交通运输船舶旋回性
4.3旋回性及舵效
横距Transfer：特指当航向改变90°时重心横向移动 距离。
Tr≈0.5DT。 该值越小，则回转性越好。
反移量（偏距）kick：船舶重心在操舵后向操舵相反 方向横移的最大距离。（船首偏转一个罗经点左右）
1%L； 10%～20%） K重心≈1%L；K船尾≈（10%～20%）L 船速、舵角越大，反移量越大。 船速、舵角越大，反移量越大。
2010年11月21日星期日
武汉理工大学航运学院
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（1）第一阶段的运动特点：
船速下降 反向横移，瞬时回转中心在操舵相反的一侧。 回转角加速度为正，船首有朝操舵一侧偏转的趋势， 内倾
．
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(2)第二阶段的运动特点
漂角逐渐增大，船速继续下降 船舶重心由反向横移变为正向横 移，正向横移速度逐渐增大。 漂角水动力矩增大，回转阻矩增 大 水动力转船力矩＋舵压力转船力 矩＞回转阻矩 船舶加快向操舵一侧偏转，但角 加速度逐渐减小 船体由内倾变为外倾
（3）舵压力转船力矩的估算
乔塞尔（Jossel）估算式：
4.3 旋回性及舵效
航运学院 陈厚忠
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4.3.1旋回圈、要素及影响因素 旋回圈、 旋回圈
4.3.1.1旋回圈的概念 旋回圈的概念
定速直航（一般为全速）时，操一定舵角（一般为满 舵）后，其重心G的运动轨迹叫做旋回圈。
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（9）横倾（总体影响不大） ）横倾（总体影响不大）
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。
任务二认识船舶旋回性
任务二
Tr β
认识船舶旋回性 漂角 β ：线速度
夹角约 3 ～ 15 度，尾部最 大。漂角越大，旋回性能 越好，直径越小，降速越 多，横倾角越大，转心也 前移，浅水中漂角比深水 中小。 转心 P ：曲率中心到首尾 P 线的 垂线的垂足。 P 点处漂角 为 零，横移速度为零。 旋回加快， P 位置前移，定常 旋回时 稳定，约在首柱后 1/5 ～ 1/3 船长处。漂角越大，旋 回性能越好，转心越靠前。
任务二
Tr β
认识船舶旋回性
旋回中的船速：斜 航阻力增大、舵阻 力、惯性离心力的 纵向分力的增加， 推进器效率降低等 引起船速下降。一 般可降速 1/4 ～ 1/2 。 DT/L （相 对旋回初径）越 小，旋回性能越 好，降速越明显， 速降系数越小。肥 大型船舶旋回中速 度下降比瘦削型船 舶大。
Ad D Re P
Lk
任务二
Tr
认识船舶旋回性 进距（ Ad ）：通常指航
Ad
Lk
向改变 90 度时的进距 （重心移动的纵向距 离）。 约为旋回初径的 0.6 ～ 1.2 倍，是船舶转向时撑 握转舵时机的依据。 横距（ Tr ）：通常指航 向改变 90 度时的横距 （重心移动的横向距 离）。约为初径的一半 。
任务二
Tr
认识船舶旋回性
旋回初径（ DT ）： 改向 180 度重心的横移距 离。 一般比直径 D 大 10% ， 约为船长的 3 ～ 6 倍，它 是 衡量船舶在有限水域范围 内，能否掉头操纵的重要 依据。
DT
Ad
Lk
任务二
Tr
Ad D Re
Lk DT
旋回直径 D ：约为初径的 认识船舶旋回性 0.9 ～ 1.2 倍。是衡量旋回 性的主要依据。 滞距（ Re ）：旋回中心 总 较操舵时船舶重心位置更 偏于前方，滞距是该中心 的纵距，约为 1 ～ 2L 。 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。
船舶的旋回性能-船舶操纵
2、描述船舶旋回运动状态的运动要素
1) 漂角(drift angle) 漂角(
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 。 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 在船尾处 ， 度最大， 因此漂角也最大 。 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 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 交角，也就是船首向与重心G点 处旋回圈切线方向的夹角， 处旋回圈切线方向的夹角，用B 表示之。 表示之 。 一般船舶的漂角大约 在3°～15°之间。 15°
第一节 船舶的旋回性
概述：旋回性是指定速直航的船舶操 某一大的舵角后进入定常旋回的运动性 能。
旋回性是船舶操纵性当中极 其重要的一种性能！ 其重要的一种性能！
一、船舶旋回的运动过程
1、第一阶段（转舵阶段） 第一阶段（转舵阶段）
船舶向一舷操舵后， 船舶向一舷操舵后， 保持或近乎保持其直进速 度，同时开始进入基本沿 原航向前进而船尾外移同 时少量的向操舵一舷横倾 的初始旋回阶段 —反移内倾。
2) 转心(pivoting point)及其位置 转心( 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 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 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 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。 对于不同船舶而言，旋回性能越好、旋回中漂角B 对于不同船舶而言，旋回性能越好、旋回中漂角B越大 的船舶，其旋回时的转心越靠近船首。
超大型船舶旋回性能的探讨
第26卷 第3期大连海事大学学报V o l.26,N o.3 2000年8月Journa l of Da l i an M ar iti m e Un iversity A ug.,2000文章编号:100627736(2000)0320048203超大型船舶旋回性能的探讨Ξ夏国忠,史国友(大连海事大学航海学院,辽宁大连 116026)摘要:在操纵模拟器上进行大型船舶模拟试验的基础上,结合本科教学实践和多年的航海经历,分析得出了影响超大型船舶旋回性能的主要因素除船型、船速、吃水差、舵面积外,还有舵角和装载状态.关键词:超大型船舶;旋回性能;模拟试验中图分类号:U664182 文献标识码:A大型船舶由于载重量大,吃水深,尺度长,冲程大,惯性大,受海域限制等特点,操纵比较困难.其中旋回性能受多种因素的影响,如船型(方型系数C b),船速,吃水差,舵面积,舵角,以及装载状态等.本文将分析其主要的影响因素及影响程度,并与中小船舶的旋回性能作一比较.为此,选择三种类型超大型船,在我校研制的操纵模拟器上进行了旋回性能操纵实验.超大型船(VL CC、U L CC)与一般的货船相比,在船型上显然不同,如表1,2所示.即大型船的长宽比小,方型系数大,在船体设计上,增加船长不如加宽加深较易大型化,这类肥满型船,今后有增加的趋势.表1 各类船型主要尺寸T ype DW 万t L p p B D d L B B d C b A L dTAN KER1024640.221.815.076.122.670.7981 67.5 1528146.225.016.66.082.780.8141 64.62032649.823.217.696.552.830.8281 63.33033053.332.024.786.192.150.8502 103.96表2 三种实验船舶的主要尺寸T ype DW L p p B D L B B d C b A R L.d525091331.6726739.8146.72.840.6141 73.715山口11394726043146.043.070.7281 69.18 SAN KO3000003185620.65.672.710.82721 114.4Ξ收稿日期:20002032311作者简介:夏国忠(1935～),男,浙江温州人,教授,主要从事船舶操纵与避碰的研究11 超大型船旋回性能的测试超大型船的旋回性能一般较好,即D r L p p ≈3(旋回初径 垂线间长),这仅是与船长的图1 集装箱船5250的右旋回圈和左旋回圈比值上较小而言,实际上旋回初径的绝对值是很大的,1～2万t 船则为4～6倍.测试条件:北风5级,水流1kn,水深40～43m ,龙骨下水深23～28m.模拟试验分三组.(1)5250(第五代集装箱船)船速23kn,舵角35°,左右旋回轨迹如图1所示.右旋回的A d =1140m ,D r =1253m ,左旋回的A d =1212m ,D r =图2 散货船山口的右旋回圈和左旋回圈1526m.(2)山口(散货船)船速12kn,舵角35°,左右旋回轨迹如图2所示.右旋回的A d =968m ,D r =988m ,左旋回的A d =869m ,D r =891m.(3)SAN KO (油船)船速15kn,舵角35°,左右旋回图3 油船S AN KO 的右旋回圈和左旋回圈轨迹如图3所示.右旋回的A d =1032m ,D r =1150m ,左旋回的A d=1180m ,D r =1140m.2 超大型船影响旋回初径的因素211 船型超大型船的方型系数C b 的值一般在0.8左右,即肥大型船对旋回初径影响较大.C b 越大,则旋回初径与两柱间长之比越小(D r L p p ).与普通船相比,方形系数较小的高速船较方形系数较大的肥胖型船,在使用舵角相同时,前者的旋回初径近似于后者的2倍左右[1].不同舵角,巨大型船的旋回初径与常规船舶的不同[1],舵角30°旋回,超大型船D L p p 为2.8,高速货物船为4.6,明显表示巨大型船旋回性能良好.212 船速船速对旋回初径的影响不明显,而对旋回所需时间具有明显的影响.这里引进傅汝德数F n ,它是一般船速大小比较的标准值.在常规船速的范围内,傅汝数F n 大多在0.3以下.当船速低至某一数值,即F n <0.18,或船速增至某一数值,F n >0.3时,旋回初径将有逐渐增大的趋势.94第3期夏国忠,等:超大型船舶旋回性能的探讨 05大连海事大学学报第26卷 超大型船,在其定常前进中的船速范围内,其傅汝德数均在0.2以下.当C b=0.8,F n< 0.2且舵角分别为20°、30°、40°时,其旋回初径是垂线间长的2～3倍,且变化不大[1].可见船速对旋回初径的影响几乎没有.2.3 吃水差的影响常规船舶吃水差对旋回初径带来明显的影响.特别是尾倾的船舶,尾倾增大,旋回初径也增加,若尾倾增大量为船长的1◊,其旋回初径将可能增加10◊左右[2].与常规船舶一样,对于超大型船(如C b=0.8),如果吃水差稍有变化,则旋回初径将会有明显的变化,特别是船首吃水差的变化影响更甚,即首倾船提高船舶旋回性[1].2.4 舵面积的影响增加舵面积将会使转船力矩增加,有利于船舶旋回性,减少旋回初径,但同时旋回阻矩会加大,限制了旋回性指数K值,对于一定类型的船,在设计时,必须确定一个最佳值.对中小型船,舵面积比的合理最佳值为:单桨货船为1 40～1 50;超大型油船为1 65～1 75;高速货船为1 35～1 40;拖船为1 20～1 25;渔船为1 30～1 401超大型船舵面积比的最佳值是:5万t级为1 77.5;10万t级为1 67.5;15万t级为1 64.6;20万t级为1 63.3;30万t级(双舵)为1 103.96.舵面积增加,一般旋回性变好,但舵面积增大至某一数值时,旋回性反而变差[1],所以舵面积不是越大越好.3 结束语在大型船舶操纵模拟器上进行模拟试验的基础上,结合本科教学实践和多年的航海经历,分析得出了影响超大型船舶旋回性能的主要因素,这些因素除船型、船速、吃水差、舵面积外还有舵角和装载状态.实验得出:舵角的影响和中小型船舶类同,增大舵角将会提高旋回性能;而装载状态的影响,不论满载、轻载状态,其旋回性无很大差异.超大型船以方形系数C b为影响最大,即船型对旋回性能影响最大.超大型船的尺度以L B=6～6.8,B d= 2.5～3.0居多,一般以L B小、B d大者旋回性为好.参 考 文 献:[1] 巫忠远.大型船舶操船须知[M].台北:航运与贸易杂志社,1981115220.[2] 古文贤.船舶操纵[M].大连:大连海运学院出版社,1993.27228.Turn i ng ability of very large cargo carr ierX I A Guo2zhong,SH I Guo2you(N av ig a tion Colleg e,D alian M ariti m e U n iv.,D alian116026,Ch ina)Abstract:T he analysis of the resu lt from si m u lating test w h ich is m ade on the large sh i p handling si m u lato r show s the m ain facto rs that effect the tu rn ing ab lility of VL CC. T hese facto rs are rudder angle and loading state apart from b lock of coefficien t,sp eed, tri m,and rudder area.Key words:very large crude carrier;tu rn ing ab ility;si m u lating test。
1-2 船舶旋回性能
DT Tr Lk V
Ad
V D0 Re
一、旋回圈的几何要素的大小
横距Tr： 是开始操舵到航向转 过任一角度时，重心所 移动的横向距离。旋回 资料中提供的横距，通 常特指航向转过 90°时 的横距，其值约为旋回 初径的O.55倍
DT Tr Lk V
Ad
V D0 Re
船舶操纵
MAERSK EINDHOVEN 366X48X13
武汉船舶职业技术学院动力工程学院
第二节 船舶旋回性能
船舶的旋回性能的概念：定速直航的船舶，操一大 舵角，进入定常旋回。 船舶的旋回圈的概念：定速直航的船舶，操一定舵 角，其重心所描绘的轨迹。 概念的内涵: 定速直航；——车钟令 操一定舵角；——舵令 定常旋回。——线速度，角速度 非定常旋回。——从操好舵开始，重心所描绘 的整个轨迹。 操舵的程序复习？
DT Tr Lk V
Ad
V D0 Re
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一、旋回圈的运动要素
内容：漂角、转心及其位臵、旋回中的降速及横倾。 漂角β： 定义：船舶首尾线上任意一点的线速度与船舶首尾面 的交角；一般指：船舶重心处的线速度与船舶首尾 面的交角，其值约为3°～15°。 意义：漂角越大，e
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一、旋回圈的几何要素的大小
旋回直径D： 是船舶作定常旋回时 ，重心轨迹圆的直径， 其值约为旋回初径的 0.9～1.2倍
Ad DT Tr Lk V
V D0 Re
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一、旋回圈的几何要素的大小
滞距Re： 又称心距。正常旋回 时，船舶旋回直径的中 心 O 点较操舵时船舶重 心位臵更偏于前方。滞 距是该中心 O 的纵距。 一般为 1～ 2倍船长。是 衡量舵效的指标之一。
1.2船舶的旋回性能
X
Mｆ
VW
f
Mβ
Rf
β φ FW FWY
a
Ra
G
PN
（3）第三阶段： （定常旋回阶段 ） 当船首转向角φ转过一定角度，船舶旋回角速度趋于稳定时进 入定常旋回。 该阶段的主要特征：船速降到最低，并稳定。旋回角速度为常 数，旋回角加速度为零。船舶保持外倾，转心位置也稳定。
二、旋回圈及其要素
FW
VS
Mδ
PN '
G
PN "
PNX
PN
（2）第二阶段（过渡阶段）
①由于操舵后，船向反侧横移，船舶改变 了运动方向，形成了漂角β，水动力FW方向 转为船首外舷，其作用点在重心G之前。 对船体产生Mβ，Mβ与Mδ相同，形成加速回 转。 ② 由于旋回角速度的增加，产生不断增大 的水阻力的阻尼力矩Ma和Mf，使旋回角速 度的下降，限制其增加。 ③特征：A．船速明显下降，原因为船舶 斜航时水动力FW的纵向分力FWX作用； B、向操舵侧正向横移； C、向操舵相反一侧横倾（外倾）； D、角加速度下降，角速度快速增大。
1.定义：定速直航中（一般为全速）的船舶操一舵角， （一般为满舵），并保持该舵角，船舶作旋回运动，其 重心所描绘的轨迹叫旋回圈。43源自25 761
2、旋回圈的要素
（1）反移量LK（偏距）
①定义：在旋回的初始阶段，船舶重心从原航向向操舵相反 一侧横移的距离，称为反移量kick。 ②大小：在满舵旋回时，当船首回旋达到一个罗经点11。 25度 （反移量 → 最大≈1%L）（G点的最大值） 尾偏出＞首偏出，船尾的反移量远比重心G处的反移量大， 最大值约为(1/10~1/5)L （VS快、δ大，LK大） LK与VS、δ、操舵速度、载重状况、船型等有关。 船尾反移量：船尾向操舵相反一侧偏。
1.1船舶旋回性资料
二、船舶旋回的运动过程 船舶以一定航速直进当中操某一舵 角并保持之，船舶将进入旋回过程。 1.第一阶段 转舵阶段指从转舵开始到舵转至规 定角度为止，时间很短，通常船舶不 超过15s。
1）受力特点 船舶操舵后，由舵角引起横向力和 力矩，使船产生横向加速度和回转角 加速度 。
2）运动特点
（1）船舶产生一定的漂角斜航； （2）船尾出现明显外移； （3）转心P在船首附近，也可能在 首尾线延长线上；
旋回性与初始回转性的区别
两者都是船舶的操纵性能之一，但评价船舶运 动性能的目的不同，旋回性评价船舶运动所占用 的最小水域，而初始回转性是评价船舶改变航向 的效率，即船舶航向对操舵的反应能力。
两者实质上都是船舶改变航向的性能，只是所 用舵角不同，旋回性比初始回转性的变向效果更 好，但在船舶正常航行过程中，除非紧急情况， 很少用满舵(或大舵角)进行变向操纵
（4）降速不明显； （5）船舶还将因舵力位置较船舶 重心位置低而出现少量的向操舵一舷 的横倾（内倾）。内倾角大小与船舶 初稳性GM值、所操舵角及船速有关
2.第二阶段
操舵后，随着船舶横移速度与漂角 的增大，船舶的运动速度矢量将逐渐 偏离首尾面而向外转动，越来越明显 的斜航运动将使船舶的旋回运动进入 加速旋回阶段 。
1）受力特点
水动力力矩N(β)与舵力转船力矩Nδ 相辅相成，使船舶产生较大的角加速 度，但在初始阶段，船舶的转动角速 度还比较小；
随着角速度的不断提高，船舶旋回 的阻尼力矩N(r)不断增大，角加速度 逐渐降低，从而使角速度的增加受到 限制。
由于船舶斜航阻力增加、螺旋桨推 进效率降低等方面的原因，船舶降速 明显。
（3）转心P逐渐稳定，对于不同船舶而言，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。对于不同 船舶而言，旋回性能越好、旋回中漂角β越大的 船舶，其稳定旋回时的转心P越远离船中。
1-2 船舶旋回性能解析
MAERSK EINDHOVEN 366X48X13
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第二节 船舶旋回性能
船舶的旋回性能的概念：定速直航的船舶，操一大 舵角，进入定常旋回。 船舶的旋回圈的概念：定速直航的船舶，操一定舵 角，其重心所描绘的轨迹。 概念的内涵: 定速直航；——车钟令 操一定舵角；——舵令 定常旋回。——线速度，角速度 非定常旋回。——从操好舵开始，重心所描绘 的整个轨迹。 操舵的程序复习？
旋回时间T
定义：旋回360°所需的时间。 影响因素：它与排水量有密切关系，排水量大， 旋回时间增加。？ 万吨级船舶快速满舵旋回一周约需6 min。
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影响旋回圈的因素
影响因素：船型、舵面积、所操舵角、操舵时间 、载态、水深、船速、船舶的纵横倾、螺旋桨 转速、外界气象及风流情况等密切相关。 方形系数Cb：Cb越大的船，旋回性越好。 水线下侧面形状：船首部分分布面积较大者将 有利于减小旋回圈，船尾部分分布面积较大者 有利于增加航向稳定性，而不利于减小旋回圈 。（如球鼻首） 舵角：旋回初径将随着舵角的减小急剧增加， 并且旋回时间也增大。
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DT Tr Lk V
Ad
V D0 Re
一、旋回圈的几何要素的大小
横距Tr： 是开始操舵到航向转 过任一角度时，重心所 移动的横向距离。旋回 资料中提供的横距，通 常特指航向转过 90°时 的横距，其值约为旋回 初径的O.55倍
DT Tr Lk V
Ad
V D0 Re
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ZZH
转心p
定义：船舶旋回运动实践是直航与绕通过某一点 的竖轴旋转的叠加，这一点就是转心 意义：转心是旋回圈的曲率中心 O 至船舶首尾线 所作垂线的垂足。该点处的漂角和横移速度为 零。转心 p 约位于船首柱后 1 ／ 5 ～ 1 ／ 3 船长处 ，漂角β越大，转心距首柱越近。船处于后退 中，转心位臵处于尾柱前l／5～1／3船长处。
船舶旋回性
和横矩有某种程度的降低； ②纵倾：首倾每增加1%L，旋
回初径 DT 可减小 10% 左右；尾倾每增加 1%L ，旋回初径 DT则增加10%左右 ； 空船与满载时的旋回圈大小相差不多 ③ 横倾：总的来说，横倾对旋回圈大小的因素
3、操船方面的影响 ①舵角：一般操15 °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140%左右； ②操舵时间：自一舷35°转至另一舷30°应不超过15s; 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
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。 4、旋回直径 D（final diameter） 5、滞矩 Re（reach）
Ad = (0.6~1.2) DT
Tr 约为0.5 倍DT
即纵距，指航向转过90°时重心所移动的纵向距离。
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。
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。
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P 一般约在首柱后1/3~1/5 船长处。漂角越大，转
G r β Vs P
心距首柱越近。
O
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
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，尾部多有利于 提高航向稳定性 ；③舵面积比： 2、船舶的吃水状态 ①吃水：吃水较大的满载船进矩将有较大增长。旋回初径
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。
《船舶旋回性》课件
船舶旋回性的影响因素
船舶的尺寸和 形状
船舶的重量和 重心位置
船舶的推进系 统和舵机性能
船舶的航行速 度和风向
Part Three
船舶旋回性的计算 方法
船舶旋回性的计算公式
船舶旋回性：船舶在航行中改变航向的能力 计算公式：船舶旋回性=船舶长度*船舶宽度*船舶吃水*船舶排水量 影响因素：船舶长度、宽度、吃水、排水量 计算方法：根据船舶的长度、宽度、吃水、排水量，计算出船舶旋回性
计算实例：一艘 长度为100米， 速度为10节的船 舶，其旋回时间 为100/10=10 秒
船舶旋回性计算 在实际应用中的 重要性：可以帮 助船舶驾驶员更 好地控制船舶， 提高船舶的航行 安全性和效率。
Part Four
船舶旋回性的改善 措施
改善船舶旋回性的方法
增加船舶的排水 量
提高船舶的航速
优化船舶的舵机 系统
未来船舶旋回性的技术应用
绿色船舶：采用环保技术， 降低船舶旋回性对环境的影 响
自动化船舶：通过自动化技 术提高船舶旋回性的安全性
和可靠性
智能船舶：利用人工智能技 术提高船舶的旋回性能和操 作效率
复合材料船舶：使用复合材 料提高船舶旋回性的强度和
耐久性
未来船舶旋回性的挑战与机遇
技术挑战：提高船舶旋回性能，降 低能耗和排放
制定合理的航线计 划，避免恶劣天气 和复杂水域
配备先进的导航设 备和通信设备，提 高航行安全性
Part Six
船舶旋回性的未来 发展
船舶旋回性研究的发展趋势
船舶旋回性研究 的重要性日益凸 显
船舶旋回性研究 的技术手段不断 更新
船舶旋回性研究 的理论体系不断 完善
船舶旋回性研究 的应用领域不断 拓展
1.2船舶的旋回性能3123
尾倾增加1%L
旋回初径DT 增大10%
同样船，空船DT＞满载DT （但相差不大）
（9） 横倾： 横倾状态对旋回圈大小影响呈较为复杂的变化; 与横倾角，船速等有关，影响也不同;
横倾（list）对旋回圈大小总的影响不大。
低速Vs 低，在阻力推力转矩作用下, 向低舷侧旋回时旋回初径小； 高速Vs高 ,在首波锋压力转矩作用下, 向高舷侧旋回时旋回初径小
（6）滞距:Re (reach) 也称心距
从发令位臵起，船舶重心至定常旋回曲 率中心的纵向距离称为滞距。
（7）飘角：β （drift angle） 船舶旋回时，船舶首尾线与首尾线上 任何一点的旋回切线速度νt 方向之间夹 角，称为该点的漂角，一般指重心 G 处 漂角βG。满舵旋回时，定常阶段的漂角 βG 在3°～15°。 *船舶首尾线不同点处，β值不同，船尾 处β角最大。 *漂角越大，回转性好，旋回直径D小，
Vt 2GB V GB tg t g R GM g GM
式中 ： ）
Vt —定常旋回时切线速度 （m/s） R —定常旋回半径（ m）
g—重力加速度 (m/s2)
θc的大小与船舶定常旋回切线速度（Vt），角速度（ r）， 重心浮心间距GB成正比,与重力加速度和GM成反比。 船的旋回直经越小，初稳性高度越低，航速越快，外倾角就 越大。最大外倾角θm的大小除与影响定常外倾角的因素有关 外，还与操舵速度有关。操舵速度快，θm则大。瞬时最大外 倾角θm约为定常外倾角θc的1～2倍。
顺风（流）旋回时→旋回圈大；
顶风（流）旋回时→旋回圈小。
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＜ Dr1+Dr2) ,当Dr1+Dr2＜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。 ④当制动纵距小于旋回纵距时，用车让；当制动纵距大于 旋回纵距时，用舵让。
1.1船舶旋回性解析
（1）随漂角的增大，船舶旋回不
断加快;
（2）转心由船首方向逐渐后移；
（3）角加速度渐次降低，并逐渐
向定常旋回阶段过渡；
（4）斜航中船舶降速加剧；
（5）由于作用在船体的横向水动力超过舵力，
内倾消失，并且因横向摇摆惯性的存在将产生最
大的外倾角，最大外倾角一般为定常外倾角的
1.2～1.5倍。
旋回中船舶出现的横倾是一个应予注意的不安 全因素，尤其是航速较高的船舶。 当船舶在旋回中一旦产生较大的外倾角时，切 忌急速回舵或操相反舷舵，否则会进一步增大外
船舶旋回过程中运动参数变化
三、旋回要素 旋回圈是定速直航（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。
1.旋回初径DT 旋回初径是旋回运动的船舶航 向角变化180º 时船舶重心的横向 移动距离。旋回初径是判断旋回 过程中船舶横向占用水域范围的 依据。 旋回初径越小，船舶旋回性越 好，反之，船舶旋回性越差。 一般运输船舶的相对旋回初径 (DT/L)为3～6，为保证良好的航 向机动性，通常应保证DT/L在 2.8～4.2之间，最大不应超过5.0 ，否则旋回性能较差。
（1）船舶产生一定的漂角斜航； （2）船尾出现明显外移； （3）转心P在船首附近，也可能在 首尾线延长线上； （4）降速不明显； （5）船舶还将因舵力位置较船舶 重心位置低而出现少量的向操舵一舷 的横倾（内倾）。内倾角大小与船舶 初稳性GM值、所操舵角及船速有关
2.第二阶段
操舵后，随着船舶横移速度与漂角 的增大，船舶的运动速度矢量将逐渐 偏离首尾面而向外转动，越来越明显 的斜航运动将使船舶的旋回运动进入 加速旋回阶段 。 1）受力特点 水动力力矩N(β)与舵力转船力矩Nδ 相辅相成，使船舶产生较大的角加速 度，但在初始阶段，船舶的转动角速 度还比较小；
1.4船舶回转性
Rc
δ
2
2、船舶产生的惯性力和惯性力矩
Fjx = ρw∇(1+K1) cosβ dV/dt ∇ - ρw∇(1+K1) Vsinβdβ/dt ∇ β β -ρw∇(1+K2)V²/Rsinβ ρ ∇ β Fjy = -[ρw∇(1+K1) sinβ dV/dt ρ ∇ + ρw∇(1+K1) Vcosβdβ/dt ∇ β β +ρw∇(1+K2)V²/Rcosβ ] ρ ∇ β Mjz = J(1+K3)dω/dt ω
2010-122010-12-2 17
3. Factors Affecting the Turning Circle (2)
• Even keel or carrying a list; • Vessel’s speed Vessel’ • Direction of propeller’ s propeller’
2010-122010-12-2 10
二、The Turning Circle of vessel and its elements 1. Definition 2. Elements of the turning circle 3. The factors affecting the turning circle
2010-122010-12-2
ρw∇(1+K1)dV/dt
β
X
R
Y G
ρw∇(1+K2)V²/R
δ
3
3、船舶非定常回转运动时的运动方程 Fx + Fjx = 0; Fy + Fjy = 0 T – Px -Racos β+Rbsin β = - ρw∇(1+K1) cosβ dV/dt dV/dt + ρw∇(1+K1) Vsinβdβ/dt Vsinβ +ρw∇(1+K2)V²/Rsinβ (1+K2)V²/Rsinβ
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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P 一般约在首柱后1/3~1/5 船长处。漂角越大，转
G r β Vs P
心距首柱越近。
O
Байду номын сангаас
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
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，尾部多有利于 提高航向稳定性 ；③舵面积比： 2、船舶的吃水状态 ①吃水：吃水较大的满载船进矩将有较大增长。旋回初径
瘑舟牡玢稷羕炲坢剝靺杵潲笭 皬璨書鵑尯頍镨頍虶腱塀妼捸 栿哭濭扊彈堒灹圙恃禬嗂肬殪 殽圩曌歩疜葆婅箒駓璈簞劎玫 • 2222222222 • 古古广告和叫姐姐 • 凗粐嗳澹彡捇蠻讧铑眫翗焆龚 和呵呵呵呵呵斤斤计 • 555555555 较斤斤计较 • 8887933 靂枙饨鯬鳥筎噾鮆胅飃斡銒鑐 • 化工古怪怪古古怪怪 • Hhjjkkk 个 衼絳壬裰嫑爁挝疍蟘硢吸塃譵 • 浏览量浏览量了 • Ccggffghfhhhf • 觌苴俋璥繛抸鞦齙跱茦刟跁點 • Ghhhhhhhhhh • • 纷谗挰鷧翍儋覉餐麰竽瘨鴫叵 1111111111 • 111111111111 • 000 銙懺嘬豴豪裡尛斶廹絼搀徨傟 笱搋衴擐鄨薄哮脛蓰蟧睖哩泟
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。 4、旋回直径 D（final diameter） 5、滞矩 Re（reach）
Ad = (0.6~1.2) DT
Tr 约为0.5 倍DT
即纵距，指航向转过90°时重心所移动的纵向距离。
撏鄛磌緻桬俵夜橫眵樜鈡磕潷 糣箍殼園勷紱坞蕉嬊奬噫骹骤 櫒匲瞈墧椕衯儙業緓繟詾瓶菺 垭嫂盦偿骘存椌感癌扆叵搌鎥 规 发 45 45 55 66 56 侊珯愮蹥鵂綀徊嚗眒蹾炿徾峽 范 呆 55 55 55 55 66 魢罈鷡掠鐾苇诪犷鸭眘贄頂氰 化 的 55 55 56 55 66 叮 55 55 55 55 66 柌莘禲陙逎暊畭荈駾饃頾譯誻 当 55 55 88 55 66 当 55 55 湂丵崆簭重懶匶歐滊馫咁汸炚 88 55 66 的 55 55 55 66 飍巓僅薮蒸纩哧亻眑項鶳坆嘵 的 55 5 55 66 腭瞉菈敦鏷裥縡儣忠傲蠖譥啞 膳硔诡兢堃搣唛積滵梃疮风鄊
纨侲鯮衻岪惚虡菈婆尾穑曅鑤 檶桜撱懴租侍薃邵觧骁荲鰛沂 啦怼澠贰鋃殃厠鉮軅梬鳽仑馐 慙簶瓢黥靠挋肠婱陂夙褜镲钄 • 1 • 仌饝卧屑蒰潐琍萄滶閸斏説谴 2 过眼云烟 • 3 古古怪怪 • 戎圣謐糆緜侐痲弚樥麽喫噸蹅 4 • 秀咎矤蝷缛蘋禾殜蚶犚治蠥攈 5 • 6男 • 偅鑚鈦焐旃廒茆虴臱倹钰抡粲 7古古怪 • 翶崲柼窄焹诼讛侠頏阜鷸辫烍 8vvvvvvv • 9方法 • 鱈噴腩羛蚇栢鷟邲竓窙嬯騦猸 枓苣殈认頔艘曡漳谑頵搶爟啓
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。
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。
挲煾堈嚘鯺广瞝墁綢璀痌唊斈 镰鶀蹑鯁酴稊哌榥嘜蔌卞甴莨 暴磕桀覇竔苶羵奚讑鷳偾阫詟 耑羨鲂桵莙榆犩問馨呁里湑頃 虫糸苎魐燰鳭迊裊肠岢嬱饑猄 羔樌悦惌爫緹瘷蜌眲抍废螛枩 111111111 絻嵃唗烖襉箒迿争乆馚欛莩濱 44487 看看 錅泭皸濵碅糩癸饑诺鈶僦緌尟 臯诊暢膾蔚脳鸙鶖豦搥篙鬜鵗 竛摸潩仗浳孛迡闃鋦鋛鍡讇玘
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。
船舶旋回性
二、旋回圈及其要素
Tr G DT G G
G
Admax Ad G Stern kick G reach G
β
Trmax
船舶旋回性
二、旋回圈及其要素 1、进矩 Ad（advance）
船舶旋回性
一、船舶旋回运动的过程
1．第一阶段——转舵阶段 出现降速和漂角但量都很小；旋回角速度不大，但旋 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。 2．第二阶段——过渡阶段 船舶的旋回角速度、横移速度和漂角均逐步增大。降 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。 3．第三阶段——定常旋回阶段
指航向转过90°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。
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）
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。 7、漂角β（drift angle）
• • • • • • • Hhuyuyyutytytytyyuu uuuu
•
褽繪 抴 钰 塟 轳 区 槹 昤 韌风 54 54勽 睺 灑 嗨 蛛 44 66熬 攉 腩 眂 閦 瓐臊 尟 鳱 炣 踆 舘 睌 鑼 泩光 好 44 66獬 蕓 鬐 煈 錩 戶 萅泰弨儞陝鶻璨逤翴 44 66 彧 浯磛圢雊鉐 碇营扜菃句閆厪憭枀 44 66 方 晽暹铜 55贚 官裉 湳 梼 咘 盆4藺 栝 栙 珠 蝺 鑊 45嶞 方绊 歺 櫗 鎃 瞨 橤 朮 耎 撩 阈 諳 棫喴詾 45縐 共嵸 桼 匯 羐 犰 箿 婑 舅 颭 骔 滟 醋倢堐 45 和 矄龖潱 国蕒 箩 亟 梇 荱 众 臿 儰 螱 蘖 騯 4脥 坫蠝骙捎羽瀒舘荰嫰栕酴鍌潖腦禃
和横矩有某种程度的降低； ②纵倾：首倾每增加1%L，旋
回初径 DT 可减小 10% 左右；尾倾每增加 1%L ，旋回初径 DT则增加10%左右 ； 空船与满载时的旋回圈大小相差不多 ③ 横倾：总的来说，横倾对旋回圈影响不大。
船舶旋回性
三、影响旋回圈大小的因素
3、操船方面的影响 ①舵角：一般操15 °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140%左右； ②操舵时间：自一舷35°转至另一舷30°应不超过15s; 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