船舶操纵第六章(1)

当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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一、横摇运动
2、减轻横摇的措施
1）调整船舶自由横摇周期 船舶自由横摇周期公式为：
TR
CB GM
式中：TR—船舶固有横摇周期(s)即自一舷横倾至 另一舷再回到初始横倾位置所需的时间；
B—船宽（m）； GM—初稳性高度（m）； C—横摇周期系数，客船为0.75~0.85；货船为
从上式可见，船在波浪中横摇的大小，除与最大波面角有 关外，主要取决于船舶本身的固有横摇周期TR与波浪周期 的 比值。
当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。
为了减轻空转现象和防止桨叶等受损，应保持桨叶 没入水中20～30%轴的螺旋桨直径，
当出现空转时，可及时调整航向和速度以减轻船舶 摇荡。
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二、顺浪或偏顺浪的危害
1、冲浪和打横 船舶位于波峰的前部时，可能被波浪加速而骑在波峰上， 类似于冲浪运动员位于波峰之前的情况，故称冲浪。 当发生冲浪时，波浪力的作用可能使船舶航向发生突 变，即发生打横现象。
5、组合危险 当船舶顺浪和偏顺浪航行时，上述各种因素和危 险现象可能同时或先后发生。
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三、顺浪或偏顺浪避免危险的方法
1、防止冲浪和打横的措施
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三、顺浪或偏顺浪避免危险的方法
2、防止巨浪连续冲击的措施
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三、顺浪或偏顺浪避免危险的方法
3、避免谐摇和大幅度横摇 当船舶自由横摇周期和遭遇周期一致时，将加大横 摇摆幅。 当遭遇周期约等于船舶自由横摇周期的一半时，将 可能发生大幅横摇。 为避免谐摇和大幅度横摇，船舶需要减速，船速 也不易过低，要确保船舶在大风浪中保持航向的 最低航速。
5、灾害性海浪
可能对船舶引起灾害的海浪称为灾害性海浪。 是一个相对的概念。
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四、船在波浪中的运动
1、船舶在波浪中的摇荡
垂荡 旋转
横摇
纵荡
纵摇
横荡
2、波浪遭遇周期 1）定义：波浪相对于运动中的船舶的周期称 为波浪遭遇周期，一般用TE表示。
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四、船在波浪中的运动
2）波浪遭遇周期的计算
相对波速：
Ve c V cos
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 船舶摇摆幅度及影响因素 第三节 纵向受浪的危害 第四节 大风浪及避台操纵方法
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第一节 船舶在波浪中的运动
一、波浪及其要素 二、波浪要素的简单估算 三、波浪的分类及其特点 四、船在波浪中的运动
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一、波浪及其要素
波浪是指水质点在重力和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圆周运动的现象。
甲板上浪与船首干舷高度、船速及相对波高 （hw / 3 /L）有关。船首干舷越低，船速越大，波高越高， 甲板3、上螺浪旋也桨越空厉转害。
为了减少甲板上浪，首先要降低船速；其次是选择 尽可能缓解摇摆的航向。
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一、顶浪或偏顶浪的危害
3、螺旋桨空转
剧烈的纵摇和垂荡会使螺旋桨的一部分或全部周期 性地露出水面，发生螺旋桨空转现象，俗称打空车。空 转时，螺旋桨效率显著下降，船速下降，螺旋桨、轴系 和船体产生很大的震动，同时使它们受到很大的冲击应 力，随时有可能受损。空船状态更容易产生空转现象。
2、横稳性降低 当船舶位于波峰时，由于排水体积减少，将使稳性 降低。 当波长为船长的1～2倍时，且波高很大，船舶可能 完全丧失稳性。
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二、顺浪或偏顺浪的危害
3、谐摇运动 当船舶自由横摇周期和遭遇周期一致时，将加大横 摇摆幅。
4、大幅度横摇 当遭遇周期约等于船舶自由横摇周期的一半时，将 可能发生大幅横摇。
减小纵摇摆幅的措施为调整船速和(或)航向。
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第三节 纵向受浪的危害
一、顶浪或偏顶浪的危害 二、顺浪或偏顺浪的危害 三、顺浪或偏顺浪避免危险的方法
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一、顶浪或偏顶浪的危害
1、拍底
在激烈的纵摇和垂荡中，当船首升起后下落而与波的 向上运动相撞击时产生的现象，称为拍底。它使船首 底部，甚至在整个首垂线后1／4船长区域和波浪表面 发生冲击，产生很大的应力，将导致首部结构的损伤。 拍底时船体发生剧烈的振动。
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三、波浪的分类及其特点
3、波浪破碎
当波浪由深海传播至浅海时，由于水深变浅，波谷 处水分子速度下降，波形向前倾倒，导致波浪破碎。 波浪破碎时约有60%的波浪能量逸出，会对船舶产 生较大的冲击小力型。船如游艇，渔船2.5-3m; 4、波浪的折射与1干00扰0-10000t的沿海近海船4-6m; 波浪折射将导5致00波00峰t级线的与远海洋岸船平6行-8。m; 波浪的相互干2扰0万将吨形以成上三的角大浪船，，或9周m期以性上的。 几个小浪后接着几个大浪。
1）船长与波长相当的时会产生剧烈的拍底。海上的波 长在80～140m之间，因此，如船长在这个范围内，则 易发生拍底。
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一、顶浪或偏顶浪的危害
2） d/L＜5%。吃水与船长之比值小时易产生拍底。一般 空船时拍底严重，2/3载以上则不易发生拍底。 3） 船速是产生拍底的重要因素，根据Lehman的研究，当 Fr处于0.14 ~0.21范围内时容易产生拍底。 3） 方形系数及棱形系数大的船，冲击力也大。U型船首比 V型船首遭受拍击的次数多，强度也大。
表征波浪特征的几何要素见图。 波高H—波形最高点与波形最低点
之间的垂直距离(m)。 波浪周期T—水质点每回转一次所
需时间(s)。 波速C—波形向前移动的速度(m/s) 波长λ—两个相邻波峰或波谷间的
水平距离(m) 波陡H/ λ— 波高与波长的比。
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二、波浪要素的简单估算
1、规则波 波数和波频率的计算：
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三、顺浪或偏顺浪避免危险的方法
4、流程图及其应用
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最大有义＝60 h w / 3 最大能量＝40 h w / 3 4
三、波浪的分类及其特点
按成因分类：风浪、海啸、潮波和船行波。 按波长分类：长波（浅水波）和短波（深水波）。 1、风浪及涌浪 海洋中的波浪主要是风浪，风区内的波称为波浪 (T<10s)，离开风区的波为涌浪(T>10s)
2、浅水区波浪 当水深h与波长λ的比即h/λ≤20时的波浪称为浅水 波。浅水波的波速 ,可c 见g浅h 水波的波速与波长 和周期无关，与水深的平方根成正比。
减小纵摇摆幅的措施为调整船速和(或)航向。 15
三、垂荡运动
1、垂荡振幅 船舶在波浪中的垂荡幅度成为垂荡振幅。一般用 垂荡位移表示。其大小与遭遇周期、船速、以及
波长与船速的比λ/L有关。
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三、垂荡运动
2、减轻垂荡的措施 船舶垂荡周期的估算公式为：
TH 2.4 d
式中：TH—船舶垂荡周期（s）； d—船舶平均吃水（m）。
k 2
2
T
2、不规则波
波列：经过一定时间的观测，将观测到的波高按从大 到小依序排列起来即为波列。
其中有1/10波的波高是平均波高的2倍，称之为最大 波高(hw/10）； 有1/3波的波高是平均波高的1.6倍，称之为三一平均 波高或有义波高(hw/3）。 人们在海上目测的波高很接近有义波高。 可以用来确定最大有义波的波长：
依上所述，为了减少拍底，应： ①保持船首吃水大于1/2满载吃水； ②避免纵摇和垂荡的谐振； ③减速，保持船速在Fn=0.1左右。
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一、顶浪或偏顶浪的危害
2、甲板上浪 打在甲板上的海水可看作是自由液面对稳性的影响，
严寒时还有结冰的危险。同时浪的作用还会使甲板设备、 上层建筑直接遭受破坏。特别是装有甲板货时，易造成 货物移动，危及船舶的安全。
2、减轻纵摇的措施
船舶自由纵摇周期
近似估算公式为： TP CP L
式中：TP——船舶纵摇周期（S）： L——船长（m）； CP——纵摇周期系数，客船为0.45～0.55， 客货船为0.54～0.64，货船为0.54～ 0.72，油船（尾机）为0.80~0.91。
纵向受浪时，由于船舶的纵摇质量惯矩和水的阻尼力 矩很大，同时纵向稳性也较大，所以在波浪的作用下 产生的纵摇摆幅比横摇的小，纵倾角一般不超过最大 波面角。
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；
2）调整波浪遭遇周期 调整航向和航速
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二、纵摇运动
1、纵摇摆幅 船舶在波浪中的纵摇幅度为纵摇摆幅。一般用纵摇 角表示，其大小与遭遇周期、船速、以及波长与船
速的比λ/L有关。
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二、纵摇运动
遭遇周期：Байду номын сангаас
TE
VE
C V cos
上式中当船速V为零 时，遭遇周期即为波 浪周期。
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四、船在波浪中的运动
3、波向角及船舶摇摆程度
4、谐摇运动及其危害
当船舶自由摇摆周期及 （或频率）近似等于遭 遇周期（或频率）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，甚至倾覆。
纵向谐摇可能产生拍底、 飞车以及船体结构强度 受损。
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第二节 船舶摇摆幅度及影响因素
一、横摇运动 二、纵摇运动 三、垂荡运动
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一、横摇运动
1、横摇摆幅 船舶在规则波中的强制横摇摆幅一般用横摇角表 示，近似计算公式为：
a0
1 (TR )2 TE
式中：a0 ——最大波面角，；
TR——船舶横摇周期（s）； TE——波浪周期（s）。
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一、横摇运动