船舶在波浪中航行时的安全操纵

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浅谈大风浪中船舶航行安全

浅谈大风浪中船舶航行安全

毕 业 论 文二○一三年十月┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊内容摘要摘要:在众多海况中大风浪对船舶安全航行的影响可谓首当其冲,大风浪航行既是一个复杂的理论问题,同样也是一个严峻的实践问题。

对大风浪安全航行方法的探讨历来也是不绝于耳,本文就结合当前许多在大风浪中船舶安全航行的研究成果以及自身在船舶航行中的实践经验,提出了船舶在大风浪航行中应当做出的准备以及航行中安全操纵避让方法,以保障船舶在大风浪中能够安全航行,提高船舶的经济效益。

据此,本文分析了大风浪的等级划分以及在航行实践中一般对大风浪风级及浪高的定义,以及大风浪对船舶安全航行的不利的影响。

然后根据船舶在大风浪中实际受到的影响,提出在大风浪来临之前,应当从船员的心理上以及船舶的设备上做好抵御大风浪的准备。

最后,综合大风浪实际对船舶的不利影响以及船舶做出的相应准备,提出了适合船舶在大风浪中安全航行的几种航法以及相应避让措施,从而保证船舶在大风浪中能够安全航行。

并且结合了自己在船舶实习期间,船舶在经历大风浪中,本船所采取的的相应措施以及航行避让的方法,来验证了自己所提出的船舶航行避让方法。

本文的研究能够为船舶在大风浪中的安全航行提供科学依据,并可为公司岸基支持以及海事机构安全监督提供相应的决策参考。

关键词:大风浪,不利影响,船舶安全航行,航行方法Abstract: Big waves is the biggest effect of ship’s safe navigation in the numerous sea conditions. It is a complex theoretical problem, and is also a serious practical problem. Lots of method discussion has been heard. In this paper, combining with the current research results about ship’s safe navigation in the big waves and the practical experience in the navigation of the ship of myself, I put forward the ship sailing preparation on the big waves and the voyage manipulation avoidance method, in order to ensure ship’s safe navigation in the big waves and improve the economic benefits of ship.On this basis, this paper analyzes the hierarchy of stormy waves as well as general definition of a great wind scale wind and wave height in the navigation practice, and big waves for the adverse effects of the safe navigation of the ship. Then according to the actual effect in the big waves, I put forward psychological and the ship's equipment shall be ready to withstand rough seas before the big storm coming. In the end, according to the above all ,I put forward the suitable method of ship’s safe navigation in the big waves and collision avoidance corresponding measures, to ensure that ships can safe navigation in the big waves. During experiences of my internship, the corresponding measures and the method of collision avoidance taken by the ship sailing, to verify the proposed method of sailing ship collision avoidance.This article is able to provide a scientific basis for safe navigation of ship in rough seas, and provide the decision-making reference shore-based support of the company and maritime safety supervision.Keywords:Big waves ;Adverse effects ;Ship's safe navigation ;Navigation method目录1绪论 (1)1.1研究的背景和意义 (1)1.2 本文的主要工作 (1)2船舶在大风浪中航行的特点 (1)2.1风浪等级的划分 (1)2.1.1 风级 (1)2.1.2浪级 (1)2.2大风浪对船舶航行安全的不利影响 (2)3船舶在大风浪中的安全航行方法 (3)3.1大风浪来临前的心理及物质准备 (3)3.1.1心理准备 (3)3.1.2物质准备 (3)3.2大风浪中可采取的安全操船方法 (4)3.2.1“Z”字航法 (4)3.2.2 顶浪航行 (4)3.2.3 顺浪航行 (5)3.2.4 滞航 (5)3.2.5 漂滞 (5)3.3大风浪中船舶的合理避让 (5)4实例分析 (6)5结语 (7)【参考文献】 (7)浅谈大风浪中船舶航行安全1绪论1.1研究的背景和意义随着世界贸易经济的不断发展,航运业变得越来越重要。

浅析海浪及其对舰船航行安全的影响

浅析海浪及其对舰船航行安全的影响

第19卷 第3期 中 国 水 运 Vol.19 No.3 2019年 3月 China Water Transport March 2019收稿日期:2018-10-25作者简介:刘沛尧,武警河北海警支队。

浅析海浪及其对舰船航行安全的影响刘沛尧(武警河北海警支队,河北 秦皇岛 066000)摘 要:由于受到天气因素的影响,使舰船航行安全受到威胁,虽然在舰船航行中多次使用抵抗海浪和导航定位技术,但是环境问题依旧是威胁舰船航行安全的主要原因,特别是在海浪环境下航行的舰船,极有可能发生灾难事故。

关键词:海浪;舰船航行;安全影响中图分类号:U675.1 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2019)03-0009-02引言海洋环境和舰船航行路线的关系极为紧密,在风浪环境下航行的舰船和海员他们的生命安全受到严重威胁,所以,加强海浪环境下的舰船航行安全是非常有必要的。

现阶段,海浪是舰船在航行过程中普遍存在的问题,怎样依照舰船运行特点,合理选用技术方法保护舰船航行安全,加强操作人员技术,机智应对海浪问题,避免海浪影响舰船航行安全,保护海员生命安全。

一、海浪环境下舰船航行现状我国科学技术水平不断创新,在舰船航行过程中各类创新型技术应用广泛,提高了舰船航行的安全性和侦察精准性,减少舰船事故。

然而海上天气变化无常,突发情况会随时出现。

怎样降低在海浪环境下舰船航行的安全影响,是目前舰船行业需要解决的重点问题。

据数据分析,在海浪环境下舰船航行极有可能引发撞击和搁浅事故,事故原因也极为复杂,总的来讲包括以下几点:(1)前期工作没有做好,对海上天气情况不够重视,选择的侦察手段不合适,不了解海上安全航速和安全操作方法,导致在面临突发状况时不能机智应对。

(2)不能快速精准的对撞击危险进行估测,规避行为和安全航行规范不符。

(3)天气预报监视发布服务网络不完善,天气预警不准,舰艇出海前没有和气象部门沟通好,以至于收到的天气预报信息不准。

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

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。

浅谈航行波浪下船舶谐摇问题

浅谈航行波浪下船舶谐摇问题

浅谈航行波浪下船舶谐摇问题作者:杨文鹏来源:《科学与财富》2017年第23期摘要:随着航海事业的发展,船舶在大风浪中的安全问题已经成为大家关注的重点。

但由于大风浪中船舶作业的特点,船舶事故还是时有发生,并对人身安全和国家财产造成了巨大的威胁。

考察这些事故的原因,其中大部分是由于驾驶员对风浪中船舶操纵的特点不了解造成的。

为了避免这些风险,本文试图从风浪中船舶谐摇的角度上做一定的探索。

本文首先对风浪中船舶谐摇运动的原理及谐摇运动的危害进行了介绍;其次用假设法建立了大风浪中船舶谐摇的数学模型;通过进一步的分析,得出了适用船舶的一般结论,并据此提出了预防船舶横摇谐摇的措施。

最后本文还从纵摇谐摇的角度探究了海上允许速度的问题。

关键词:海上允许航速风浪中航行谐摇区模型图数据分析Abstract:With the development of navigation, ship's safety problem in rough sea has become the important thing pepole's facous on, but as the characteristic of marine word, the accident sometimes occurs, and has posed the huge theat to the personal safety and the state property. Inspecting these accidents, a lot of these accident are occurred by navigators not knowing the ship's maneuver rule in big waves. To avoid these risk, this article attempted to make the further exploration from the angel of ship's synchronous rolling movement in big waves.First this article introduced the theory andhazard of theship's synchronous rolling movement, besides, through tentative method, establishes the mathematic model of ship's synchronous rolling movement. Through analysis ofthe picture model,we get the general conclusionsthat could application in ship with the same characteristics. Base on the picture model, we get the method which prevention ship's synchronous rolling. At last, this article also explore the ship's permit speed at sea from the angle of synchronous pitching.Keyword:permit speed at sea navigation in big wavesynchronous rolling picture data analyse第一章谐摇产生的基础理论1.1 谐摇产生的原理船舶因波浪的作用而不断地获得能量,从而产生横摇。

大风浪中船舶操纵

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。

航空、航天科学技术:航空、航天科学技术基础学科

航空、航天科学技术:航空、航天科学技术基础学科
0118 6656 5 0 ・8 8 0
伍 生春 /上海海 事大学 ,上海 2 0 ) ( 0 15, 3 / 中国航海. o 6 1. 5 7 一2 o ,() 一7 ~7 针 对老 旧散 货船在营运 中安全 问题 ,阐 述 了加强老 旧散货船 的营运管理 ,做 好 安 全防范 ,采取正确 的管理措施是确 保 船 舶营运 安全 的前提 .重点探讨 了老 旧 散 货船 的营运缺 陷,分析 了缺 陷可 能产
t n [ ,中] 白字 明( i o 刊 / 大连 海事大 学, 大连 16 2 ) 0 6,戴冉 ,孙立 成,朱金 善, 1 /
现代 船 舶 的管 理 需要 先 进 的理 念和 方 法 ,而从事船舶管理 的人员参加驾驶 台 资源管理培训是解 决这一 问题 的有效 的 途径 .结合船长工作 实践和驾驶 台资源 管理 的各类文件 ,就 如何运用 “ 驾驶 台 资源管理 ”中现代 船舶管理 的先进理 念 和方法改进超 大型集 装箱船舶 的航行 安 全工作提 出一些观点与建议 .参 3 关键词 :交通运输 安全工程;驾驶 台资 源:管理;航行安全
船 舶在波 浪中航行 ,纯稳性丧 失 、参数 激 振 和横 甩 是造 成 船 舶倾 覆 的主 要原 因.针对波长与船长 、波 高与波长 、波 与船的波舷角三者对船 舶稳 性 的影响进 行讨论 ,揭示 了船舶在波 浪 中航行 时的 稳性变化规律 ,提 出了应合 理地选择船 舶的航行姿态 、谨慎用舵等 操船建议 , 保 证船舶的航行安全. 图 4参 6 关键词:交通运输安全工程 ;船舶稳性 ; 安全操纵;波长;波高 ;波舷角
0 1 1 8 6654 5 O ・8 8 0
dt n[ io 刊, 中] 姜璐( i / 哈尔滨 工程大学 , 哈尔滨 10 0 ) 5 0 1,朱海 ,李松, / 中国航 海.

大风浪中的船舶操纵

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、流的彫响,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而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彖,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(“)给出了表示波形的空间坐标系,其坐标原点0位于静水时的水平而上,z为指向上方垂直于该水平而的坐标轴,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,主要包括波髙、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而的最髙处称为“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而的最低处称为“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I匕水平面至波U金或波谷的距离,一般用符号⑺ 表不。

波髙指相邻波那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 二 20。

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)相继通过一固左点所经历的时间,称为''波浪周期”,简称“波周期”,一般用符号戌示。

波浪的显著特点是周期性,即位移、速度、加速度,经过一立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二 2曲3其中,0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。

船舶在波浪中航行时稳性研究及危险性分析

船舶在波浪中航行时稳性研究及危险性分析

—70—工作研究引言船在波浪中航行的时候,因为船的遭遇期间长,所以波浪的表面形状会对船体的恢复臂产生很大的影响。

根据近年海洋事故的统计和观测,对船在波浪中的稳定性进行了彻底的研究,由于船在海洋事故中的一半发生在波浪以下或之后的状态,因此船在波浪的状态下稳定性的丧失逐渐受到关注。

高速船等高速且平方系数小的船,在波中移动时容易以与波相同的速度移动,稳定性大幅下降。

此时,如果受到横风、甲板上的波浪、货物移动等不利因素的影响尤其危险。

因此,即使在静水下十分稳定且危险的情况下,在航海时也有可能发生大的摇晃和倾覆。

1 波浪中船舶稳性研究1.1船舶在随浪中的稳性损失与计算船在波浪中航行的时候,波浪的表面形状会因为长时间的波浪的遭遇期间而对船体的恢复特性产生很大的影响。

根据近年来海难的统计和观测,对船在波浪中的稳定性进行了彻底的研究,由于在统计发生的完整船舶的海上事故,一般都出现在波浪或尾行波浪的航行状态,因此在下一次浪潮中船的稳定性逐渐丧失受到关注。

高速船等角度系数小的船,因为容易以与波浪相同的速度移动,所以稳定性大幅下降,尤其是当货物被风吹到甲板上时[2]。

1.2随浪航行中的稳性变化为了防止船舶密封化的安全标准在各个国家都相继制定,IMO 还采用了“为了避免追踪海浪和追踪危险情况的指导方针”提案。

实验研究的结果指出,静水中和波浪中的船体稳定臂的曲线是不同的。

而且,波长、船的长度、海浪的高度、波浪侧面的角度对船的稳定性有一定的影响。

1.2.1波长与船长比对稳性的影响稳定性的变化主要是由于浮在波前的船体惯性力矩的增减,与波浪的大小和船的大小有关。

当船在海沟里时,船体前后水平面的惯性力矩会比静止水中的惯性力矩增加,因此海沟的稳定性会比静止水中的惯性力矩大。

波到达顶峰的话,水面的惯性力矩会减少,山顶的稳定性也会下降。

也就是说,横向的稳定性会发生变化。

特别是在高速航行下,船体接近与船长相等的波浪行进速度,船体中心长时间停留在波头上,容易失去稳定性,因此风和波浪等外部力矩的作用,容易发生倾覆[3]。

船舶危险源辨识及防范措施

船舶危险源辨识及防范措施
28
船员工作
式救生衣
目前/正常
数量不够;人员落水淹溺

1.按符合安全规定配置足够数量旳工作式救生衣。
29
船员安全帽
目前/正常
配置数量不够或不符合安全规定;物体打击

1.按符合安全规定配置足够数量旳安全帽。
2.作业时,作业人员必须佩带安全帽。
2、作业时,作业人员必须佩带安全帽。
30
船舶气割明火作业(有关方)
2.住舱(区)、机舱、泵舱、厕所等处电器开关、照明及通风取暖设备应保持良好状态;注意电线插头有无松动及其电线有无发热状况。
3.严禁使用大功率电器,台灯等其他照明设施应固定或采用冷光源。
4、厨房用电、油、液化气等应采用对旳旳操作方式,保证安全使用, 由船长负责贯彻。
4.厨房用电、油、液化气等应采用对旳旳操作方式,保证安全使用,由船长负责贯彻。
6、当采用地垄缆或码头桩系尾拢缆移动船舶时, 应在岸上设置“严禁停留”等警示性标志, 防止缆绳伤及行人。
6.当采用地垄缆或码头桩系尾拢缆移动船舶时,应在岸上设置“严禁停留”等警示性标志,防止缆绳伤及行人。
6、当采用地垄缆或码头桩系尾拢缆移动船舶时,应在岸上设置“严禁停留”等警示性标志,防止缆绳伤及行人。
10
船舶锚泊作业
目前/正常
水流、水深、地质潮汐影响;走锚、船舶碰撞

1、合理下锚, 防止走锚;防台时下锚方式应上报经理部。
11
船舶密闭
舱室作业
目前/正常
舱内缺氧或存在一氧化碳、爆炸性混合气体;导致作业人员缺氧窒息、中毒或引起爆炸火灾

1.作业前应测定作业环境空气中旳氧气浓度,在氧气含量高于18%, 二氧化碳含量不高于2%旳状况下, 方可进入作业场所, 并对作业人员进行安全教育。

大风浪对船舶航行安全的影响

大风浪对船舶航行安全的影响

大风浪对船舶航行安全的影响船舶在海上巡航过程中,常会遇到大风浪,这种自然现象不仅会对船舶运行产生影响,还会危及航行安全。

本文将分析大风浪对船舶航行安全的影响。

大风浪的定义大风浪是指波浪和风对海洋、湖泊等水域所形成的波浪过高或过大的现象。

其主要原因是海洋气候和自然环境因素。

随着大气环境的变化,特别是人类活动的影响,在现代社会中,大风浪日益增加。

大风浪对船舶航行的影响1.航速受影响大风浪会使波浪涌动,导致船体起伏不定,难以保持稳定。

因此,船舶航速将会受到影响,有时船舶需要减速,以保证航行的安全,此时对船舶的航行效率产生了负面影响。

2.能见度降低在大风浪的情况下,海面波涛汹涌,海水产生水雾,船舶的能见度会非常低,这样一来,船长和船员难以保持对周围环境的观察和判断,容易发生撞船或与其他障碍物碰撞的危险。

因此,船舶需要特别注意加强航行的安全措施,在大风浪天气下,加大巡航搜救力度。

3.船体容易受损大风浪会给船体带来前所未有的工程挑战,船体会受到巨大的水流和波浪的侵蚀,导致船舶舵机失灵,甚至引起船只非常危险的侧翻、倾覆等事故。

一旦船体受损,其前进力也将受到一定程度的影响,必须及时进行修缮,以保证航行的安全。

大风浪下的安全航行措施为了确保在大风浪的环境下,船只能够安全航行,需要有相应的安全措施,主要有以下措施:1.使用合适的雷达和GPS等导航设备,提高船舶航行的准确度和安全性。

2.对船舶的船长和船员进行必要的培训,增强他们的应对意识和应急处理能力。

3.航行中应时刻保持关注和观察周围环境,特别是在大风浪季节,加强观察和警惕。

4.加强污染防护,特别是控制船只的污染,以免对海洋生态环境造成损害。

5.在海上航行时,应加强和其它船只、海上施工人员之间的沟通和合作,确保安全和顺利地完成任务。

结论大风浪不仅对船舶的航速和航行路线产生影响,还会对船体的完整性和航行的安全性产生威胁。

为了应对这种自然现象,必须加强船舶的安全管理,采取切实可行的安全技术措施和方案,将船舶安全驶向每一个港口。

大风浪中船舶航行和操纵

大风浪中船舶航行和操纵
❖ 甲板上浪
▪ 甲板上的海水产生自由液面,对稳性不利,尤其是在主 甲板载有管桩货物时。严寒时结冰将使GM值减小。打上 甲板的海水还可造成甲板货物移动,冲击货物系固索具 造成货物系固失效,对船舶的安全造成威胁。同时浪的 作用还会使甲板设备、上层建筑等直接遭受破坏。
▪ 甲板上浪与船艏的干舷高度、船速及相对波高有关。
▪ 这种方法可减轻波浪对船艏的冲击和甲板上浪,使船滞留 在原地附近,等待海况好转后再续航。在执行对近海装置 的守护任务时,通常采用该方法使船舶保持在近海装置附 近守护,或在距近海装置相应距离处,如在10级大风圈外 的水域防台。
▪ 进行此项操纵时,要根据风浪的变化及时调整船速,保证 舵效,防止打横。要根据风浪的情况选择风浪与船艏的最
▪ 当垂荡周期与波浪周期之比较小时,垂荡运动 也越小,船舶随波浪作周期性的升降。
11
中国石油集团海洋工程有限公司
大风浪中船舶航行和操纵
船舶事业 部
▪ 当船舶垂荡周期与波浪周期之比接近1时,成 为谐振,此时的垂荡位移达到最大,
▪ 当垂荡周期与波浪周期之比大于1时,垂荡运 动再度变小。
中国石油集团海洋工程有限公司
▪ 漂滞中波浪对船舶的冲击力大为减少,甲板上浪也不多。只 要船舶保持水密,有足够的稳性,就可以度过大风浪。为了 避免船舶打横和保持船艏逆风浪的态势,如必要,可考虑把 锚卸下把锚链松出,也可把锚直接用锚机松出2.5节左右, 利用锚链的阻力,起到稳定船艏的作用。另外可在船艏拖曳 一个具有一定阻力的拖曳物,如海锚、大缆等(注意防止绞 缠螺旋桨),以使船艏能迎着风浪以减轻横摇。
❖ 船舶在直航中操舵转向会使船产生一个向操舵一舷的横倾力矩。在这个 期间 的横倾叫做内倾斜。其倾斜角不大,而且持续时间也较短。但操舵后不久,在 向内倾斜之后便转为向外倾斜,以致进入定常旋回而稳定在一定倾斜角上。但 是,由向内倾斜转向向外倾斜时,因其惯性力会引起过渡性很大的向外倾斜。 其最大倾斜角是非常大的,有时可达到定常横倾角度的2倍左右。船速越大, 稳性及旋回半径越小、重心位置越高时,这种向外倾斜角度就越大。

CFD数值模拟船舶在波浪中的回转操纵运动

CFD数值模拟船舶在波浪中的回转操纵运动

CFD数值模拟船舶在波浪中的回转操纵运动王建华;万德成【摘要】[目的]船舶回转操纵运动能够反映出船舶的回转特性,与船舶的航行安全密切相关.[方法]为此,采用基于重叠网格技术的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对标准船模ONRT在波浪中自由回转操纵运动进行直接数值模拟.运用动态重叠网格技术求解船、桨、舵系统复杂运动,计算中,螺旋桨转速对应于静水中的船模自航点进行35°转舵,实现自由回转船舶操纵运动.通过全粘性流场的整体求解,给出波浪中自由回转操纵运动中船舶六自由度运动、螺旋桨和舵的水动力载荷变化,以及波浪中船舶的回转圈特征参数,并与同试验结果进行对比.通过数值计算得到精细的流场信息,分析波浪对船舶自由回转操纵运动的影响.[结果]数值预报得到的船舶运动轨迹、回转圈参数与试验值吻合较好,证明naoe-FOAM-SJTU求解器对于波浪中船—桨—舵相互作用下的船舶自由回转操纵运动数值预报的适用性和可靠性.[结论]船舶回转操纵运动的数值模拟,可为回转性能的评估提供有效的前期评估手段.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2019(014)001【总页数】8页(P1-8)【关键词】船舶操纵性;自由回转;船—桨—舵相互作用;naoe-FOAM-SJTU求解器;重叠网格方法【作者】王建华;万德成【作者单位】上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240;高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240;高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】U661.330 引言船舶操纵运动可以反映出船舶在航行过程中的机动性、回转特性和航向的纠偏能力。

操纵性能的优劣与船舶的航行安全和能耗息息相关,其重要性不言而喻。

大风浪航行须知

大风浪航行须知

文件编号: I-SS-08 版本/修改:2012/0 生效日期: 2012-04-16编写:安监部审核:殷焕宇批准:曹致俊大风浪航行须知1目的本须知规定了大风浪航行的要求,旨在确保船舶大风浪航行的安全。

2大风浪航行前的准备2.1大风浪航行前,尤其是航行海域大风浪季节来临前,包括防抗温带气旋、热带风暴、台风、飓风等,应检查船舶所有设备,使其处于良好状态,如有故障应及时排除。

2.2及时、连续地收听气象报告,根据船舶实际情况合理选择航线或按规定使用气象导航。

2.3合理配载和积载,使船舶在离港、途中和到港停泊时均保持良好的稳性,满足完整稳性规范所规定的各项衡准值,并根据季节、海区和气象预报考虑大风浪中稳性的大量损失,应保留适当的安全余量。

船舶应以本船稳性计算书为依据,尽量调整本船稳性适宜大风浪航行。

2.4甲板舱室的水密装置应保持良好的技术状态,大风浪来临前应检查并紧闭水密门、大舱舱盖、道门,防止货舱进水,影响船舶稳性。

2.5检查甲板所有开口处是否水密,必要时进行封固,关闭通风口,并加盖防水布,关闭天窗、舷窗,并旋紧铁盖,盖好锚链管,防止海水灌进锚链舱。

2.6遭遇大风浪前,应检查或加固集装箱的绑扎,尤其是装运重大件或易移动货物的绑扎和撑垫,以全面满足《系固手册》有关积载、堆装、系固的要求,确保货物安全。

2.7检查、固定船上吊货设备、主锚、备锚、舷梯、救生艇,及所有易移动的备件、物料,以抵御大风浪的袭击,同时做好风前和风后的检查加固工作,严防货物移动,确保船舶安全。

2.8检查排水系统,保证处于良好工作状态,保持甲板排水孔畅通。

2.9合理压载,满足浮态衡准,提高抗风浪能力和改善船舶操纵性能,各水舱和燃油舱应尽可能抽空或注满,减少自由液面的影响,避免增加船体的额外负荷。

2.10做好应急准备,保证船内外通讯畅通,应急设备即刻可用。

必要时架设扶手绳保证人身安全。

3大风浪航行3.1大风浪中航行,应注意耐波性衡准,根据本船的船型、稳性、吃水、货载和海域等具体情况,运用良好的船艺,采取不同的操纵措施,尽量减轻船舶的横摇,缓和波浪的冲击,以等待大风过境或尽早驶离大风浪区。

第六章 大风浪中船舶操纵

第六章 大风浪中船舶操纵
以右舷受浪为例
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。

大风浪中船舶的安全操作

大风浪中船舶的安全操作

大风浪中船舶的安全操作一、大风浪对航行安全的影响船舶进入大风浪区域航行时,船舶将出现较剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定,以及由此引发的其他操纵方面的困难,甚至出现难以预料的危险。

主要有以下几个方面:1、大风带来的涌浪会增加船舶的航行阻力,降低航速,使船舶产生剧烈摇摆。

顶浪航行时,由于缩短了涌浪与船舶的撞击周期,使涌浪的碰撞次数增多,撞击程度加剧,增大了对船体的危害。

船长小于涌浪波长时,剧烈的纵摇会使螺旋桨露出水面空转,使船舶尾部受到强烈震动,有时会造成浆叶脱落、尾轴断裂,甚至尾壳破裂进水;船长与涌浪波长相近时,船舶有可能同时受到一个或两个波峰的作用,发生中拱或中垂现象,使船体结构变形,受到严重损伤,甚至船体断裂。

顺浪航行时,如果船速低于波速而船舶又位于波谷中,则涌浪会冲击、淹没船尾,螺旋桨和尾轴会受到损害;如果船速与波速相近而船舶又位于涌浪前部斜面或波谷中,船舶易发生偏转,使船体横对风浪,而造成船体倾斜,甲板大量上浪,对航行安全极为不利。

2、垂直于涌浪传播方向航行时,产生的横摇在船舶尚未恢复正常状态时,接着袭来的巨浪会加剧船体的倾斜,会使救生艇、救生筏、救生圈、锚及其它甲板易动物,发生绑扎松动、脱开,严重时会倒落海中;货舱内货物移动,加重船舶倾斜;如果自由液面影响加大会使其稳性(GM)值下降,严重时可导致船舶倾覆的危险。

3、由于波涛的阻力使船舶的主机工作超负荷而降速,机电设备负荷大,航海仪器、通讯设备及其它设备有可能受到损坏和出现不正常状况。

船舶在大风浪中航行,左右摇晃常达单舷二十多度甚至三十多度,前后颠簸剧烈,机电设备负荷大,特别在压载航行时,船舶吃水小,容易飞车,易发生故障。

不仅给船舶操纵带来困难,严重时船舶发主机失控状况,导致船舶发生碰撞、搁浅、触礁。

4、甲板上浪严重,加上长期浪击的剧烈震荡,甲板机械,如锚机、绞缆机、起货机等受甲板上浪的冲击力易受损;甲板上未加固好的设备会被浪冲走,有些水密道门盖被打坏,船舶局部进水。

船舶谐振 周期

船舶谐振 周期

船舶谐振周期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至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。

大风浪操船的注意事项

大风浪操船的注意事项

• 成波的干扰。在海上经常遇到周期性的3 个或5个大浪,随后又出现几个小浪,就 是这种干扰的结果。
• 三.船舶在波浪中的运动 • 1.船舶在波浪中的六自由运动 • 各轴的摇荡运动: • 纵轴(x)--纵荡(surging)和横摇(rolling) • 横轴(y)--横荡(swaying)和纵摇
(pitching) • 垂直轴(z)--垂荡(heaving)和首摇
• 偏顶浪航行应十分注意避免被风浪压下 打横而造成危险,当发现有特大浪群扑 来时,宜立即转为顶浪并减速或短暂停 车,以免打横及主机突然超负荷运行。 同时应注意,如船长等于或接近波长, 当船身处于波峰或波谷时,船体中拱中
• 垂的应力很大;当船舶纵摇周期等于或 接近波浪周期时,则纵摇加剧,易出现 打空车现象(轻载船尤甚),这时应进 一步调整航向,航速,以及减轻上述情 况出现。
• 波浪开始出现脆波之处称为脆波点, 该点之水深称为脆波水深,此时的波高 称为脆波波高。脆波时约有60%的波浪
• 能量逸出,形成强大的激浪流,曾测到 激浪流的压强达到30t/m²。它不但对沿岸 地形,沿岸流等有影响,而且对船舶产 生较大的冲击力。
• 3.波浪的折射与干扰
• 在深水区,波浪的峰线是和引起波浪 的力的方向-波浪前进的方向相垂直的。 但波浪前进方向常常与海岸斜交,这样, 同一波列两端的水深就可能有较大差异。 进岸较浅一端因受磨擦而减速,离岸远
(yawing)
• 船舶在波浪中的摇荡运动,是波浪的强 迫摇荡和船舶本身固有的耐波性相结合 的复合运动。这种摇荡运动由于受到水 阻力的阻尼作用,因而是逐渐衰减的。 摇荡的强度取决于波浪要素,船舶耐波 性和船舶尺度等因素。
• 2.波浪遭遇周期 • 波浪相对于运动中船舶的周期称为波浪

船舶员工考试题及答案解析

船舶员工考试题及答案解析

船舶员工考试题及答案解析一、单项选择题(每题2分,共10题)1. 船舶在航行过程中,遇到大风浪时,船长应该采取的首要措施是什么?A. 立即改变航线B. 减速并调整航向C. 紧急停船D. 继续按原航线航行答案:B解析:在遇到大风浪时,船长应根据实际情况减速并调整航向,以减少船舶受到的波浪冲击,确保航行安全。

2. 船舶消防演练中,发现火情后,船员应立即采取的行动是什么?A. 立即使用灭火器B. 报告船长并启动消防预案C. 等待船长指示D. 尝试自行扑灭火源答案:B解析:发现火情后,船员应立即报告船长,并启动消防预案,以便迅速有效地控制火情,防止火势蔓延。

3. 船舶在国际水域航行时,应遵守的国际法规是什么?A. 国际海事组织(IMO)规定B. 国际劳工组织(ILO)规定C. 联合国海洋法公约D. 所有上述法规答案:D解析:船舶在国际水域航行时,应遵守包括国际海事组织(IMO)规定、国际劳工组织(ILO)规定以及联合国海洋法公约在内的所有相关国际法规。

4. 船舶在进出港口时,必须向港口当局提交的文件是什么?A. 船舶证书B. 货物清单C. 船员名单D. 所有上述文件答案:D解析:船舶在进出港口时,必须向港口当局提交包括船舶证书、货物清单和船员名单在内的所有相关文件,以确保符合港口安全和监管要求。

5. 船舶在海上遇到紧急情况时,应如何发出求救信号?A. 使用无线电设备发送SOS信号B. 释放紧急信号弹C. 通过卫星电话联系救援D. 所有上述方式答案:D解析:船舶在海上遇到紧急情况时,可以通过使用无线电设备发送SOS 信号、释放紧急信号弹以及通过卫星电话联系救援等多种方式发出求救信号,以确保及时获得援助。

二、多项选择题(每题3分,共5题)1. 船舶在航行中,哪些因素可能影响船舶的稳定性?A. 货物装载不当B. 船舶设计缺陷C. 恶劣天气条件D. 船员操作失误答案:A、B、C、D解析:货物装载不当、船舶设计缺陷、恶劣天气条件以及船员操作失误都可能影响船舶的稳定性,船员应时刻注意这些因素,确保航行安全。

波浪对船舶航行安全的影响与防范方法

波浪对船舶航行安全的影响与防范方法

波浪对船舶航行安全的影响与防范方法引言:波浪是海洋环境中常见的自然现象,对船舶航行安全具有重要影响。

本文旨在探讨波浪对船舶航行安全的影响,分析其原因,并提出相关的防范方法,以提高航行安全性。

一、波浪对船舶航行的影响1.1 船体的受力波浪对船舶航行造成的最直接影响是船体受力。

波浪的冲击会导致船舶发生晃动,沿波浪传导的力量会对船体产生剪切力和压力,增加了船舶发生翻覆或结构破坏的风险。

1.2 航行的稳定性波浪还会对船舶的航行稳定性产生重要影响。

大波浪的存在会使船舶产生较大的滚摇和纵摇,进而影响乘员的稳定性和工作效率。

尤其是在恶劣的海况下,波浪对船舶的影响更加明显,需引起特别注意。

二、波浪对船舶航行安全的原因2.1 波浪的形成机制波浪是由风力、潮汐、地球自转等因素共同作用形成的,其中,主要是风力在海面上的作用造成波浪形成。

当强劲的风吹过海面时,它能够引起海面涡旋产生,从而形成波浪。

2.2 波浪的传播波浪在传播过程中,其幅度和周期会随着深度的变化而改变。

在航行区域,波浪通常会在相对较深的水域传播,而当波浪接近浅水区时,会发生折射和折返现象,导致波浪集中和变形,增加了船舶受力风险。

三、波浪的防范方法3.1 航行计划的优化船舶在航行前应了解目标海域的波浪状况,并结合天气预报进行航行计划的优化。

避免在恶劣的海况下进行航行,选择较平静的海域进行航行,以减少波浪对船舶的影响。

3.2 船舶工艺设计的改进船舶的工艺设计可以采用不同的方式来减轻波浪对船舶的影响。

例如,在船体设计中,可以增加船体的刚度和安全性,使其更好地应对波浪的冲击;在甲板设计中,可以增加波浪防护设施,如防波堤或波浪悬挂设备,以减缓波浪的冲击力。

3.3 船舶操纵技巧的改进船舶在遇到大波浪时,需要采取适当的操纵技巧,以保持航行的稳定。

例如,采用合适的速度和航向,避免与波浪方向垂直,以减少船舶的受力;合理调整船舶的荷载和配重,以提高船舶的稳定性。

结论:波浪对船舶航行安全具有显著影响,主要表现在船体受力和航行稳定性方面。

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GM+ΔGM=I/V(1+ΔI/I-ΔV/V)-B*G(3)
利用BM=I/V的关系,GM的变化量ΔGM可按下式求得:
ΔGM=BM(ΔI/I-ΔV/V)-BB* (4)
通过式(4)可以看出,导致船舶在波浪中的稳性变化是由于船舶的排水体积和水线面惯性矩的变化以及浮心位置的移动而引起的。第一项为舷侧外漂和船体浸水体积变化引起的BM的变化量表示由注心上下移动引起的变化量。
2.2 波高与波长比(H/λ)对稳性的影响
图2是在波长与船长比(λ/L=1)固定不变时,让波高与波长比(H/λ)分别为1/80、1/40和1/20,探讨波高对稳性变化所产生的影响。从图2可以看出,由于水线面的惯性矩与波高的平方成正比,因而,当船中位于波谷时,波高越高,稳性的增加就越大;当船中位于波峰时,波高越高,稳性的减少就越大。对于船中位于波浪的上升波面或下降波面时,船舶的稳性与静水中的稳性大体一致,没有太大的变化。
的意义。
2.1 波长与船长比(λ/L)对稳性的影响
稳性变化主要是浮在波面上的船体的水线面惯性矩I的增减引起的,并与波浪的大小和船舶的尺度有关。图l给出了在波高H固定不变,波长与船长比(λ/L)变化、以及波浪位于船舶各种相对位置时的GZ曲线。
抵消一部分,保证船舶具有足够的抵抗能力。
另外,船舶在出航时保证具有足够的稳性,在航行过程中合理地使用油水,保证货物绑扎牢固,保持合理的航速等,对船舶的航行安全都有非常重要的影响。
4 结语
船舶在波浪中的航行安全一直是航运界最为关心的问题,它涉及的面也是非常广泛的。本文仅从波浪中航行稳性变化的一个方面进行了讨论,并就操纵方案的选择提出建议。随着科学技术的发展,人们对波浪中的航行安全将会有更多的研究。
从图3可以看到,波舷角φ对船舶稳性的影响是很大的,其总体趋势是,波舷角φ越大,船舶的复原力矩越大,稳性也越好。同时要注意到,当船中位于波谷时,随着波舷角φ的增加,船舶稳性有下降的趋向;当船中位于波峰时,随着波舷角功的增加,船舶稳性有增加的趋向。但相比与静水中,随着波舷角的增加,稳性都有明显改善的趋向。
2 稳性变化与海浪之间的关系
防止船舶因稳性丧失而导致倾覆,是船舶驾驶员最为关心的问题。IMO亦已通过《在随浪和尾随浪情况下避免危险局面的指南》,其目的在于给船长在随浪和尾随浪航行时提供避免危险局面的建议。对于驾驶员来说,了解船舶姿态与波浪之间相互位置关系而导致船舶稳性的变化,从而采取和选择安全的操船方案有着重要
都有较大的影响。图4是将波长与船长比(λ/L)作为参数,并设波与船的波舷角(φ)分别为0˚、30˚、60˚时,波浪与船舶的相对位置(ξG/λ)对动稳性的影响。由船舶在各个波面的动稳性与静水中的动稳性之比(E(动)/E(静)),可以得出船舶在各个波面上的动稳性是增加的,还是减少的,其增加的幅度是大还是小,如果E(动)/E(静)数值很小,则表明船舶在此区域内容易倾覆。
为了具体地表现这种内在的关系,把GZ改写为表示动稳性的稳性高度GM,有:
GM=I/V-BG(2)
式(2)中,I为水线面的惯性矩,V为船舶水下排水体积,BG为船舶浮心至船舶重心的垂直距离。由于波浪的影响,船舶的排水体积变为V+ΔV,水线面的惯性矩变为I+ΔI,浮心由B移至B*,则GM的变化GM+ΔGM可近似地表示为:

船舶在波浪中航行时的安全操纵
关于船舶在波浪中航行的纯稳性丧失,国内外学者进行了大量的研究,文献[1]、[2]采用波浪中船舶瞬时湿表面的计算方法,得出了稳性变化与波浪要素之间的相互关系;文献[3]、[4]通过船舶操纵运动方程,运用流体动力学理论,将波浪运动的影响引人操纵方程,并对船舶稳性的影响进行了模拟计算。对于船舶驾驶员来说,仅从静态上了解衡量船舶稳性是否满足稳性规范的要求是不够的,更重要的是要从动力学的角度出发,了解和掌握在恶劣的天气条件下,船舶在波浪中的稳性变化规律,保证船舶以适应于稳性要求的姿态正确航行。
1.
当波长等于船长时,船舶稳性的变化量最大,且船中位于波谷时,稳、性变好,船中位于波峰时,稳性变差;随着波长的增加,其稳性变化量有变小的趋势。
2. 波高越高,对于船中位于波谷时,稳性大幅度增加;相反,当船中位于波峰时,稳性显著减少。
3. 波舷角对于船舶的稳性影响较大,对于波长等于船长时,波舷角越大,船舶的复原力矩就越大,稳性也越好。
1 稳性变化的原因分析
根据文献[5],船舶在波浪中航行时,由于船体浸水体积的变化,使得正浮时的浮心B移至B*。根据静力学理论,对于横倾θ度的船舶,波浪中的复原力臂GZ*值与静水中的复原力臂GZ值之间的差值可由式(1)确定。
ΔGZ=(B*R-BR)-BB*Sinθ(1)
由式(1)可以看出,船舶在波浪中的稳性变化是由于形状稳性和浮心位置的变化所引起的。
2.3 波与船的波舷角(Ψ)对稳性的影响
当船舶与波浪形成波舷角时,造成了左右舷船侧波的非对称性,使得垂直于水面的浮力和平行于水面的横向力均作用于船体的浸水部分,故而对船舶的稳性影响较大。图3给出了λ/L=1、H/λ=l/20,波舷角φ分别为0˚、30˚、60˚、90˚时,船舶稳性的变化规律。
从图4可以看出,若波长与船长比(λ/L)大,且波与船的波舷角(φ)亦大,则船舶在倾覆前的动稳性E(动)亦大;当λ/L=1时,波浪与船舶的相对位置(ξG/λ)在0.4至0.6这一范围内,E(动)/E(静)数值变得很小,故处于这一范围内的船舶容易倾覆。
3 船舶在波浪中航行时操纵方案的选择
从以上分析可得出如下结论。
4. 波与船的相对位置在0.4~0.6的范围内,船舶的动稳性变得最小,故在这一范围内船舶最容易发生倾覆。
为保证船舶在波浪中安全航行,要慎重地选择操纵方案。
1.
尽可能地避免波峰处于船中位附近当船中位处于波峰时,所有因素对稳性的影响都是不利的,不仅纯稳性丧失较多,且动稳性同时也变差,使得船舶抵抗外力矩的能力明显减弱,容易造成船舶的倾覆。
2. 合理地选择航向
选择适宜的航向,就是避免船舶进入危险区域。
改变航向(波舷角),一方面可以改变波浪的遭遇周期,避免谐振运动;另一方面,波舷角的增大,船舶稳性有变好的趋向。理论上讲,船舶正横受浪,其稳性的保持处于最佳状态。
3. 谨慎用舵
船舶用舵,相当于施加外力矩,会造成船舶先外倾后内倾的现象,因此要竭力避免舵力矩与波浪力矩的迭加,使船舶遭受更大的外力矩的作用。如果确需用舵,一方面要选择海面相对平静的时段;另一方面要观察船舶的横倾状态,选择在船舶向另一舷回摇的时段,这样可使舵力矩与波浪力矩相互
2.4 波浪对动稳性的影响
在研究船舶大倾角稳性时,静稳性曲线下所包含的面积(即动稳性)也是要考察的重点内容,它表明船舶在静水中航行时抵抗外界最小倾覆力矩的能力。当船舶在波浪中航行时,波长与船长比(λ/L)、波高与波长比(H/λ)、波与船的波舷角(φ)、以及波浪与船舶的相对位置(ξG/λ)等对动稳性
从图1可以看出,当船中位于波谷(ξG/λ=0)时,由于船体前后部的水线面惯性矩与静水中相比,其数值是增加的,因而船舶的稳性也是增加的;当船中位于波峰(ξG/λ=0.5)时,由于水线面的惯性矩减少了,故船舶的稳性也随之减小。另外,从图1还可以看出,这种由船体前后部水线面惯性矩的增减引起的稳性变化,当波长等于船长时,其稳性变化量最大,随着波长的增加,其稳性变化量有减少的趋向。
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