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）。吸入流的特点是流速较慢，范围较广，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（如图1―2所示）。

图1—2

由于螺旋桨及主机结构方面的原因，在相同的转速、航速条件下，一般船舶倒车拉力只有进车推力的60%～70%左右，大型船舶仅有30%～40%。

对于给定的船舶，其螺旋桨推力的大小与转速、船速以及螺旋桨桨轴在水中的沉深有关。它们之间的关系通常是：

（1）当船速一定时，转速越高，推力越大，且推力与转速的平方成正比；

（2）当转速一定时，船速越低推力越大，随着船速的提高，推力逐渐下降，当船速为零（相当于系泊状态）时，推力最大。

2、船舶阻力(resistance)

船舶以某一速度在水面上航行时，将受到空气和水的阻碍作用，这种与船体运动方向相反的流体作用力称为船舶阻力。船舶阻力按其

形成的性质可分为空气阻力和水阻力，按其特征又可分为基本阻力和附加阻力两部分。

（1）基本阻力是新出坞的裸体船（不包括附属体）在平静水面行驶时水对船体产生的阻力。基本阻力由摩擦阻力、涡流阻力（形状阻力）和兴波阻力组成，后两者通常也称为剩余阻力也即压差阻力。

（2）附加阻力由污底阻力、附体阻力、空气阻力和汹涛阻力组成。

（3）对于给定船舶，基本阻力的大小与吃水及船速大小有关；附加阻力的大小则随风浪大小、船体污底及航道浅窄情况有关。对于基本阻力来说通常是：

①基本阻力随船速的增大而增大，且在船速较高时，增大的趋势比低速时大的多。

②吃水深比吃水浅时基本阻力大。

当推力大于阻力时，船舶作加速行驶运动；当推力等于阻力时，船舶作匀速行驶运动；当推力小于阻力时，船舶作减速行驶运动。

值得注意的是，船舶在高速前进中突然高速倒车，后退中突然高速进车，或者静止中突然高速进车或倒车，往往会使主机超负荷工作，容易引起主机损坏，应予避免。

3、功率

要是螺旋桨产生推力，除螺旋桨要有一定的螺距角外，还必须是螺旋桨转动。转动的螺旋桨机器叫主机。主机所发出的功率称为机器功率（MHP）。主机功率经过轴系的损失，最后传送到螺旋桨，螺旋桨得到的功率称为收到功率（DHP）。主机带动螺旋桨是旋转运动，而

螺旋桨推船是直线运动，船舶直线运动的功率称为有效功率（EHP）。

通常收到功率只有机器功率的95%-98%；而有效功率只有机器功率的50%-70%。也就是说，把主机的旋转运动变为船舶的直线运动，其功率将近损失一半功率。

三、航速与冲程

1、船速

船速，是指船舶在水中的航行的速度，在无风流影响下的静水航速称船速。

（1）额定船速：

根据一定标准验收后的主机，其标称输出功率，也就是可供海上长期安全使用的最大功率，即为该主机的额定功率。在可以忽略水深影响的平静深水域中，在主机功率为额定功率稳定输出的条件下，所得到的主机稳定的转速称为主机的额定转速。

在可以忽略水深影响的深水中，在额定功率和额定转速的条件下，船舶所能达到的静水中航速，即为该船的额定船速。它是船舶在深水中可供使用的最高船速。

（2）海上船速

为适应海上和船舶本身各种情况的变化，确保长期安全航行，需留有适当的主机功率储备，因而主机的海上常用功率通常为额定功率的90%；相应的海上常用转速则定为额定转速的96%～97%。

在主机的海上常用输出功率和海上常用转速运转时，所得到的静水中船速即为海上船速。

（3）港内船速

港内航行时，船舶密集，水浅弯多，用舵频繁。为保护主机以及便于操纵和避让，港内航行的最高船速应比海上船低为低。通常所说的备车船速、操纵船速和港内船速都是将主机输出功率降为常用功率的一半左右所得到的船速，此时的转速最高约为海上常用转速的80%。

应当指出的是，在港内或是某些内海航区或水道内，为保证安全，往往规定有最高限速。对高速船舶而言，如本船所用的港内船速高于该限速时，则应遵照相应水域内的限速规定行驶。

（4）经济船速

在海上航行中，以节约燃料消耗、降低营运成本、提高营运效率为目的，根据航线条件等特点而采用的船速称为经济航速。通常，经济船速较海上船速为低。

2、冲程

（1）船舶在前进中停车或倒车，需要经过一段时间和前冲一段距离才能使船停止，这段时间叫冲时（惯性冲时），这段距离叫冲程（惯性冲程）。

根据经验，船舶在以常速航进中，主机从停车到降至余速2kn 时，一般船舶停车冲程约为8~20L；超大型船舶，在以海上常速航进中停车至余速降至3kn，则停车冲程约为23L，冲时近30min。当然，正常的进出港或接近泊地仍以逐级降速为妥，以利于主机的养护。

（2）冲程测定：