船舶操纵课件--第2章操纵手段的作用及其运用教学案例

力使船首向左；倒车排出流横向力使首右偏，则，综合作用是沉深横向力 和排出流横向力克服伴流横向力使船首右偏。
低速时，伴流逐渐减小，则伴流横向力可忽略；沉深横向力和排出流 横向力使首右偏。则，综合作用是沉深横向力和排出流横向力使船首右偏。
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
（3）伴流横向力的产生条件 由上述分析可见，如果伴流为0，则，螺旋桨上下叶的攻角相同，则，
不产生横向力，则，伴流横向力的产生条件为有伴流存在。 （4）伴流横向力的方向 对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向左。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。
其中Vp＝Vs-ωp
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二、滑失和船速
（2）滑失比 定义：螺旋桨的滑失S与理论进速nP之比称为滑失比Sr，既：
Sr＝nPnPVp
滑失与滑失比中的螺旋桨进速Vp若用船速Vs代替，得出的结果分别称 为虚滑失或虚滑失比。
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二、滑失和船速
(3)滑失在操纵中的应用 由此可见，滑失是衡量螺旋桨推进效率的重要指标。滑失越大，螺旋
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
3、排出流横向力 螺旋桨进车时，排出流作用在舵上； 螺旋桨倒车时，排出流作用在船体上；
（1）排出流横向力的产生机理 进车时 舵的X方向进速为
V R＝ XV S－R V RX
ΔVRX—在舵叶处由于螺旋桨旋转引起的轴向增速。 倒车时 倒车时，旋转的排出流打在船体尾部。由于船尾形状上大下小，致使
QXpp121214Dt3pp41D2pwp12uw2p20u.27nD0p.72nDCpQ2C T
=tan101.7nwDppu
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一、船舶阻力பைடு நூலகம்推力
其中: tp为推力减额系数,wp 为桨处伴流系数,Dp为螺旋桨的直径,n为主机
转速,β为桨的进程角,CT 、CQ为试验系数,以下式给出:
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
螺旋桨产生的船舶偏转总结
沉深横向力 伴流横向力 排出流横向力
右旋式
进车
倒车
首向左
首向右
首向右
首向左
首向右
首向右
左旋式
进车
倒车
首向右
首向左
首向左
首向右
首向左
首向左
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析 以下讨论仅限于右旋单车船 （1）静止中进车
二、滑失和船速
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 2、伴流横向力 3、排出流横向力 4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 （1）沉深的概念
h－为沉深 h/D－为沉深比
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桨的推进效率越低。它在船舶操纵中有着重要意义： 由滑失的定义可见，对于给定的螺旋桨，滑失与船速有关，而船速与
船舶的阻力有关，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、 遭受的风浪越大，滑失也越大。
反之，可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效（在较小的距离内转过较 大的角度）。
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2、伴流横向力 （1）伴流的概念
定义：运动中的船体附近的水受到船体运动的影响产生一种追随运动的 水流称为伴流。
伴流的分类 摩擦伴流：由于水和船体之间的摩擦而产生的伴流； 势伴流：由于船体运动，船体周围压力场的变化产生的伴流；
伴流的分布特点 沿X轴方向：船首小，船尾大。即螺旋桨附近伴流大； 沿Y轴方向：左右对称，离船越远越小； 沿Z轴方向：上大下小。
一般港内的最高主机转速约为海上常用转速的70～80%左右。 港内船速与海上船速一样，常按主机输出功率的比例不同而划分 为“前进三”、“前进二”、“前进一”之外，尚有“微速前进”一档； 微进时的主机输出功率和转速，是主机可以输出的最低功率和最低转速。
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二、滑失和船速
（3）港内船速（Harbour Speed） 如同前进时港内船速分级一样，在倒车档次中也分为“后退三”、
由于是进车，舵效较好，则，无论怎样偏转，都可用舵克服。
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
（2）静止中倒车 • 空载
由于h/D较小，沉深横向力使首右偏；开始是静止，伴流不存在或较 小，则伴流横向力可忽略；排出流横向力使船首右偏。则，综合作用是沉 深横向力和排出流横向力使船首右偏。 • 满载
上部的攻角大于下部的攻角，则产生横向力。
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
3、排出流横向力 （2）排出流横向力的产生条件 进车时，有伴流存在，就要进车排出流横向力； 倒车时，只要螺旋桨转动就存在倒车排出流横向力。 （3）排出流横向力的方向 对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向右。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向左。
根据运动方程，其作用于X轴方向的力为：
X ＝ m (u v)r
其中X＝（T－R），T为推力，R为阻力。 船舶作直航运动时，vr=0，则：
T R ＝ m u
船舶作直航运动时，加速度＝0，则：
T＝R
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一、船舶阻力与推力
基本阻力与船速之间的关系 对于给定的船型，基本阻力的大小与吃水、船速有关，即：R＝ƒ(d,v)
由图可见： 当d一定时，船速V增加，R0也增大； 当V一定时，吃水d增加，R0也增大； 由图还可以看出：低速时，R0随船速V呈线性变化；高速时，R0随船速
V呈非线性变化，且需要的推力越大。
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一、船舶阻力与推力
（2）附加阻力 △R＝R1＋R2＋R3＋R4
其中： R1为污底阻力：由船体湿水部分上的海生物引起的阻力。 R2为附体阻力：由螺旋桨、舵等船体上的附体引起的阻力。 R3为空气阻力：船体水上部分受到的空气作用引起的阻力。 R4为波浪阻力：船体水下部分受到波浪作用引起的阻力。
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二、滑失和船速
3、船速的分类 在一定范围内，螺旋桨转速n越高，船速V越大。但是，对于给定的船
舶主机，其转数的提高不是无限的一旦超出这个范围，主机将超负荷运转， 最终可能损坏主机，因此不得不对船速作出一定的限制。 （1）额定船速 （2）海上船速（Sea Speed） （3）港内船速（Harbour Speed）
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析 以下讨论仅限于右旋单车船 （1）静止中进车
满载 低速时，由于h/D较大，沉深横向力较小；开始是静止，伴流不存在
或较小，则伴流横向力和排出流横向力可忽略。则，综合作用是船舶几乎 不偏转。
高速时，随着伴流的增大，伴流横向力和排出流横向力逐渐加大，则， 综合作用是伴流横向力和排出流横向力使船首右偏。
X u S u L A C f d C r C X u 1 2 uS A U 2 C f C r C
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一、船舶阻力与推力
2、船舶推力 船舶推力是指螺旋桨通过主机驱动，推水向后，水对螺旋桨的反作用
力在船舶首尾方向的分量。倒车时，船舶首尾方向的分量称为拉力。 (1)推力的大小 对于给定的螺旋桨，其推力的大小为： T＝ƒ(n,v)
空载 低速时，由于h/D较小，沉深横向力使首左偏；开始是静止，伴流不
存在或较小，则伴流横向力和排出流横向力可忽略。则，综合作用是沉深 横向力使船首左偏。
高速时，随着伴流的增大，伴流横向力和排出流横向力逐渐加大，则， 综合作用是伴流横向力和排出流横向力克服沉深横向力使船首右偏。
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第二章 操纵设备的作用及其运用
操纵设备包括车、舵、锚、缆、拖轮等。 熟悉车、舵、锚、缆、拖船的作用及其运用的知识。
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第一节 螺旋桨的作用
一、船舶阻力与推力 二、滑失和船速 三、螺旋桨的致偏效应及其运用 四、双车船的螺旋桨横向力 五、侧推器的使用
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一、船舶阻力与推力
定义：在深水中，主机在海上转数下船舶所能达到的静水船速称为海 上船速。
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二、滑失和船速
（3）港内船速（Harbour Speed） 近岸航行，尤其是近港航行，常需备车；港内船舶密集，水深较
浅，弯道较多，用舵频繁。为便于操纵与避让和不使主机超负荷，港内航 行最高船速也应较海上船速为低，该船速通常由船长和轮机长商定并共同 遵守执行。
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二、滑失和船速
（1）额定船速 新船验收后的主机，可供海上长期使用的最大功率称为额定功率NH，
与其相对应的转数称为额定转数nH，该条件下主机发出的转矩称为额定转 矩QH，相应的船速称为额定船速VMAX。
定义：在深水中，在额定转速下船舶所能达到的最大静水船速称为额 定船速VMAX
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 （3）沉深横向力的产生条件 当h/D<0.65时，螺旋桨沉深横向力明显增大。 （4）沉深横向力的方向 对于右旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向左。