第六章 大风浪中船舶操纵
船舶操纵
2.防抗台风的安全操作
1)方针:以防为主,防抗结合,适时早避,留有余 地. 2)台风预报:气象部门通过远程卫星扫描,近距 离雷达观测获得台风信息.船舶通过接收气象 传真,台风预报图获得台风运动等信息. 3)根据台风的位置和本船的动态决定避台方法.
海上避台与抗台
1)及时接收气象报告获得台风位置的准确信息,移动方向,移 动速度. 2)保持与台风的距离在200海里以上通过. 3)如船舶已经受到台风影响,正确判断船舶所处的位置.如在 北半球: (1)风向顺时针方向变化,则处在台风的右半园.若气压下降 则处于右前象限;若气压上升,则处于右后象限. (2)风向逆时针方向变化,则处在台风的左半园.若气压下降 则处于左前象限;若气压上升,则处于左后象限. (3)风向稳定少变,或虽有变动但忽而顺时转,忽而逆时针转, 风力渐大,气压下降,则处在台风的进路上;气压回升,风力 渐减,则处在后半园的路径上. 如在南半球,则与上述相反.
遭遇台风时的避离方法
1)北半球危险半园避离法 (1)采用与台风进路垂直的航向,即以船首右舷15-20度顶风,全速驶离台 风中心;随着风向顺时针的变化,相应地将航向逐渐向右变动,直至离开 危区. (2)若风浪十分猛烈或前方有浅滩或陆地阻挡,则可以采取船首右舷顶风 滞航方法;随着风向右转,不断向右调整航向,等待台风前移而避离台风 区. (3)若船舶虽处在危险半园内,但却离台风进路不远时,确信有足够的时间 和较快的速度,则可以从前面横越台风进路采取船尾右后斜顺浪航行 的方法,驶入可航半园予以避离. 2)北半球可航半园避离方法 (1)以船尾右舷受斜顺风,全速驶离;船尾受风舷角的大小,一般为15-30 度;同时航向应根据风的逆时针变化,而相应地向左改向. (2)若船前方有浅滩或陆地阻挡,可采取右首受风,顶风滞航. 3)北半球台风进路上的避离法:使船尾右舷受顺风,迅速驶入可航半园后, 依照可航半园内操纵方法进行. 4)南半球台风避离法与上述相反.
在大风浪中防止货物移动及安全操纵船舶的对策和措施
在大风浪中防止货物移动及安全操纵船舶的对策和措施大风浪中航行的船舶易出现较剧烈的摇荡、颠簸、失速以及引起的船舶操纵方面的困难等情况。
因此，一般认为相对于从事远洋运输船舶来说，当风力8级或8级以上的海况时，即可称为大风浪的天气条件，应将自动舵改为手动舵，船长应进入驾驶台，亲自操纵船舶，根据当时船舶条件和外界天气情况，采取偏顶浪、偏顺浪、滞航、漂航、Z形航法中最为安全可靠的一种方法，保证船舶、货物、人员和环境的安全。
1、全体船员应做到克尽职责，使船舶始终保持适航。
海商法第四十七条规定“承运人在船舶开航前和开航当时，应当谨慎处理，使船舶处于适航状态，妥善配备船员、装备船舶和配备供应品，并使货舱、冷藏舱、冷气舱和其它载货处所适于并能安全收受、载运和保管货物。
"(1)按《最低安全配员证书》的要求配备足够、合格、健康、持证的船员，并且，这些船员应该是克尽职责，能胜任本船舶、本航次承运货物、本航次所航经海区等所需的业务素质、工作技能、身体条件方面的要求；（2）根据航线、货载、航区的要求配备足够的燃油、淡水、物品、备件、伙食、药品等，满足适航的要求；（3）离港前要保持船体结构处于适航状态，船舶机械设备处于正常状态；（4）离港前要保持足够的稳性，装载的货物绑扎牢固，防移动措施得当、有效，保持适当的吃水差和干舷高度。
2、真正做好对运输货物的系固绑扎和途中的检查。
海商法第四十八条规定“承运人应当妥善地、谨慎地装载、搬移、积载、运输、保管、照料和卸载所运货物。
"（1）我国海事局根据IMO A.714（17）决议“货物积载和系固安全操作规则"编制了我国的“货物系固手册"。
各船舶也制定有适合本船装运重大件货物的“货物系固手册"。
重大件货物的系固绑扎要符合《手册》标准的要求。
（2）对每次装运重大件货物，认真监装，系固绑扎的部位所用的材料受力的计算校核都要经得起推敲，航行途中风浪加大时，要加强检查，消除隐患。
大风浪中船舶操纵
B—船宽（m）； GM—初稳性高度（m）；
二、船在波浪中旳运动
C—横摇周期系数，客船为0.75~0.85；货船为0.7~0.8；油船（重载）为 0.7~0.75；油船（空载）为0.74~0.94；渔船为0.76~0.88； 估算时可简朴地把C定为0.8。各类船舶旳横摇周期如表6一1所示。
船舶种类 客 船 500~1000吨 客 船 1000~5000吨 客 船 5000~10000吨 客 船 10000~30000吨 客 船 30000~50000吨 货 船(满载) 货 船(压载) 拖轮
=90°。如图6—2所示。
上图表达船在波浪中航行旳一般状态。直线AB表达以速度C传播旳波峰， 船以速度V并与波浪传播方向成角航行。
二、船在波浪中旳运动
这时，波峰相对船旳传播速度即波旳表观传播速度（船上观察者所看
到旳波传播速度）VE为：
VE= C+Vcos
(6—9)
显然，波浪旳遭遇周期TE为
TE
VE
由图6—4可得到： （1）垂荡运动振幅与波高成正比，波越高，垂荡振幅越大。 （2）垂荡运动振幅受有效波高系数影响极大。值大致上与垂荡运动逼迫 力系数相当，当初不论其他条件怎样，甚至虽然出现谐振，垂荡振幅依然
很小；当 / L 3 / 4 时，相对垂荡振幅将逐渐增大，也就是说在波长船
短旳情况下不可防止地出现随波垂荡旳情况。
二、船在波浪中旳运动
（3）船舶垂荡相对振幅也受船速旳影响。当 / L 3 / 4 时，船速旳影 响较小；当 / L 1 时，船速越高，垂荡越剧烈。所以，当波长船短时
合适降速将大大缓解船舶垂荡旳剧烈程度。 （4）TH／TE对垂荡运动振幅也有影响；但因为垂荡运动与纵摇一样也具有 高阻尼性，故TH／TE旳影响是随阻尼大小而变化旳，也随船速不同而不同。 一般说来，在船长波短船速较高旳条件下，TH／TE处于0.8附近将出现较大 旳相对垂荡振幅。然而毕竟垂荡运动是高阻尼旳，所以虽然出现垂荡谐振 也不会有很高旳相对垂荡振幅。
大风浪中的船舶操纵
2.5 大风浪中的船舶操纵2.5.1恶劣天气下的船舶操纵及波浪概述知识点1：恶劣天气下的船舶操纵恶劣天气下的船舶操纵主要指大风浪中的船舶操纵。
船舶在海上航行，不但受到风、流的影响，还受到波浪的影响。
大的波浪不但影响船舶的运行效率，而且还危及人命和船舶的安全。
为避免船舶在大风浪中的危险情况，需要了解风浪的特性、风浪对船舶的影响以及风浪中的操船。
知识点2：波浪概述波浪是指水质点在重力以及表面张力作用下以其原有平衡位置为中心，在垂直方向上作周期性轨圆运动的现象，即波浪传送能量不传送质量。
波形是指位移对于质点坐标的曲线形状。
它是在波的传播过程中，由波线上一系列质点在某一时刻的位移的点所连接而成的曲线图形。
图2-2(a)给出了表示波形的空间坐标系，其坐标原点O位于静水时的水平面上，z为指向上方垂直于该水平面的坐标轴，x为指向波浪传播方向的坐标轴。
表示波形的时间历程的坐标系。
图2-2(b)给出了表示波形的时间历程的坐标系。
图2-2波形在空间的坐标用于描述海浪的特征的物理量称为波浪要素，主要包括波高、波周期、波长和波速等等。
1．波峰、波谷、振幅与波高波形最突起的地方或波面的最高处称为“波峰”，波峰处的纵向位移为正向最大值。
同理，波形最凹下的地方或波面的最低处称为“波谷”，波谷处的纵向位移为反向最大值。
振幅是用来表示波浪强弱的物理量，它是指从静止水平面至波峰或波谷的距离，一般用符号ζa 表示。
波高指相邻波峰或波谷间的垂直距离，一般用符号H表示，显然，波高等于2倍的振幅，即Ha=2ζa。
2．波浪周期波浪完成一次波动所需要的时间或两个波峰（或波谷）相继通过一固定点所经历的时间，称为“波浪周期”，简称“波周期”，一般用符号T表示。
波浪的显著特点是周期性，即位移、速度、加速度，经过一定时间之后又重复地回到原来的数值。
根据简谐振动原理，有T =2π/ω其中，ω为“角频率”，也称波浪频率。
3．波速波速指波传播的速度，一般用符号c 表示。
浅论大风浪船舶航行安全
大风浪船舶航行操纵要点大风浪中航行操纵的要点，主要是选择适当的航向和航速，减轻船舶的摇荡运动，缓和波浪对船艇的冲击作用。
当波浪危及船舶安全时，横浪、顺浪或侧顺浪以及高速航进是较为危险的，而适当减速，并以适当的首向偏顶浪航行才是较为安全的。
一、有意减速大风浪中，不同的航向和航速会有不同程度的纵摇和垂荡，适当减速可以改变遇波周期，缓和纵摇的剧烈程度和波浪的冲击力量。
尤其是顶浪航行时，纵摇和垂荡以及伴随的拍底、上浪、打空车等现象最为剧烈，采取减速措施可以非常明显地减轻这种现象。
对各种船型实船试验后，提出以拍底次数作为有意降速的标准:油船、货船、散装船每100次纵摇中拍底次数应低于3-4次，甲板上浪次数应低于5次;滚装船每100次纵摇中拍底次数应低于4～5次。
船舶在波浪中航行，船舶的横摇周期和波浪周期一致时，会发生危险的二、横摇时航向和船速的调节横向谐摇，产生过大的横摇摆幅，甚至导致船舶倾覆。
在我国近海，波浪周期一般为6～8s，而许多救助船的固有横摇周期也为6～8s，在横浪航行时更易发生谐摇，摇摆幅度可超过45°在航行中，船舶固有横摇周期难以改变，只有改变遇波周期，才能避开谐摇。
调整船速或航向角，或者同时调整船速和航向角，就能改变遇波周期。
调整航向或航速，应使船舶横摇周期与遇波周期之比大于3或小于0.7，才能有效地避开谐摇区。
当正横受浪谐摇时，调整船速并不会改变遇波周期，只有调整航向才能避开谐播。
三、纵摇时航向和船速的调节(1)纵摇的船速船速为零时，船体随波浪周期纵摇，纵摇和垂荡运动较小，纵摇角一不超过最大波面角，随着船速的增加，纵摇增强。
但是，当固有纵摇周期与遇波周期之比＞1.2时，在任何船速下，纵摇幅度都不会太大。
若遇大风浪航行有困难时，可采取以仅能维持能效的航速滞航，以减轻剧烈的纵播(2)纵摇的航向航向对纵摇的影响，可以归结为固有纵摇周期与遇波周期之比对纵摇的影响。
通常船舶纵摇周期比波浪周期小，当顺浪航行时，由于相对船速减小，使波浪遭遇周期增大，因此更加偏离纵摇固有周期，故纵摇不会太大;当顶浪航行时，由于相对船速增大，使波浪遭遇周期减小，因此很可能接近固有纵摇周期，容易产生谐摇，故相对纵摇摆幅较大，因此顶浪航行纵摇剧烈所以，为减轻纵摇，通常应采用斜顶浪航行。
第六章 大风浪中船舶操纵.
一、大风浪航行的准备工作
2．排水畅通 1）检查排水管系、抽水机、分路阀等，保证处于良好工作状态。 2）清洁污水沟（井），保证黄蜂巢畅通。
3）甲板上的排水孔应保持畅通；
3．绑牢活动物 1）吊货设备、主锚、备锚，舷梯、救生艇筏以及一切未固定的甲板 物件都要绑牢。 2）散装货及烧煤要扒平。 3)各水舱及燃油舱应尽可能注满或抽空，以减少自由液面。 4)舱内或甲板装有重件货物时，应仔细检查加固，必要时加固绑扎。
二、大风浪中的操船方法
1．“Z”航法 以船首一弦100～300的受浪角航行一段距离后再改为船首另一弦100～ 300的受浪角航行的方法，其中航向和航速的调整以减小船舶摇摆幅度为准。
二、大风浪中的操船方法
２．滞航（heave to） 以能保持舵效的最小速度将风浪放在船首2～3罗经点的方位上迎浪前 进的方法，称为滞航。这时的船舶实际上是处于缓进或不进，甚至是微退
四、避离热带气旋的船舶操纵
如果风浪已十分猛烈或者 由于前方有陆地等的阻碍，不 能全速驶离时，可以采取右首 顶风滞航使船处于几乎不进不 退的状态，其相对航迹如图B1、
B2、B3所示。随着台风中心的
前移而避离台风区。 综上所述，在北半球危险 半圆的避航法，可概括为“三 右”，即右半圆，风向右转， 右首受风驶离。
四、避离热带气旋的船舶操纵
2）可航半圆内避台操纵法 北半球的左半圆，风向与台风移动 路径相反，风向逐渐左转（逆时针 方向），风力比右半圆小，船舶被 压入台风中心的危险少。此时，应
使右尾受风驶离台风中心。其相对
航迹如图D1、D2、D3所示。直到风 力由大变小，气压由低变高，则台 风中心已过。
综上所述，在北半球可航半圆的避
四、避离热带气旋的船舶操纵
防船舶碰撞和防污染船员安全知识和技能培训大纲
3.风、流、浅水及浮态等对船舶操纵性的影响
四、航道与引航
1.航行标志、信号标志、专用标志的功能及种类；形状、颜色、灯质及图例符号。
2.常用内河交通安全标志的类别、颜色（安全色、对比色）、形状。
3.富余水深、实际剩余高度（安全系数）及通航最大高度的计算及相关规定
4.引航基本要领
主要内容：
一、大风浪中的船舶操纵
1.大风浪来临前的准备工作
2.防抗雷雨大风措施
3.在大风浪中顶浪、顺浪、偏浪航行、滞航和掉头的操纵方法
二、船舶防碰撞的操纵
1.碰撞事故的原因、预防碰撞事故的措施
2.船舶碰撞后操纵船舶的应急措施和注意事项
三、船舶防搁浅与触礁
1.出现搁浅危险时的紧急措施、搁浅和触礁后的应急措施
五、VHF、雷达等通讯助航设备的正确使用
8
第三部分 机舱设备操作（轮机部）
主要内容：
1、船舶油主机操作规程及运行管理和故障分析
2、柴油主机运行管理和故障分析
3、紧急情况下（船舶搁浅、触礁进水、机舱失火等）主机操作及注意事项
4、紧急情况下舵机的正确操纵
5、船舶防污染设备的维护使用
6、安全用电知识
8
第四部分 船舶防污染和危险货物管理
主要内容：
1、船舶防污染主要设备
2、船舶污染水域途径
3、防止船舶污染水域措施和处理
4、危险货物装卸、过驳作业及铅封要求（仅适用于装载危险货物船舶船员）
5、危险货物清舱、洗舱和排放（仅适用于装载危险货物船舶船员）
6、包装危险货物的积载和隔离（仅适用于装载危险货物船舶船员）
4
第五部分 典型事故案例
4
①航路的概念，选择航路的方法
第6章 大风浪中船舶操纵
2016年5月29日星期日
武汉海事学院
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4、横摇运动 1）自由横摇周期、固有的横摇周期(TR)
TR C
B GM
C—横摇周期系数； B—船宽； GM—初稳性高度，可以调整，但航行中不可调整。 货船满载横摇周期 9-14s 货船压载横摇周期 7-10s 大型油船横摇周期，空载6s以下，满载14s以上 GM＞B/10横摇过于剧烈， GM＜B/30横摇过于缓慢， B/30＜ GM＜B/10比较适中。
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3、谐摇运动 船舶本身具有的摇摆性能称为自由摇摆性能，如船舶横 摇周期、纵摇周期以及垂荡周期等都是船舶固有的摇摆 性能。 波浪引起的船舶运动是一种强迫运动，或称为强迫摇摆。 当船舶自由摇摆周期近似等于遭遇周期，或船舶自由摇 摆频率近似等于遭遇频率时，船舶将发生谐摇运动。 横向谐摇可能造成船舶横倾角过大，严重时可能导致船 舶倾覆；纵向谐摇和垂荡谐摇可能产生拍底、螺旋桨空 转等现象，严重时可能导致船体结构、船舶主机以及船 舶设备等的损坏。
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2）横摇摆幅
船舶在规则波中的强制横摇摆幅可以近似表示为：
a0 TR 2 1 ( ) Tw
TR/Tw<1，即船舶的横摇周期比波浪周期小，则船舶横摇 较快，甲板与波面经常保持平行，很少上浪，但船体所 受惯性力较大。 当TR/Tw>1 ，即船舶的横摇周期比波浪周期大，则横摇较 慢，并且与波浪不协调，船舷易与波浪撞击，甲板上上 浪较多。 当TR/Tw=1 ，即二者的周期接近相等，船舶摇摆最剧烈， 横摇角越摇越大，将会导致船舶倾覆。这种现象称为横 谐摇。
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1）当0º≤μ＜30º时，称为 顶浪，也称为“迎浪”，其 遭遇频率比波浪频率要高， 纵摇摆幅较大，横摇摆幅较 小。在μ=0º时遭遇频率最高， 相应的纵摇摆幅最大。
2. 波向角及船舶摇摆程度
2）当30º≤μ＜60º时，称为偏顶 浪，其遭遇频率比顶浪时要低， 纵摇摆幅比顶浪时要小，但横摇 摆幅比顶浪时有所增大。
5）当150º≤μ＜180º时，称为顺 浪，其遭遇频率比偏顺浪时要低 ，纵摇摆幅比偏顺浪时要大，横 摇摆幅比偏顺浪时要小。
6）在μ=180º时遭遇频率最低 ，相应的纵摇摆幅较大，横摇摆 幅较小。
三、横摇运动 1．自由横摇周期 船舶在规则波中小角度(小于15º)无阻尼横摇周 期(船舶自由横摇周期)可用下式近似求得：
B——船宽(m)； GM——初稳性高度(m)； C——横摇周期系数，
2.横摇摆幅
当船舶横摇周期小于遭遇周期，即TR/TE＜1时 ，则船舶横摇频率大于遭遇频率，船舶横摇较快 ，甲板平面与波面经常保持平行，很少上浪，但 船舶所受惯性力较大。
当船舶横摇周期大于遭遇周期，即TR/TE＞1时 ，则船舶横摇频率小于遭遇频率，船舶横摇较慢 ，甲板平面与波面经常不平行，上浪较多，且船 舶经常受到波浪的冲击。
二、船舶在波浪中的运动
船舶在波浪作用下，沿着和围绕着通过船舶重 心的X、Y、Z轴作线性运动和回转运动。各摇荡 运动的名称为：
X轴——纵荡和横摇； y轴——横荡和纵摇； Z轴——垂荡和首摇；
其中对船舶安全有威胁的摇摆是横摇、纵摇和 垂荡。
1.波浪遭遇周期
设船舶以与波浪方向成一定 的交角μ和船速V在波浪中运动 ，如右图所示，则波浪相对于 船舶的传播速度为：
当船舶横摇周期近似等于遭遇周期，即TR/TE≈1 时，则船舶横摇频率近似等于遭遇频率，船舶横 摇剧烈，横摇角越来越大，严重时将导致船舶倾 覆，这种现象称为谐摇或谐振。
谐摇时的横倾角可用下式估算：
α0——最大波面角。 实际上，一般在TR/TE＝0.7～1.3区间内就会发 生谐摇，该区间称为“谐摇区间”或“谐振区间 ”。因此，船舶在海上航行时，应尽可能避免船 舶横摇频率与遭遇频率相近的情况。
VE=c + Vcosμ VE——相对波速(m/s)； c——波速(m/s)；
μ——船首向与波向的交角 ，简称波向角。
波浪相对于运动中船舶的周 期称为波浪遭遇周期，它就是 船上人员所看到的波浪周期， 故也称为波浪视周期，简称为 “遭遇周期”。
TE——遭遇周期(s)； λ ——波长(m)；
2. 波向角及船舶摇摆程度
第六章大风浪中船舶操纵
第一节 船舶在波浪中的运动 第二节大风浪中航行的危害 第三节大风浪中海上航行操船 第四节大风浪中港内操船方法
第一节 船舶在波浪中的运动
波浪及其要素 船舶在波浪中的运动 横摇运动 纵摇运动 垂荡运动
一、波浪及其要素
1.波峰、波谷、振幅与波高 波形最突起的地方或波面的最高 处称为“波峰”
波浪从深海向浅海接近时，由于水质点的垂直 移动受阻，水质点的运动轨迹将由圆形变为椭圆 。同时，由于回转运动与海底之间的摩擦阻力使 波速降低。在浅水域中波速只随水深变化，但波 浪的周期不变。因此，当波速减小时，波长变短 ，波高增大。而且海岸的倾斜越急，这种变化越 剧烈。此外，由于波谷与海底的摩擦部分的行进 速度变缓，而波峰的行进较快，使波峰向前卷起 ，同时在行进中破碎。这种波浪俗称为开花浪， 对船舶的冲击力较大。
2）干扰引起的波形变化
当从大海上远处袭来的大浪与本海区相反方向 的波浪相遇；或袭来的波与该处的反射波相互干 扰时，形成合成波，它的波速变得很小，而波高 可能增加一倍。这种波浪俗称为三角浪。对小型 船舶危害较大。
由于风向的变化，使所产生的两个不同方向的 波浪形成某一交角时，就会发生波高作周期性变 化的群波。在海上经常遇到的，周期性的3个或5 个大浪，随后又出现几个小浪，就是这种群波。
波形最凹下的地方或波面的最低 处称为“波谷”
振幅是指从静止水平面至波峰或 波谷的距离。
波峰与波谷之间的垂直距离称为 “波高”。
2.波浪周期
波浪完成一次波动所需要的时间 或两个波峰(或波谷)相继通过一固 定点所经历的时间，称为“波浪周 期” 。
3.波速
波速指波浪传播的速度 。
4.波长
沿着波的传播方向，两相邻的同 相位水质点或两相邻的波峰(或波谷) 间的水平距离叫做“波长”。
3.避免横向谐摇的措施
避免船舶的横向谐摇，即使船舶的固有横摇周 期与波浪遭遇周期之比大于1.3或小于0.7。
1) 调整船舶自由横摇周期
在装载时适当调整GM值，即选择船舶自由横 摇周期，使船舶的横摇避开谐振区间。
2) 调整波浪遭遇周期
对于航行中的船舶，调整船速和（或）航向对 于减轻横摇是行之有效的措施。
3）当60º≤μ＜120º时，称为横 浪，其遭遇频率比偏顶浪时要低， 纵摇摆幅较小，横摇摆幅较大。 在μ=90º或270º时遭遇频率等于波 浪频率。相应的横摇摆幅最大， 纵摇摆幅最小。
2. 波向角及船舶摇摆程度
4）当120º≤μ＜150º时，称为偏 顺浪，其遭遇频率比横浪时要低 ，纵摇摆幅比横浪时要大，横摇 摆幅比横浪时要小。
但是，当波向角μ=90º或270º，即正横受浪时， 遭遇周期等于波浪周期，这时改变船速对调整波 浪遭遇周期不起作用。
四、纵摇运动
1．纵摇周期 船舶的纵摇周期可用下列近似公式估算：
TP——船舶纵摇周期（5）： L一船长（m）； CP——纵摇周期系数，
2. 减轻纵摇的措施
在船舶纵摇周期与遭遇周期相等，即TP/TE≈1时 ，船舶将发生纵向谐摇。由于船舶纵摇惯性矩、 阻尼力矩和稳性高度都比较大，故船舶在波浪的 作用下产生的纵摇摆幅比横摇摆幅要小，纵倾角 一般不超过最大波面角。纵向谐摇的摆幅取决于 波长与船长之比、波向角和船型等因素。
5.波陡
指波高与波长之比(H/λ)，它是用 来描述波形的陡峭程度波长、波高和波形受水深影响较大 ，通常依据水深h与波长λ之比来划 分深水波和浅水波。 h/λ小于0.5时 为浅水波，而h/λ大于0.5时为深水 波。
7.波形的变化
1）浅水区的波形变化