青岛港大型船舶由大公岛至一号锚地抛锚的探析

（3）
由公式（2）（3）, 我们可以得出对应于任
意时间t的船位坐标
，
如图 2
设 m/k*ln2=a,（船舶速度减半所需的距离） 可以算出，X 轴每增加一个单位 a,Y 轴△ y 要成倍增加 a
即 （5） 其中 为流压角 n 为 x 轴上的非负实数 , 其意义为第 n 次速度减半，a 为该船速度减半的距离，其数值 可以在操船中统计数值获取，对于某一特定状态 下的船舶，a 为定值。船位
收稿日期：2019—04—08
图1
作者简介：吕锡宝，男，一级引航员
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2019年第2期
青岛远洋船员职业学院学报
Qingdao Yuan Yang Chuan Yuan Zhi Ye Xue Yuan Xue Bao
VOL.40 NO.2
船长 330 米，吃水 20.0 米的大型油轮，其 停车淌航速度在静水中衰减一半，需 2.5 海里的 距离，所以在出航道口门前三海里，就应该减速 调整船速，必要时可以停车淌航，以便使船舶出 深水航道时速度在 5.0 节左右。因为是减速运动， 必然会引起流压角逐渐增加，注意适时修正。如 需停车淌航减速，因舵效减小，根据速度的前后 差距，尽可能在停车前一次性调好，以便于操船。 根据经验，10 节船速减至 5 节时，流压角增大一 倍。如 3 度的流压角，速度减半后，将增加到 7 度， 所以我们可以提前将流压角调至 5 度，然后再停 车。
据此，在坐标系上画出船位的轨迹，假设右 舷受横向力，轨迹如图 3：
图2 ·21·
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图3
由此可以看出，船舶停车淌航后，右舷受流 的作用，作轨迹为指数函数的曲线运动。我们只 要知道特定船舶的速度衰减一半所需的距离 a， 以及船舶停车时的流压角 θ，就可以预画出船 舶停车淌航的轨迹，只要使得锚位在轨迹线上， 就可以顺利到达目的地，从而完成抛锚任务。
1 问题的提出
船舶由大小公岛连线进入深水航道，沿 283 度的航道航线，航行 7.0 海里，驶出深水航道， 再沿 270 度的计划航线，航行 2.5 海里，抵达锚地。 大型船舶在航道如何控制速度 ? 何时停车？停车 后以何种方式航行，才可以淌航抵达目的地？当 船速降低，舵的力矩不足时，整个过程船舶的轨 迹如何预计？在实践中如何正确利用船舶运动的 轨迹规律，使之有利于我们的船舶操纵？本文将 就此作探讨。
在青岛港涨潮期间，船舶在进口航道始终右 舷受流，驶离航道出口时，通过雷达观察流压角 θ=7 度，a=2.5, 船舶驶出深水航道停车淌航的轨 迹如图 4。
图4
将一号锚地锚位置于轨迹线，可得 Tanφ=1.45*tanθ=0.18 φ=10 φ 为船首向与锚位方位线的夹角 由于深水航道出口至锚位的计划航向为 270 度，预配流压差 10 度，所以船舶出深水航道时， 以 280 度的船首向，5.0 节船速停车航行，按照 船舶轨迹，即可航经锚位。 当船舶速度较低时，船舶将难于保持航向， 由于右舷受流，船舶将有向右旋转的趋势，所以 要配备一艘拖轮伴航协助，拖轮置于船尾左侧， 适时顶推，可以保持船舶航向。计划进入锚地距 离锚位 3 链，船速为 2.5 节，开始倒车，速度 1.0 节，用锚机送锚入水。抵近锚位时，可以适当向 左旋转，使船头进入锚位，即可顺利完成任务。
摘 要：大型船舶由大小公岛连线至一号锚地抛锚，是青岛港引航员面对的一个课题。为把握操 船要点，达到安全高效的目的，本文假设一定的预设条件，用数学运算的方法求导出关键公式和方法， 对船舶停车淌航的轨迹做出分析和探讨。以一艘 330 米长，吃水 20 米的大型油船为例，预计和验证在 实际操船中的实际效果。
为了方便表述，我们选择在整个操船过程都 处于涨潮阶段，一定时间内流向流速稳定。
我们建立一个显示船舶位置的平面坐标系， x 轴为船舶沿原船首向方向前进的位移，y 轴为 船舶受横向力作用时，船舶沿垂直于船首向的法 向方向的位移。如图 1。 引航员登轮速度为六节 左右，上船后，即可采取安全航速。在加速阶段， 因为船速增加，流压角也将变小，所以要适时调 整。当船舶速度稳定时，根据当日的潮汛和潮时， 大约采取 3-10 度之间的流压角，原则上要精确 调整，保证船舶航行于航道中心线上。
2019年第2期
青岛远洋船员职业学院学报
Qingdao Yuan Yang Chuan Yuan Zhi Ye Xue Yuan Xue Bao
文章编号：2095—3747（2019）-02-0020-03
VOL.40 NO.2
青岛港大型船舶由大公岛至一号 锚地抛锚的探析
吕锡宝
（青岛港引航站，山东 青岛 266011）
设船舶停车淌航时船速为 V0，那么速度降 为 1/2 时，其航行的距离，根据公式（2），我 们可以求得：
（4） 根据公式（3）（4）我们可以得出下述船位 坐标 t=0 原点 O
解得
（2）
由公式（2）可以看出，船舶速度衰减期间，
所航行的距离是时间的函数式。
假设船舶在法向上受流作用而移动的速度为
Vy，则船舶在 Y 轴方向的位移
3 船舶驶出航道的运动
当船舶以 5.0 节的速度驶出深水航道，为控 制速度，将停车淌航。船舶在 x 轴的运动方向上， 仅受水阻尼力的影响，我们可以根据牛顿第二定 律列出关系式：
解得
（1）
船舶在 x 轴的位移为 x
, 将公式（1） 代入得：
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为了更直观地绘制船位轨迹图，我们可以找 出船速每次减半所对应的船位，然后用平滑的曲 线连结各个点，即为船位的轨迹曲线。
2 船舶在深水航道的运动
首先，我们选择一条 330 米，吃水 20.0 米 的大型油船为探讨的操纵对象。由于吃水的限制， 船舶最好选择高潮前半小时进入深水航道，这样
可以在高潮时驶出航道，抵达锚地前已经来落潮。 在航道航行时，右舷船尾方向来流，出航道后右 舷船头方向来流。当然，理论上只要水深足够， 随时可以进港抛锚。
关键词：停车淌航； 流压角； 指数曲线 中图分类号：U675 文献标志码：A
引言
船舶在青岛港由大小公岛连线驶入一号锚 地，在车舵作用的情况下，其运动的轨迹基本可 以保证在预设的航线上，无论是直线航行，还是 旋转运动。在抵达锚地前的一定距离，当船舶停 车后，船舶在受流的情况下，其运动轨迹将发生 变化，由原来的直线航行，变为一条曲线。本文 通过预设一定的外界条件，用运算的方法找出船 舶停车后的淌航轨迹规律，从而指导大型船舶顺 利进入一号锚地。