船舶操纵旋回性
船舶操纵的基本原理
3）反移量（偏距）LK 反移量（偏距） 反移量是指转舵后，船舶重心从原航向向操舵相反 反移量是指转舵后， 一侧横移的距离。又称偏距。在满舵旋回时， 一侧横移的距离。又称偏距。在满舵旋回时，当船 舶回转达到一个罗经点时，反移量达到最大值， 舶回转达到一个罗经点时，反移量达到最大值，约 为船长的1%左右 左右， 为船长的1%左右，而船尾反移量的最大值可达船 长的1/10～1/5。 长的1/10～1/5。 4）旋回圈初径DT 旋回圈初径DT 旋回圈初径是指开始操舵到航向转过180° 旋回圈初径是指开始操舵到航向转过180°时重心 所移动的横向距离。在内河， 所移动的横向距离。在内河，对船舶选择旋回掉头 的位置是很重要的参考。 的位置是很重要的参考。 5）旋回圈直径D 旋回圈直径D 旋回圈直径是指船舶进入定常旋回运动时的旋回圈 直径（D=2r）。 直径（D=2r）。 船舶旋回圈各要素是船舶操纵的重要依据， 船舶旋回圈各要素是船舶操纵的重要依据，特别是 航向改变量为30° 40°时的纵距、横距、 航向改变量为30°～40°时的纵距、横距、反移量
船舶制动能力是指船舶在某一船速下，主机停车或 船舶制动能力是指船舶在某一船速下， 倒车以后，船舶对主机工况的反应能力。 倒车以后，船舶对主机工况的反应能力。它可用主 机停车或倒车后船舶对岸相对静止所需的时间和船 舶滑行距离的长短来衡量。 舶滑行距离的长短来衡量。 第二节 旋回圈要素与船舶操纵性的关系 船舶在定速直航状态下，操某一舵角(一般为满舵) 船舶在定速直航状态下，操某一舵角(一般为满舵)， 船舶将作纵向和横向相结合的复合运动， 船舶将作纵向和横向相结合的复合运动，称为旋回 运动。船舶作旋回运动时重心运动的轨迹， 运动。船舶作旋回运动时重心运动的轨迹，称为旋 回圈。旋回圈几何特征是： 回圈。旋回圈几何特征是： 最初重心除继续前移外， 最初重心除继续前移外，同 时向操舵相反一侧横移， 时向操舵相反一侧横移，随 后变成瞬时曲率半径r1逐渐 插入图1 后变成瞬时曲率半径r1逐渐 插入图11(船舶操纵75页)。 1(船舶操纵 页 船舶操纵75 减小的螺旋线； 减小的螺旋线；当航向改变 θ≈900～1200之后 之后， 量θ≈900～1200之后，进入 定常旋回运动，此时， 定常旋回运动，此时，曲率
操纵test1-旋回性
1.船舶旋回性实验的目的在于：AA 评价船舶旋回迅速程度和所需的水域的大小B 评价船舶的航向稳定性的优劣C 测定船舶旋回性及追随性D 测定船舶旋回性及保向性2.逆螺旋实验的根本目的在于AA 判断船舶航向稳定性的优劣B 求取船舶操纵性指数K,T值C 判断船舶的旋回性能D 判断船舶的变速性能3.Z形实验的目的在于AA 判定船舶旋回性，追随性与航向稳定性的优劣B 求船舶转舵后的应舵速度C 判断船舶蛇航运动的降速性能D 判定船舶的舵效4.一般来说，追随性较好，旋回性也较好。
DA杂货船B散货船C大型油船D拖船5.追随性好，旋回性也好的船舶在旋回中：CA纵距大，横距也大B纵距大，横距小C纵距小，横距也小D纵距小，横距大6.船舶根据外界风流大小预配风流压差，保证船舶行驶在预定的航线上，船舶实现的是：BA动航向稳定性B位置稳定性C直线稳定性D方向稳定性7.船因受外力而转头，当外力消失后，正舵情况下可稳定于新航向，则该船具有：AA.直线稳定性B.方位稳定性C.直线稳定性和位置稳定性D.方位稳定性和位置稳定性8.对于稳定性好的船舶在：BA 直航中多用舵才能保向，改向时应舵较快B 直航中少用舵即能保向，改向时应舵较快C 直航中多用舵才能保向，改向时应舵较慢D 直航中少用舵即能保向，改向时应舵较慢9.船舶航向稳定性与其长宽比L／B和方形系数有关：CA 长宽比L／B越大，方形系数越大，航向稳定性越好B 长宽比L／B越小，方形系数越小，航向稳定性越好C 长宽比L／B越大，方形系数越小，航向稳定性越好D 长宽比L／B越小，方形系数越大，航向稳定性越好10.船舶航向稳定性与船体水下侧面积形状分布和纵倾情况有关：AA 船首削进，船尾钝材，航向稳定性好B 船首钝材，船尾削进，航向稳定性好C 船首钝材，船尾钝材，航向稳定性好D 船首削进，船尾削进，航向稳定性好11.船舶首倾时比尾倾时的：BA航向稳定性差，旋回圈大。
B航向稳定性差，旋回圈小。
第一章 船舶操纵基础0203(船长)
回转性越好
（8）船舶转心P 定义：由船舶旋回曲率中心O点 作船舶首尾线的垂线，垂足 点P即为转心。 特性： ①转心处的漂角为零，转心处 无横移速度。 ②漂角大，旋回性能好的船舶， 转心越靠前。 转心P 的位置： ①开始操舵时约在重心稍前处。 ②进入定常旋回时，转心P约在 船首柱 后1/3~1/5船长处。
2）第二阶段——过渡阶段 （1）定义：转舵阶段结束至船舶进入定常 旋回运动阶段的中间 阶段。随着船舶 斜航运动的出现，同时船首回转不断 发展，漂角增大。 （2）特征： ①船速明显下降。 ②船舶重心开始正向横移。 ③船舶加快向朝舵一侧偏转。 ④船体开始外倾。
3）第三阶段-定常旋回阶段
（1）定义：船舶作匀速圆周运动时即进入 定常旋回运动阶段。 （2）特征： ①船体所受合力矩、旋回角加速度为零。
（二）航向稳定性的判别 1、 T指数判别 船舶在保持正舵条件下， 外界干扰消失任意时刻 t，船舶偏转原航向转头 角度R,得操纵运动方程：
r = r ０ e–t/T r ０为外界干扰消失后的初始 回转角速度。
T<0
T>0
o
T值较大 T值较小
t
• T>0,且T值越小，回转角速度ｒ衰减越快，船
舶很快稳定在新航向上。
四、旋回圈要素在实际操船中的应用 （一）尾反移量的应用 1.人落水时：应立即操落水者一舷满 舵，并停车，使船尾迅速摆离落 水者，以免使之卷入螺旋桨。 2.前方发现障碍物时：应立即操满舵 使船首让开， 当估计船首已可避 开时，再操相反一舷满舵以便让 开船尾。
3、离泊时：当船首已摆出码头，拟进 车离泊时，如很快操大舵角进车 离泊，则会因为船尾外摆较大而 触碰码头。所以应适当减速，用 小舵角慢慢驶离。 4、船舶过弯道时：如船速快，大舵角 转向，则会产生较大的船尾反移 量，因此应保持足够的船岸间距。
船舶操纵性指数
r = Kδ0 (1− e−t /T )
r T Kδ t
纵距
T大，K大 大 大 T小，K小 小 小
0.63Kδ
T小，K大 小 大
T小，K小 小 小 横距
船舶操纵性指数
二、 K、T指数的无因次化 、 指数的无因次化 为了便于比较不同种类船舶或同一船 舶不同状态下的操纵性，通常将K、 指数 舶不同状态下的操纵性，通常将 、T指数 作无因次化处理，即消去量纲： 作无因次化处理，即消去量纲：
•
δ —— 舵角 °)。 舵角(° 。
r
—— 旋回角加速度 旋回角加速度(1/s2);
船舶操纵性指数
一、操纵性指数K、T 操纵性指数 、 船舶直航中操舵，设初始条件t=0时 船舶直航中操舵，设初始条件 时，r=0，则求 ， 解一阶操纵运动方程式可得转头角速度表达式： 解一阶操纵运动方程式可得转头角速度表达式：
船舶操纵性指数 船舶操纵性指数
一、操纵性指数K、T 操纵性指数 、 野本谦作一阶近似操纵运动方程式： 野本谦作一阶近似操纵运动方程式： 式中： 旋回性指数(s 式中：K —— 旋回性指数(s-1); T —— 追随性指数 追随性指数(s); r —— 旋回角速度 旋回角速度(1/s);
•
T ⋅ r + r = K ⋅δ
t Re = V( T + 1 ) 2
G
船舶操纵性指数
三、 K、T指数在实际 、 43; BC = Re + R⋅ tan
ϕ0
E
2 Vs ϕ0 t1 = Vs ( T + ) + ⋅ tan Kδ0 2 2
O Re B C D
A
新航向距离
L K =K Vs
'
船舶的旋回性能船舶操纵
3．第三阶段——定常旋回阶段
当漂角增加到一定值时，作用于 船体所受合力矩为零，进入定常旋回运 动。空船约在转首60°左右，满载约在 100 ° ~ 120 °左右进入定常旋回阶段。
• 特征：
• 船舶以固定漂角作匀速圆周运动
• 船舶处于相对稳定的外倾
二、旋回圈的大小及其要素
概念： 定速直航(一般为全速)的船舶操一定舵 角(一般为满舵)后，其重心所描绘的轨迹叫做 旋回圈(turning circle)。
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)，单位为1／s。
二、船舶操纵性指数及其意义
1．K表示船舶旋回性的优劣
又称旋回性指数。K值大，则操舵后的转向角加 速度初始值、定常转向角速度值均较高，易于有较大 的转向角。
三、影响旋回圈大小的因素
1．方形系数Cb(block coefficient)
方形系数较低的瘦形高速船(Cb≈0．6)较方形系数较高的 肥形船(Cb ≈0．8)的旋回性能差得多，即船舶的方形系数越大， 船舶的旋回性越好，旋回圈越小。
2．船体水线下侧面积形状及分布
就整体而言，船首部分分布面积较大如有球鼻首者 或船尾比较瘦削的船舶，旋回中的阻尼力短小，旋回性 较好，旋回圈较小，但航向稳定性较差；而船尾部分分 布面积较大者如船尾有钝材或船首比较削进 (cut up) 的船舶，旋回中的阻尼力矩比较大，旋回性较差，旋回 圈较大，但航向稳定性较好
在3°～15°之间。
2) 转心(pivoting point)及其位置
旋回中的船舶可视为一方面船舶以一定的速度前进， 同时绕通过某一点的竖轴而旋转的运动的叠加，这一点就是 转心，通常以P代表之。船舶操舵旋回时，在旋回的初始阶 段，转心约在重心稍前处，以后随船舶旋回不断加快，转心 随着旋回中的漂角的增大而逐渐向船首方向移动；当船舶进 入定常旋回阶段即船舶旋回中的漂角保持不变时，转心P逐 渐稳定于某一点，对于不同船舶，该点的位置大约在离船首 柱后1／3～1／5船长处；船处于后退中，转心位置则在船尾 附近。
船舶操纵旋回性
又称心矩,指操舵开始重心至旋回曲率中心纵距. 又称心矩,指操舵开始重心至旋回曲率中心纵距.
船舶旋回性
二,旋回圈及其要素 6,反移量(kick) ,反移量( ) 即偏距, 即偏距 , 当航向转过一个罗经点时达最大 . 约
为船长的1%左右 而船尾可达船长的1/10~1/5. 左右, 为船长的 左右,而船尾可达船长的 . 7,漂角β(drift angle) ,漂角 ( )
船舶旋回性
一,船舶旋回运动的过程
1.第一阶段 .第一阶段——转舵阶段 转舵阶段 出现降速和漂角但量都很小;旋回角速度不大, 出现降速和漂角但量都很小;旋回角速度不大,但旋 回角加速度最大.重心向操舵相反方向少量横移 少量横移, 回角加速度最大.重心向操舵相反方向少量横移,同时因 舵力位置比重心位置低而出现少量内倾 少量内倾. 舵力位置比重心位置低而出现少量内倾. 2.第二阶段 .第二阶段——过渡阶段 过渡阶段 船舶的旋回角速度,横移速度和漂角均逐步增大. 船舶的旋回角速度,横移速度和漂角均逐步增大.降 速明显(斜航阻力增加) 由反向横移变成向操舵一侧正 速明显(斜航阻力增加);由反向横移变成向操舵一侧正 向横移;船舶由内倾变为外倾逐渐增大;船舶加速旋回 内倾变为外倾逐渐增大 加速旋回. 向横移;船舶由内倾变为外倾逐渐增大;船舶加速旋回. 3.第三阶段——定常旋回阶段 .第三阶段 定常旋回阶段 当漂角增加到一定值时,作用于船体所受合力矩为零, 当漂角增加到一定值时,作用于船体所受合力矩为零, 进入定常旋回运动.空船约在转首60°左右, 进入定常旋回运动.空船约在转首 °左右,满载约在 100 ° ~ 120 °左右进入定常旋回阶段. 左右进入定常旋回阶段.
船舶旋回性
二,旋回圈及其要素
Tr G DT G G
船舶的操纵性能
船舶的操纵性能（旋回性、冲程、保向性、改向性以及船舶变速运动性能）船舶驾驶人员必须较好地掌握船舶操纵知识，了解本船的操纵性能以及各种外界条件对本船操纵性能的影响，才能正确操纵船舶；准确控制船舶的运动。
往往一艘操纵性能良好的船舶，具有稳定地保持运动状态和迅速准确地改变运动状态的性能。
一、旋回性能是船舶操纵中的重要部分，它包括的因素有偏移或反移量、进距、横距、旋回初径、漂角、转心、旋回时间、旋回中的降速和横倾等。
这些数值是在船舶满载，半载以及空载等不同的状态下实测所得，掌握这些要素，对避让船舶、狭窄区域旋回或掉头等情况下安全操纵船舶有着重要的作用，也是判定船舶是否处于安全操纵范围内的重要参数。
偏移或反移量（KICK）是船舶重心向转舵相反一舷横移的距离，满载时其最大值约为船长的1%左右，但船尾的反移量较大，其最大值约为船长的1/10—1/5，可趁利避害的加以运用，如来船已过船首，且可能与船尾有碰撞危险，紧急情况下可向来船一侧满舵利用反移量避免碰撞（有人落水时向人落水一舷操满舵也是利用该反移量）；进距（ADVCNCE）是开始转舵到航向转过任一角度时中心所移动的纵向距离，旋回资料中提供的纵距通常特指转过90度的进距，即最大进距，其值约为旋回初径的0.85—1.0倍，熟练掌握可常帮助我们正确判断船首来船或危险的最晚避让距离；横距（TRANSPER）是开始转舵到航向90度时船舶中心所一定的横向距离，其值约为旋回初径的0.55倍；旋回初径（TACTICAL DIAMETER）是船舶开始转舵到航向180度时重心所移动的横向距离，其值约为3-6倍船长；旋回直径（PINAL IAMETER）是船舶做定常旋回运动时的直径，约为旋回初径的0.9-1.2倍。
漂角（DRIPT AUGTE）是船舶旋回中船首与重心G点处旋回圈切线的方向夹角，其值约在3度—15度之间，漂角约大，其旋回性能越好；转心P是旋回圈的曲率中心O到船舶首尾线所做垂线的垂点，该点处的漂角和横移速度为零，转心P约在船首柱后1/3-1/5船长处，因此，旋回中尾部偏外较船首里为大，操船是应特别注意；旋回时间是旋回360度所需要的时间，它与排水量有密切关系，排水量大，旋回时间增加，比如万吨船快速满舵旋回一周约为6MIN，而超大型船舶旋回时间几乎增加一倍；旋回中的降速系由船体斜航阻力增加，舵阻力以及推进效率降低而造成的，所降部分为航速的1/4-2/4不等；旋回产生的横倾，它是一个应注意的不安全因素，旋回初出现向用舵方向一侧的内倾，倾角较小，时间也较短，不久随着转头角度速度增加，将出现向用舵反侧的外倾，对于GM值较小的集装箱船等，在操纵中应特别注意。
船舶操纵
第一船舶旋回性能三个性能：初始转首性能，偏转抑制性能，旋回性能这里研究船舶运动通常用重心作为指定点。
要素：纵向运动u横向运动v和转首角速度r组成船舶斜航运动和旋回运动。
转心p和漂角β。
转心P:船舶运动轨迹曲率中心O做船舶首尾面的垂足。
特点：1：v为0。
β为0。
线速度U与纵向u方向与船尾线方向一致,大小相等。
2:P前后的横向速度v方向相反。
3:两侧等距离处，v和β大小相等，方向相反。
4：船舶前进中，p在首柱后1/3-1/5L处，后退时在船尾附近。
当v大，r很小时，p不在船体上，在首尾线延长线上，当r为0时，p无穷远。
漂角β:船首尾线上一点的线速度U与船舶首尾面的夹角（通常指重心处的漂角为3-15度特点：1:首尾线上每一点的漂角都不同。
P处β为0。
2：船尾处离开P最远，所以U，v都是最大，（船舶首尾线上的纵向速度u都是相等的）漂角也是最大。
3：当r=0时，船体上各点U相同。
漂角也相同。
4：u=0时，漂角最大为90度。
三个阶段：1：转舵阶段（横移内倾阶段）：通常15s。
舵角引起的横向力和力矩。
产生横向加速度和旋转加速度。
舵力位置较重心位置低，产生内倾。
内倾大小与GM有关。
要素：p在重心稍前。
回转加速度最大，速度为0。
反向横移加速度最大，速度为0.2：加速旋转阶段：1：横移速度，旋转速度，漂角增大。
加速度减小。
2：转心前移。
3：受到斜航阻力，舵阻力，离心力分量，推进其效率影响，降速加大。
4：受离心力的作用开始外倾。
内倾到外倾过程中，惯性摇摆，而产生最大外倾角。
为定常的1.2-1.5倍。
3：定常旋回阶段：1：加速度为0，速度最大。
2：外倾稳定，GM越低定常外倾角越大。
漂角稳定，漂角越大的船，选转型越好。
中心处的漂角为3-15度。
3：减速效果，到90度时，趋于稳定。
百分25到百分50降速。
最大百分65.旋回要素：DT为3-5L。
最大不超过4.5L。
反移量1/100L，船尾最大1/10-1/5L。
砖头到一个罗经点时反移量最大。
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一,船舶ห้องสมุดไป่ตู้回运动的过程
1.第一阶段 .第一阶段——转舵阶段 转舵阶段 出现降速和漂角但量都很小;旋回角速度不大, 出现降速和漂角但量都很小;旋回角速度不大,但旋 回角加速度最大.重心向操舵相反方向少量横移 少量横移, 回角加速度最大.重心向操舵相反方向少量横移,同时因 舵力位置比重心位置低而出现少量内倾 少量内倾. 舵力位置比重心位置低而出现少量内倾. 2.第二阶段 .第二阶段——过渡阶段 过渡阶段 船舶的旋回角速度,横移速度和漂角均逐步增大. 船舶的旋回角速度,横移速度和漂角均逐步增大.降 速明显(斜航阻力增加) 由反向横移变成向操舵一侧正 速明显(斜航阻力增加);由反向横移变成向操舵一侧正 向横移;船舶由内倾变为外倾逐渐增大;船舶加速旋回 内倾变为外倾逐渐增大 加速旋回. 向横移;船舶由内倾变为外倾逐渐增大;船舶加速旋回. 3.第三阶段——定常旋回阶段 .第三阶段 定常旋回阶段 当漂角增加到一定值时,作用于船体所受合力矩为零, 当漂角增加到一定值时,作用于船体所受合力矩为零, 进入定常旋回运动.空船约在转首60°左右, 进入定常旋回运动.空船约在转首 °左右,满载约在 100 ° ~ 120 °左右进入定常旋回阶段. 左右进入定常旋回阶段.
又称心矩,指操舵开始重心至旋回曲率中心纵距. 又称心矩,指操舵开始重心至旋回曲率中心纵距.
船舶旋回性
二,旋回圈及其要素 6,反移量(kick) ,反移量( ) 即偏距, 即偏距 , 当航向转过一个罗经点时达最大 . 约
为船长的1%左右 而船尾可达船长的1/10~1/5. 左右, 为船长的 左右,而船尾可达船长的 . 7,漂角β(drift angle) ,漂角 ( )
船舶旋回性
三,影响旋回圈大小的因素
3,操船方面的影响 , 舵角:一般操15 舵角与满舵相比, ①舵角:一般操 °舵角与满舵相比,DT将增加到 130%~170%,而掉头时间则可能增加到 左右; ,而掉头时间则可能增加到140%左右; 左右 操舵时间:自一舷35°转至另一舷30°应不超过15s; ②操舵时间:自一舷35°转至另一舷30°应不超过15s; 船速:船速越快,旋回时间大大缩短, 影响小. ③船速:船速越快,旋回时间大大缩短,而DT影响小. 4,外界环境的影响 , 浅水:旋回圈随着水深的变浅而逐渐增大. ①浅水:旋回圈随着水深的变浅而逐渐增大.当水深与吃 水之比小于2时 旋回圈将明显增大. 水之比小于 时,旋回圈将明显增大. 污底和风流:污底越多摩擦阻力增加,旋回圈变大, ②污底和风流:污底越多摩擦阻力增加,旋回圈变大,但 影响很小.顶风顶流将使纵矩减小. 影响很小.顶风顶流将使纵矩减小.
�
一般指重心处旋回圈切线与首尾线间的夹角.
8,转心 P , 定常旋回时,转心 定常旋回时,转心P 一般约在首柱后1/3~1/5 一般约在首柱后 船长处.漂角越大, 船长处.漂角越大,转 心距首柱越近. 心距首柱越近.
O G r β Vs P
船舶旋回性
三,影响旋回圈大小的因素 1,水线下的船型因素 , 方型系数: 越大,旋回性越好, ①方型系数:Cb越大,旋回性越好,旋回圈也越小 ;② 水线下侧面积:首部多有利于减小旋回圈, 水线下侧面积 : 首部多有利于减小旋回圈 , 尾部多有利于 舵面积比: 提高航向稳定性 ;③舵面积比: 2,船舶的吃水状态 , 吃水:吃水较大的满载船进矩将有较大增长. ①吃水:吃水较大的满载船进矩将有较大增长.旋回初径 和横矩有某种程度的降低; 纵倾:首倾每增加1%L,旋 和横矩有某种程度的降低; ②纵倾:首倾每增加 , 可减小10%左右 ; 尾倾每增加 左右; 回初径 DT 可减小 左右 尾倾每增加1%L, 旋回初径 , DT则增加 则增加10%左右; 空船与满载时的旋回圈大小相差不多 ③ 左右 横倾:总的来说,横倾对旋回圈影响不大. 横倾:总的来说,横倾对旋回圈影响不大.
Ad = (0.6~1.2) DT
Tr 约为 倍DT 约为0.5
即纵距, 即纵距,指航向转过90°时重心所移动的纵向距离. °时重心所移动的纵向距离. 指航向转过90°时重心所移动的横向距离. °时重心所移动的横向距离.
D = (0.9~1.2) DT
指船舶作定常旋回运动时,重心轨迹的直径. 指船舶作定常旋回运动时,重心轨迹的直径.
船舶旋回性
二,旋回圈及其要素
Tr G DT G G
G Admax Ad G reach Stern kick G Trmax G
β
船舶旋回性
二,旋回圈及其要素 1,进矩 Ad(advance) , )
2,横矩 Tr(transfer) , ) 3,旋回初径 DT(tactical diameter) , ) 指开始操舵到航向转过180°重心所移动的横向距离. °重心所移动的横向距离. 指开始操舵到航向转过 4,旋回直径 D(final diameter) , ( ) 5,滞矩 Re(reach) , )