（1）曲线法 见P68 （2）近似估算法
a 0.291 0.0023
L
风力作用中心的特点： • a/L基本是风舷角的线性函数 • 侧面积在纵向分布决定了风力作用中心的位置。
第8页/共82页
一、风动力与风动力转船力矩
4.风力角与风舷角的关系 风力角一般用α表示，其大小也是风舷角的函数：
CWy
1 2
YW
WV 2Ld
CWN
1 2
XW
WV 2 L2d
第16页/共82页
三 风致偏转和漂移的规律
1. 风中偏转分析方法 分析船舶风中偏转规律必须知道以下条件： 船舶本身条件： 上层建筑形状、面积、船舶运动状态（系泊、锚泊或航行）、水下侧面
积形状等。 外界条件： 风向、风速、相对流速、相对流向、水深等。 综合上述条件，我们可以得出转船合外力距的大小及其方向，进而可以
将上表数据标绘成曲线，即得水动力系数曲线图，见教材P62
3.水动力作用中心与漂角之间的关系
aw f ( )
L
第14页/共82页
二、水动力与水动力转船力矩
水动力作用中心一般用无因次量aw/L表示，其大小也是漂角的函数： 1).曲线表示法见P63 2).水动力作用中心的特点 ① aw/L随着漂角的增大而增大； ② 一般aw/L值为0/25-0.75之间； ③ 尾倾越大，aw/L值越大。 4.水动力角与漂角之间的关系
Cax
1 2
Xa
aVa 2 Aa
Cay
1 2
Ya
aVa 2 Ba
CaN
1 2
Xa
aVa 2 Ba L
第10页/共82页
一、风动力与风动力转船力矩
6.船舶受风面积的估算 一般情况下，船舶正面和侧面受风面积应从船舶资料中查找。如果
船舶资料不全或无资料可查，在精度要求不高的情况下，可通过近似计 算求得：