船舶操縱課件--第3章 外界因素對(duì)船舶操縱的影響

1、2022-1-91第三章第三章 外界因素對(duì)船舶操縱的影響外界因素對(duì)船舶操縱的影響 船舶在航行時(shí)，可能受到淺水、受限水域、風(fēng)、流、過(guò)往船舶以及船舶在航行時(shí)，可能受到淺水、受限水域、風(fēng)、流、過(guò)往船舶以及本船首、尾波的影響，操船者應(yīng)對(duì)這些影響進(jìn)行全面正確的評(píng)估，以利本船首、尾波的影響，操船者應(yīng)對(duì)這些影響進(jìn)行全面正確的評(píng)估，以利于船舶安全航行于船舶安全航行第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響第二節(jié)第二節(jié) 流對(duì)操船的影響流對(duì)操船的影響第三節(jié)第三節(jié) 受限水域?qū)Σ俅挠绊懯芟匏驅(qū)Σ俅挠绊懙谒墓?jié)第四節(jié) 船間效應(yīng)船間效應(yīng)第五節(jié)第五節(jié) 海浪對(duì)操船的影響海浪對(duì)操船的影響2022-1-92第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)對(duì)

2、操船的影響風(fēng)對(duì)操船的影響一一 風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩二二 水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律四四 強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限簡(jiǎn)介強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限簡(jiǎn)介2022-1-93一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩1.1.風(fēng)力及風(fēng)力矩的計(jì)算公式風(fēng)力及風(fēng)力矩的計(jì)算公式作用于作用于x,yx,y軸的風(fēng)力和對(duì)重心的風(fēng)力距為：軸的風(fēng)力和對(duì)重心的風(fēng)力距為：222sincos21aaaaaBACVF相對(duì)風(fēng)舷角方向的面積投影，相對(duì)風(fēng)速風(fēng)壓力系數(shù)空氣密度其中：yxBAVCmkgaaaaa,)/226.1(32022-1-94一、風(fēng)動(dòng)

3、力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩作用于作用于x,yx,y軸的風(fēng)力和對(duì)重心的風(fēng)力距為軸的風(fēng)力和對(duì)重心的風(fēng)力距為：AaaaaaaxYNFYFXsincos2022-1-95一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩2.2.風(fēng)力系數(shù)的表達(dá)方式及其特點(diǎn)風(fēng)力系數(shù)的表達(dá)方式及其特點(diǎn)風(fēng)力系數(shù)風(fēng)力系數(shù)CaCa由船模風(fēng)洞試驗(yàn)求得，當(dāng)船模一定時(shí)，由船模風(fēng)洞試驗(yàn)求得，當(dāng)船模一定時(shí)，CaCa表示為：表示為： 風(fēng)速一定時(shí)，船模在風(fēng)洞中在不同的風(fēng)舷角下測(cè)得其受力風(fēng)速一定時(shí)，船模在風(fēng)洞中在不同的風(fēng)舷角下測(cè)得其受力FaFa，然后，然后用上式計(jì)算出用上式計(jì)算出CaCa的大小，進(jìn)而得到的大小，進(jìn)而得到CaC

4、a與風(fēng)舷角之間的函數(shù)關(guān)系。其有下與風(fēng)舷角之間的函數(shù)關(guān)系。其有下列幾種表達(dá)方式。列幾種表達(dá)方式。222sincos21aaaaaaBAVFC2022-1-96一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩（1 1）列表法）列表法將將CaCa與風(fēng)舷角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系列成表格的方式來(lái)表示，如某船的風(fēng)洞試與風(fēng)舷角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系列成表格的方式來(lái)表示，如某船的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果如下：驗(yàn)結(jié)果如下：（2 2）曲線法）曲線法將上表數(shù)據(jù)標(biāo)繪成曲線，即得風(fēng)力系數(shù)曲線圖，見(jiàn)教材將上表數(shù)據(jù)標(biāo)繪成曲線，即得風(fēng)力系數(shù)曲線圖，見(jiàn)教材P68P68。02040608090100120140160180Ca0.501.101.351

5、.301.051.001.051.301.351.200.602022-1-97一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩（3 3）近似估算法）近似估算法當(dāng)精度要求不太高的情況下，可按照下列近似公式計(jì)算：當(dāng)精度要求不太高的情況下，可按照下列近似公式計(jì)算：6cos133. 04cos367. 02cos142. 0142. 16cos117. 04cos25. 02cos083. 0200. 16cos175. 04cos35. 02cos05. 0325. 1對(duì)于客船：對(duì)于油輪：對(duì)于一般貨船：aaaCCC2022-1-98一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩（4 4）

6、風(fēng)力系數(shù)的特點(diǎn)）風(fēng)力系數(shù)的特點(diǎn)a. a. 當(dāng)當(dāng)0 0或或180180時(shí)，時(shí)，CaCa最小最小b. b. 當(dāng)當(dāng)30304040或或140140160160時(shí)時(shí), Ca, Ca最大最大c. c. 船型不同，船型不同，CaCa曲線分布也不相同。曲線分布也不相同。2022-1-99一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩3.3.風(fēng)力作用中心風(fēng)力作用中心一般用無(wú)因次量一般用無(wú)因次量a/La/L表示，其大小也是風(fēng)舷角的函數(shù)：表示，其大小也是風(fēng)舷角的函數(shù)：（1 1）曲線法）曲線法 見(jiàn)見(jiàn)P68P68（2 2）近似估算法）近似估算法風(fēng)力作用中心的特點(diǎn)：風(fēng)力作用中心的特點(diǎn)： a/La/L基本是風(fēng)舷角的

7、線性函數(shù)基本是風(fēng)舷角的線性函數(shù) 側(cè)面積在縱向分布決定了風(fēng)力作用中心的位置。側(cè)面積在縱向分布決定了風(fēng)力作用中心的位置。fLa0023. 0291. 0La2022-1-910一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩4.4.風(fēng)力角與風(fēng)舷角的關(guān)系風(fēng)力角與風(fēng)舷角的關(guān)系風(fēng)力角一般用風(fēng)力角一般用表示，其大小也是風(fēng)舷角的函數(shù)：表示，其大小也是風(fēng)舷角的函數(shù)：（1 1）曲線法）曲線法 見(jiàn)見(jiàn)P68P68（2 2）近似估算法）近似估算法風(fēng)力角的特點(diǎn)：風(fēng)力角的特點(diǎn)：a. a. 風(fēng)舷角越大，風(fēng)力角也越大；風(fēng)舷角越大，風(fēng)力角也越大；b. b. 除風(fēng)舷角除風(fēng)舷角0 0和和180180之外，風(fēng)力角之外，風(fēng)力角均大

8、于風(fēng)舷角均大于風(fēng)舷角。 f9090180. 090115. 013）（）（2022-1-911一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩5.5.風(fēng)力系數(shù)及風(fēng)力矩系數(shù)的其它表達(dá)方式風(fēng)力系數(shù)及風(fēng)力矩系數(shù)的其它表達(dá)方式將風(fēng)力將風(fēng)力FaFa分解為分解為XaXa和和YaYa，力矩為，力矩為NaNa，則得到三個(gè)系數(shù)：，則得到三個(gè)系數(shù)：LBVXCBVYCAVXCaaaaaNaaaaayaaaaax2222121212022-1-912一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩一、風(fēng)動(dòng)力與風(fēng)動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩6.6.船舶受風(fēng)面積的估算船舶受風(fēng)面積的估算 一般情況下，船舶正面和側(cè)面受風(fēng)面積應(yīng)從船舶資料中查找。如果一般情況下

9、，船舶正面和側(cè)面受風(fēng)面積應(yīng)從船舶資料中查找。如果船舶資料不全或無(wú)資料可查，在精度要求不高的情況下，可通過(guò)近似計(jì)船舶資料不全或無(wú)資料可查，在精度要求不高的情況下，可通過(guò)近似計(jì)算求得：算求得： AaAaC1B2C1B2 Ba BaC2L2C2L2C1, C2C1, C2與船型有關(guān)，見(jiàn)與船型有關(guān)，見(jiàn)P67P672022-1-913二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩 水動(dòng)力是由于船舶對(duì)水有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的水對(duì)船舶的作用力，其水動(dòng)力是由于船舶對(duì)水有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的水對(duì)船舶的作用力，其大小與船速、漂角等因素有關(guān)。與風(fēng)力的表達(dá)方式相似，水動(dòng)力可由下大小與船速、漂角等因素有關(guān)。與風(fēng)力的表達(dá)方

10、式相似，水動(dòng)力可由下式表示：式表示：1.1.水動(dòng)力及水動(dòng)力距的計(jì)算公式水動(dòng)力及水動(dòng)力距的計(jì)算公式作用于作用于x, yx, y軸的水動(dòng)力和對(duì)重心的水動(dòng)力距為：軸的水動(dòng)力和對(duì)重心的水動(dòng)力距為：LdCVFWWW221wwwwwwwxYNFYFXsincos2022-1-914二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩2.2.水動(dòng)力系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)方式水動(dòng)力系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)方式 水動(dòng)力系數(shù)水動(dòng)力系數(shù)CwCw由船模循環(huán)水槽試驗(yàn)求得，當(dāng)船型一定時(shí)，由船模循環(huán)水槽試驗(yàn)求得，當(dāng)船型一定時(shí)，CwCw表示為：表示為： 相對(duì)流速一定時(shí)，船模在循環(huán)水槽中在不同的漂角下測(cè)得其受力相對(duì)流速一定時(shí)，船模在循環(huán)水槽中在

11、不同的漂角下測(cè)得其受力FwFw，然后用上式計(jì)算出然后用上式計(jì)算出CwCw的大小，進(jìn)而得到的大小，進(jìn)而得到CwCw與漂角之間的函數(shù)關(guān)系。其有與漂角之間的函數(shù)關(guān)系。其有下列幾種表達(dá)方式。下列幾種表達(dá)方式。LdCVFCWWwW2212022-1-915二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩1 1）. .列表法列表法將將CwCw與漂角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系列成表格的方式來(lái)表示，如某船的循環(huán)水槽與漂角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系列成表格的方式來(lái)表示，如某船的循環(huán)水槽的深水試驗(yàn)結(jié)果如下：的深水試驗(yàn)結(jié)果如下：2 2）. .曲線法曲線法 將上表數(shù)據(jù)標(biāo)繪成曲線，即得水動(dòng)力系數(shù)曲線圖，見(jiàn)教材將上表數(shù)據(jù)標(biāo)繪成曲線，即得水動(dòng)

12、力系數(shù)曲線圖，見(jiàn)教材P62P623.3.水動(dòng)力作用中心與漂角之間的關(guān)系水動(dòng)力作用中心與漂角之間的關(guān)系02040608090100120140160180Cw0.90.90.2)(fLaw2022-1-916二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩水動(dòng)力作用中心一般用無(wú)因次量水動(dòng)力作用中心一般用無(wú)因次量aw/Law/L表示，其大小也是漂角的函數(shù)：表示，其大小也是漂角的函數(shù)：1).曲線表示法見(jiàn)曲線表示法見(jiàn)P632).2).水動(dòng)力作用中心的特點(diǎn)水動(dòng)力作用中心的特點(diǎn) a aw w/L/L隨著漂角的增大而增大；隨著漂角的增大而增大； 一般一般a aw w

13、/L/L值為值為0/25-0.750/25-0.75之間；之間； 尾傾越大，尾傾越大，a aw w/L/L值越大。值越大。4.4.水動(dòng)力角與漂角之間的關(guān)系水動(dòng)力角與漂角之間的關(guān)系 水動(dòng)力角一般用水動(dòng)力角一般用表示，其大小也是漂角的函數(shù)：表示，其大小也是漂角的函數(shù)： 由于船體水下側(cè)面積形狀沿由于船體水下側(cè)面積形狀沿x x軸方向變化不大，因此，軸方向變化不大，因此，較集中在較集中在9090度附近。度附近。)(f2022-1-917二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩二、水動(dòng)力與水動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩5.5.水動(dòng)力系數(shù)及水動(dòng)力距系數(shù)的其它表達(dá)方式水動(dòng)力系數(shù)及水動(dòng)力距系數(shù)的其它表達(dá)方式將風(fēng)力將風(fēng)力FwFw分解為分解為X

14、wXw和和YwYw，力矩為，力矩為NwNw，則得到三個(gè)系數(shù)：，則得到三個(gè)系數(shù)： dLVXCLdVYCLdVXCWWWNWWWyWWWx22222121212022-1-918三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律1.風(fēng)中偏轉(zhuǎn)分析方法風(fēng)中偏轉(zhuǎn)分析方法分析船舶風(fēng)中偏轉(zhuǎn)規(guī)律必須知道以下條件：分析船舶風(fēng)中偏轉(zhuǎn)規(guī)律必須知道以下條件：船舶本身?xiàng)l件：船舶本身?xiàng)l件：上層建筑形狀、面積、船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（系泊、錨泊或航行）、水下側(cè)面上層建筑形狀、面積、船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（系泊、錨泊或航行）、水下側(cè)面積形狀等。積形狀等。外界條件：外界條件：風(fēng)向、風(fēng)速、相對(duì)流速、相對(duì)流向、水深等。風(fēng)向、風(fēng)速、相對(duì)流速、相對(duì)流向、水深

15、等。綜合上述條件，我們可以得出轉(zhuǎn)船合外力距的大小及其方向，進(jìn)而可以綜合上述條件，我們可以得出轉(zhuǎn)船合外力距的大小及其方向，進(jìn)而可以判斷船舶的偏轉(zhuǎn)方向。判斷船舶的偏轉(zhuǎn)方向。2022-1-919三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律（1 1）重心、風(fēng)力作用中心和水動(dòng)力作用中心的確定）重心、風(fēng)力作用中心和水動(dòng)力作用中心的確定 重心、風(fēng)力作用中心和水動(dòng)力作用中心三者的位置決定了合外力距重心、風(fēng)力作用中心和水動(dòng)力作用中心三者的位置決定了合外力距的方向，進(jìn)而決定了船舶的偏轉(zhuǎn)方向，因此，我們首先必須知道三者之的方向，進(jìn)而決定了船舶的偏轉(zhuǎn)方向，因此，我們首先必須知道三者之間的關(guān)系。間的關(guān)系。船舶重心船舶

16、重心G: G: 一般在船中稍后。一般在船中稍后。風(fēng)力作用中心風(fēng)力作用中心A A： 正橫前來(lái)風(fēng)，在正橫前來(lái)風(fēng)，在G G之前；之前； 正橫來(lái)風(fēng)，在正橫來(lái)風(fēng)，在G G附近；附近； 正橫后來(lái)風(fēng)，在正橫后來(lái)風(fēng)，在G G之后。之后。水動(dòng)力作用中心水動(dòng)力作用中心W W：船舶前進(jìn)時(shí)，在：船舶前進(jìn)時(shí)，在G G之前；之前； 船舶橫移時(shí)，在船舶橫移時(shí)，在G G附近；附近； 船舶后退時(shí)，在船舶后退時(shí)，在G G之后。之后。（2 2）合外力距的方向確定）合外力距的方向確定 根據(jù)根據(jù)NaNa和和NwNw的代數(shù)和來(lái)確定。的代數(shù)和來(lái)確定。2022-1-920三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律2.2.船舶靜止中受風(fēng)偏

17、轉(zhuǎn)規(guī)律船舶靜止中受風(fēng)偏轉(zhuǎn)規(guī)律（1 1）正橫前來(lái)風(fēng)（）正橫前來(lái)風(fēng)（909090） 靜止中的船舶在風(fēng)力靜止中的船舶在風(fēng)力FaFa的作用下，使船舶以的作用下，使船舶以一定的船速一定的船速V V，某一漂角，某一漂角向下風(fēng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生向下風(fēng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生水動(dòng)力水動(dòng)力FwFw。這時(shí)，。這時(shí)，A A在在G G之后，之后，W W在在G G之前，合外力矩之前，合外力矩為為NaNaNwNw，在其作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角角速度，使船，在其作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角角速度，使船尾向下風(fēng)旋轉(zhuǎn)。尾向下風(fēng)旋轉(zhuǎn)。 隨著船舶的轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著船舶的轉(zhuǎn)動(dòng)，A A點(diǎn)和點(diǎn)和W W點(diǎn)都向點(diǎn)都向G G點(diǎn)靠攏，點(diǎn)靠攏，當(dāng)船舶轉(zhuǎn)為橫風(fēng)附近時(shí)，當(dāng)船舶轉(zhuǎn)為橫風(fēng)附

18、近時(shí)，A A點(diǎn)、點(diǎn)、W W點(diǎn)、和點(diǎn)、和G G點(diǎn)重合，合點(diǎn)重合，合外力距外力距NaNaNwNw0 0。當(dāng)。當(dāng)FaFaFwFw時(shí)，船舶將以正橫附近時(shí)，船舶將以正橫附近受風(fēng)勻速向下風(fēng)漂移。受風(fēng)勻速向下風(fēng)漂移。2022-1-922三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律（3 3）偏轉(zhuǎn)規(guī)律結(jié)論）偏轉(zhuǎn)規(guī)律結(jié)論 船舶靜止中受風(fēng)時(shí)，無(wú)論是正橫前來(lái)風(fēng)還是正衡后來(lái)風(fēng)，船舶都將船舶靜止中受風(fēng)時(shí)，無(wú)論是正橫前來(lái)風(fēng)還是正衡后來(lái)風(fēng)，船舶都將轉(zhuǎn)向正橫附近受風(fēng)，最終將勻速向下風(fēng)飄移。轉(zhuǎn)向正橫附近受風(fēng)，最終將勻速向下風(fēng)飄移。2022-1-923三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律（4 4）靜止中受風(fēng)船舶向下風(fēng)漂

19、移速度）靜止中受風(fēng)船舶向下風(fēng)漂移速度根據(jù)上述結(jié)論，船舶受橫風(fēng)勻速向下風(fēng)漂移時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方程為：根據(jù)上述結(jié)論，船舶受橫風(fēng)勻速向下風(fēng)漂移時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方程為：aawawaawwaaawwaaaawaVLdBCCVLdCBCLdCBCVYYrvmm041. 0, 4 . 1/900012. 0/2121022則時(shí)，在設(shè)經(jīng)過(guò)整理得：則：2022-1-924三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：超大型船舶空載時(shí)超大型船舶空載時(shí)BaBa/Ld=1.8,Vy=1/20Va/Ld=1.8,Vy=1/20Va；滿載時(shí)；滿載時(shí)BaBa/Ld=0.8,Vy=1/30Va;/Ld=0.8,Vy=

20、1/30Va;2022-1-925三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律3.3.船舶前進(jìn)中受風(fēng)偏轉(zhuǎn)規(guī)律船舶前進(jìn)中受風(fēng)偏轉(zhuǎn)規(guī)律（1 1）正橫前來(lái)風(fēng)（）正橫前來(lái)風(fēng)（90NaNa時(shí)，船首向受風(fēng)偏轉(zhuǎn)（逆風(fēng)偏轉(zhuǎn)）時(shí)，船首向受風(fēng)偏轉(zhuǎn)（逆風(fēng)偏轉(zhuǎn)）當(dāng)當(dāng)NwNwNa9090） 船舶有前進(jìn)速度船舶有前進(jìn)速度，在風(fēng)力，在風(fēng)力FaFa的作用下，使船舶以一定船速的作用下，使船舶以一定船速V V，某，某一漂角一漂角向下風(fēng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生水動(dòng)力向下風(fēng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生水動(dòng)力FwFw。這時(shí)，。這時(shí)，A A在在G G之后，之后，W W在在G G之前，之前，其合外力距為其合外力距為NwNwNaNa，在其作用下，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角加速

21、度，使船首向上，在其作用下，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角加速度，使船首向上風(fēng)偏轉(zhuǎn)。風(fēng)偏轉(zhuǎn)。2022-1-928三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律（3 3）偏轉(zhuǎn)規(guī)律結(jié)論）偏轉(zhuǎn)規(guī)律結(jié)論正橫前來(lái)風(fēng)：正橫前來(lái)風(fēng)：空載、慢速、尾傾、船首受風(fēng)面積大時(shí)，船首多數(shù)為順風(fēng)偏轉(zhuǎn)；空載、慢速、尾傾、船首受風(fēng)面積大時(shí)，船首多數(shù)為順風(fēng)偏轉(zhuǎn)；反之，滿載、快速、首傾、船尾受風(fēng)面積大時(shí)，船首多數(shù)為逆風(fēng)偏轉(zhuǎn)，反之，滿載、快速、首傾、船尾受風(fēng)面積大時(shí)，船首多數(shù)為逆風(fēng)偏轉(zhuǎn)，或稱為或稱為“首找風(fēng)首找風(fēng)”或或“首迎風(fēng)首迎風(fēng)”。正橫后來(lái)風(fēng)正橫后來(lái)風(fēng)船首向上風(fēng)偏轉(zhuǎn)。船首向上風(fēng)偏轉(zhuǎn)。2022-1-929三三 風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的規(guī)律風(fēng)致偏轉(zhuǎn)和漂移的

22、規(guī)律4.4.船舶后退中受風(fēng)偏轉(zhuǎn)規(guī)律船舶后退中受風(fēng)偏轉(zhuǎn)規(guī)律正橫前來(lái)風(fēng)分析正橫前來(lái)風(fēng)分析正橫后來(lái)風(fēng)分析正橫后來(lái)風(fēng)分析偏轉(zhuǎn)規(guī)律結(jié)論偏轉(zhuǎn)規(guī)律結(jié)論2022-1-930四四 強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限簡(jiǎn)介強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限簡(jiǎn)介1.1.航行中的風(fēng)壓差角航行中的風(fēng)壓差角 船舶航行中，若風(fēng)舷角船舶航行中，若風(fēng)舷角不為不為0 0或或180180，則在風(fēng)力的作用下，船舶做，則在風(fēng)力的作用下，船舶做下風(fēng)漂移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為：下風(fēng)漂移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為： 假定操舵可以使船舶在風(fēng)中保持航向，在合外力和合外力距為假定操舵可以使船舶在風(fēng)中保持航向，在合外力和合外力距為0 0時(shí)，時(shí)，船舶只有勻速平移運(yùn)動(dòng)，而沒(méi)有旋轉(zhuǎn)運(yùn)

23、動(dòng)，即船舶只有勻速平移運(yùn)動(dòng)，而沒(méi)有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即r=0, u=r=0, u=常量，常量，v v常常量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：NNNrJIYYYvrummTXYXvrummazzayax)()()(VeLdBua14. 0097. 02022-1-931四四 強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限簡(jiǎn)介強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限簡(jiǎn)介 由此可見(jiàn)，在風(fēng)速一定的情況下，船速由此可見(jiàn)，在風(fēng)速一定的情況下，船速u u越大，船舶向下風(fēng)橫向漂越大，船舶向下風(fēng)橫向漂移速度越小，反之，船速移速度越小，反之，船速u u越小，船舶向下風(fēng)橫向漂移速度越大，則，越小，船舶向下風(fēng)橫向漂移速度越大，則，船舶風(fēng)中航行時(shí)的風(fēng)壓差角為：船舶風(fēng)中航行

24、時(shí)的風(fēng)壓差角為：vtg12022-1-932四四 強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限簡(jiǎn)介強(qiáng)風(fēng)中操船的保向界限簡(jiǎn)介2.2.船舶風(fēng)中航行保向界限船舶風(fēng)中航行保向界限由上圖可見(jiàn)，合外力距為：由上圖可見(jiàn)，合外力距為： 在一定的風(fēng)速和風(fēng)舷角的情況下，船舶水動(dòng)力距和舵產(chǎn)生的力矩能在一定的風(fēng)速和風(fēng)舷角的情況下，船舶水動(dòng)力距和舵產(chǎn)生的力矩能夠克服風(fēng)產(chǎn)生的力矩。隨著風(fēng)力的增大，風(fēng)力距也增大，需要增大舵角夠克服風(fēng)產(chǎn)生的力矩。隨著風(fēng)力的增大，風(fēng)力距也增大，需要增大舵角來(lái)增加舵力矩，水動(dòng)力距與船速的大小有關(guān)。當(dāng)風(fēng)力超過(guò)某一值時(shí)，舵來(lái)增加舵力矩，水動(dòng)力距與船速的大小有關(guān)。當(dāng)風(fēng)力超過(guò)某一值時(shí)，舵力矩到達(dá)最大，船舶水動(dòng)力距和舵產(chǎn)生的力矩

25、已經(jīng)不能克服風(fēng)力矩。這力矩到達(dá)最大，船舶水動(dòng)力距和舵產(chǎn)生的力矩已經(jīng)不能克服風(fēng)力矩。這個(gè)界限稱為船舶風(fēng)中保向界限。個(gè)界限稱為船舶風(fēng)中保向界限。NNNN2022-1-933第二節(jié)第二節(jié) 流對(duì)操船的影響流對(duì)操船的影響一一 流對(duì)航速、沖程的影響流對(duì)航速、沖程的影響二二 流對(duì)旋回、航效的影響流對(duì)旋回、航效的影響2022-1-934一一 流對(duì)航速、沖程的影響流對(duì)航速、沖程的影響1.1.順流時(shí)，船舶對(duì)地的速度為：順流時(shí)，船舶對(duì)地的速度為： V Vu uVcVc2.2.頂流時(shí)，船舶對(duì)地的速度為：頂流時(shí)，船舶對(duì)地的速度為： V=uV=uVcVc3.u3.u與流速成某一角度時(shí)，船舶對(duì)地的速度為：與流速成某一角度時(shí)

26、，船舶對(duì)地的速度為：cVuV2022-1-935二二 流對(duì)旋回、航效的影響流對(duì)旋回、航效的影響1.1.流對(duì)航效的影響流對(duì)航效的影響 根據(jù)舵速的定義，舵速是舵相對(duì)于水的速度。由于舵與船體同時(shí)隨根據(jù)舵速的定義，舵速是舵相對(duì)于水的速度。由于舵與船體同時(shí)隨流漂移，舵相對(duì)于水的速度與沒(méi)有流時(shí)相同，因此，舵力和舵力轉(zhuǎn)船力流漂移，舵相對(duì)于水的速度與沒(méi)有流時(shí)相同，因此，舵力和舵力轉(zhuǎn)船力矩沒(méi)有變化。矩沒(méi)有變化。 根據(jù)舵效的定義，它與距離有關(guān)，頂流可以使船舶轉(zhuǎn)過(guò)同樣角度的根據(jù)舵效的定義，它與距離有關(guān)，頂流可以使船舶轉(zhuǎn)過(guò)同樣角度的距離比順流時(shí)小，或在同樣距離內(nèi)頂流比順流轉(zhuǎn)過(guò)的角度大。距離比順流時(shí)小，或在同樣距離內(nèi)頂

27、流比順流轉(zhuǎn)過(guò)的角度大。因此，頂流比順流舵效好。因此，頂流比順流舵效好。2022-1-936二二 流對(duì)旋回、航效的影響流對(duì)旋回、航效的影響2.2.流對(duì)旋回的影響流對(duì)旋回的影響 根據(jù)以上分析，船舶在有流水域中旋回時(shí)，由于船舶整體有漂移，根據(jù)以上分析，船舶在有流水域中旋回時(shí)，由于船舶整體有漂移，其對(duì)地的旋回圈大小在流的方向上按時(shí)間比例拉長(zhǎng)或縮短了一定的距離，其對(duì)地的旋回圈大小在流的方向上按時(shí)間比例拉長(zhǎng)或縮短了一定的距離，也就是在旋回過(guò)程中船舶順流漂移的距離。也就是在旋回過(guò)程中船舶順流漂移的距離。2022-1-937第三節(jié)第三節(jié) 受限水域?qū)Σ俅挠绊懯芟匏驅(qū)Σ俅挠绊懸灰?淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)

28、船舶操縱的影響二二 岸壁效應(yīng)岸壁效應(yīng)三三 淺水域航行時(shí)的富余水深淺水域航行時(shí)的富余水深2022-1-938一一 淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)船舶操縱的影響1.1.淺水對(duì)船速的影響淺水對(duì)船速的影響（1 1）淺水對(duì)附加質(zhì)量的影響）淺水對(duì)附加質(zhì)量的影響在深水中，附加質(zhì)量一般為：在深水中，附加質(zhì)量一般為：mxmx0.070.070.1m0.1mmymy0.750.751.0m1.0m在淺水中附加質(zhì)量較深水中有所增大。在淺水中附加質(zhì)量較深水中有所增大。2022-1-939一一 淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)船舶操縱的影響（2 2）淺水對(duì)水動(dòng)力的影響）淺水對(duì)水動(dòng)力的影響淺水中水動(dòng)力比深水中有所增大，如圖淺水中水

29、動(dòng)力比深水中有所增大，如圖 這時(shí)由于三維流場(chǎng)變?yōu)槎S流場(chǎng)，導(dǎo)致流速增加的緣故。除此之外，這時(shí)由于三維流場(chǎng)變?yōu)槎S流場(chǎng)，導(dǎo)致流速增加的緣故。除此之外，船舶在淺水中會(huì)發(fā)生下列現(xiàn)象：船體下沉、縱傾增大、興波增強(qiáng)、流速船舶在淺水中會(huì)發(fā)生下列現(xiàn)象：船體下沉、縱傾增大、興波增強(qiáng)、流速加快（相對(duì)流速）等現(xiàn)象。加快（相對(duì)流速）等現(xiàn)象。綜上所述，淺水導(dǎo)致船速下降。綜上所述，淺水導(dǎo)致船速下降。2022-1-940一一 淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)船舶操縱的影響2. 2. 淺水對(duì)船體下沉和縱傾變化的影響淺水對(duì)船體下沉和縱傾變化的影響 船舶在海上航行，船體周圍由靜水壓變?yōu)閯?dòng)水壓，則會(huì)導(dǎo)致船體浮船舶在海上航行，船體周圍由

30、靜水壓變?yōu)閯?dòng)水壓，則會(huì)導(dǎo)致船體浮態(tài)的變化。態(tài)的變化。（1 1）深水中船體下沉與縱傾）深水中船體下沉與縱傾船舶航行中，由于動(dòng)水壓，使船體下沉，由于壓力縱向分布不同，使船船舶航行中，由于動(dòng)水壓，使船體下沉，由于壓力縱向分布不同，使船首尾下沉量不同，而產(chǎn)生縱傾。首尾下沉量不同，而產(chǎn)生縱傾。2022-1-941一一 淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)船舶操縱的影響 對(duì)于中低速船舶（如一般商船），對(duì)于中低速船舶（如一般商船），V V較小，較小，L L較大，船舶航行時(shí)首尾較大，船舶航行時(shí)首尾均有下沉現(xiàn)象。一般首下沉大于尾下沉。即靜態(tài)吃水差為均有下沉現(xiàn)象。一般首下沉大于尾下沉。即靜態(tài)吃水差為0 0時(shí)，航行時(shí)時(shí)，航行

31、時(shí)將呈現(xiàn)首傾現(xiàn)象。將呈現(xiàn)首傾現(xiàn)象。 對(duì)于高速船舶，對(duì)于高速船舶，V V較大，船舶航行時(shí)，隨著船速的提高，首下沉量較大，船舶航行時(shí)，隨著船速的提高，首下沉量達(dá)到最大值后，開(kāi)始呈現(xiàn)上浮。而尾下沉量先是增大，達(dá)到最大值后逐達(dá)到最大值后，開(kāi)始呈現(xiàn)上浮。而尾下沉量先是增大，達(dá)到最大值后逐漸減小，船體將呈現(xiàn)尾傾現(xiàn)象。漸減小，船體將呈現(xiàn)尾傾現(xiàn)象。2022-1-942一一 淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)船舶操縱的影響（2 2）淺水中船體下沉與縱傾）淺水中船體下沉與縱傾 船舶從深水進(jìn)入淺水后，由于三維水流變?yōu)槎S水流，船體周圍的船舶從深水進(jìn)入淺水后，由于三維水流變?yōu)槎S水流，船體周圍的流速相對(duì)加快，船體周圍的壓力分

32、布比深水中有較大的變化，水深流速相對(duì)加快，船體周圍的壓力分布比深水中有較大的變化，水深越淺，縱向壓力分變化大，興波也越大，船速越高，縱向壓力分變?cè)綔\，縱向壓力分變化大，興波也越大，船速越高，縱向壓力分變化大，興波也越大。則船體會(huì)加劇下沉和縱傾。化大，興波也越大。則船體會(huì)加劇下沉和縱傾。由上圖可見(jiàn)：由上圖可見(jiàn)： 在淺水中，低速時(shí)船體就開(kāi)始下沉；在淺水中，低速時(shí)船體就開(kāi)始下沉； 在淺水中，低速時(shí)首傾比深水中大；在淺水中，低速時(shí)首傾比深水中大； 水深越小，達(dá)到最大首傾的船速越低，也就是說(shuō)，淺水中船首開(kāi)水深越小，達(dá)到最大首傾的船速越低，也就是說(shuō)，淺水中船首開(kāi)始時(shí)的船速比深水中低。始時(shí)的船速比深水中低。

33、在實(shí)際工作中，有一些經(jīng)驗(yàn)公式可以利用；還可以查閱一些經(jīng)典曲線。在實(shí)際工作中，有一些經(jīng)驗(yàn)公式可以利用；還可以查閱一些經(jīng)典曲線。2022-1-943一一 淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)船舶操縱的影響3.3.淺水對(duì)操縱性的影響淺水對(duì)操縱性的影響（1 1）淺水對(duì)接附加慣性矩的影響（）淺水對(duì)接附加慣性矩的影響（2 2）淺水對(duì)水動(dòng)力距系數(shù)的影響）淺水對(duì)水動(dòng)力距系數(shù)的影響 由上兩圖可見(jiàn)：船舶在淺水中，附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和水動(dòng)力距都隨著水由上兩圖可見(jiàn)：船舶在淺水中，附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和水動(dòng)力距都隨著水深的變淺而增大。這說(shuō)明船舶在淺水中阻尼力矩比深水中大，船舶不易深的變淺而增大。這說(shuō)明船舶在淺水中阻尼力矩比深水中大，船舶不易轉(zhuǎn)

34、動(dòng)，或轉(zhuǎn)動(dòng)之后不易控制。轉(zhuǎn)動(dòng)，或轉(zhuǎn)動(dòng)之后不易控制。2022-1-944一一 淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)船舶操縱的影響（3 3）淺水對(duì)舵力的影響）淺水對(duì)舵力的影響 試驗(yàn)表明：在一定水深范圍內(nèi)，舵的轉(zhuǎn)船力矩試驗(yàn)表明：在一定水深范圍內(nèi)，舵的轉(zhuǎn)船力矩NRNR隨著水深的減小而隨著水深的減小而降低，例如：某船在降低，例如：某船在H/dH/d1.651.65時(shí)，其舵力轉(zhuǎn)船力矩僅為深水中的時(shí)，其舵力轉(zhuǎn)船力矩僅為深水中的7070。（4 4）淺水對(duì)旋回性的影響）淺水對(duì)旋回性的影響 由于淺水中，舵力轉(zhuǎn)船力矩減小，而旋回阻尼力矩增大，因此，由于淺水中，舵力轉(zhuǎn)船力矩減小，而旋回阻尼力矩增大，因此，K K指數(shù)（指數(shù)（K

35、KC/NC/N）減小，旋回性能下降，旋回圈增大。）減小，旋回性能下降，旋回圈增大。一般情況下：一般情況下：H/dH/d2.02.0時(shí)，旋回直徑急劇增大時(shí)，旋回直徑急劇增大 H/dH/d2.02.0時(shí)，旋回直徑為深水中的時(shí)，旋回直徑為深水中的1.8倍倍2022-1-945一一 淺水對(duì)船舶操縱的影響淺水對(duì)船舶操縱的影響（5 5）淺水對(duì)航向穩(wěn)定性的影響）淺水對(duì)航向穩(wěn)定性的影響 由螺旋試驗(yàn)表明，淺水中不穩(wěn)定滯后環(huán)明顯比深水中小。這些都說(shuō)由螺旋試驗(yàn)表明，淺水中不穩(wěn)定滯后環(huán)明顯比深水中小。這些都說(shuō)明淺水中船舶航向穩(wěn)定性比在深水中好。這是由于淺水中船舶旋回阻尼明淺水中船舶航向穩(wěn)定性比在深水

36、中好。這是由于淺水中船舶旋回阻尼力矩比深水中大的緣故。力矩比深水中大的緣故。（6 6）淺水對(duì)沖程的影響）淺水對(duì)沖程的影響 淺水中，由于船舶阻力增加，船體下沉，興波增大，因此，淺水中淺水中，由于船舶阻力增加，船體下沉，興波增大，因此，淺水中沖程比深水中小。特別是高速船在淺水中停車后，其速度衰減得特別快。沖程比深水中小。特別是高速船在淺水中停車后，其速度衰減得特別快。2022-1-946二二 岸壁效應(yīng)岸壁效應(yīng)1.1.岸推的概念岸推的概念 當(dāng)船舶埃狹水道中航行時(shí)，如果一舷靠岸距離太近，該舷相對(duì)流速當(dāng)船舶埃狹水道中航行時(shí)，如果一舷靠岸距離太近，該舷相對(duì)流速的加快，將受到岸壁一側(cè)橫向力的作用，這個(gè)橫向力

37、稱為的加快，將受到岸壁一側(cè)橫向力的作用，這個(gè)橫向力稱為“岸吸力岸吸力”。簡(jiǎn)稱為岸吸現(xiàn)象；同時(shí)，如果岸吸力不是作用在船舶的重心處，則船首簡(jiǎn)稱為岸吸現(xiàn)象；同時(shí)，如果岸吸力不是作用在船舶的重心處，則船首還受到推離岸壁的力矩的作用，該力矩稱為還受到推離岸壁的力矩的作用，該力矩稱為“岸推力矩岸推力矩”，簡(jiǎn)稱岸推現(xiàn)，簡(jiǎn)稱岸推現(xiàn)象。岸吸現(xiàn)象和岸推現(xiàn)象合稱為象。岸吸現(xiàn)象和岸推現(xiàn)象合稱為“岸壁效應(yīng)岸壁效應(yīng)”。2022-1-947二二 岸壁效應(yīng)岸壁效應(yīng)2.2.岸吸力與岸推力矩岸吸力與岸推力矩）（式中系數(shù)查圖7519421PaYNLdaVCYsswsws2022-1-948二二 岸壁效應(yīng)岸壁效應(yīng)3.3.影響岸壁效應(yīng)

38、的因素影響岸壁效應(yīng)的因素 （1 1）試驗(yàn)表明：岸壁效應(yīng)與下列因素有關(guān)：）試驗(yàn)表明：岸壁效應(yīng)與下列因素有關(guān)：（2 2）靠岸越近，效應(yīng)越大，過(guò)于靠近，難以保向；）靠岸越近，效應(yīng)越大，過(guò)于靠近，難以保向；（3 3）航道越窄，效應(yīng)越大；航道越窄，效應(yīng)越大；（4 4）船速越高，效應(yīng)越大；船速越高，效應(yīng)越大；（5 5）水深越淺，效應(yīng)越明顯；）水深越淺，效應(yīng)越明顯；（6 6）方形系數(shù)越大，效應(yīng)越明顯，超大型船舶較一般船舶保向舵角要）方形系數(shù)越大，效應(yīng)越明顯，超大型船舶較一般船舶保向舵角要大。大。 2022-1-949三、淺水域航行時(shí)的富余水深三、淺水域航行時(shí)的富余水深 淺水域操船，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)舵效極度降低甚至

39、無(wú)舵效，即不能自力操淺水域操船，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)舵效極度降低甚至無(wú)舵效，即不能自力操縱的局面；橫移阻力因水淺而過(guò)分增大，不得不依賴多艘拖輪支援；淺縱的局面；橫移阻力因水淺而過(guò)分增大，不得不依賴多艘拖輪支援；淺水域航行中船體進(jìn)一步下沉?xí)＜按w、舵和推進(jìn)器的安全，甚至危及水域航行中船體進(jìn)一步下沉?xí)＜按w、舵和推進(jìn)器的安全，甚至危及主機(jī)的正常工作。因此，在淺水域中為保證船舶安全航行，應(yīng)使水深超主機(jī)的正常工作。因此，在淺水域中為保證船舶安全航行，應(yīng)使水深超過(guò)實(shí)際吃水，過(guò)實(shí)際吃水， 并保有一定安全余量，這余量通常稱之為富余水深并保有一定安全余量，這余量通常稱之為富余水深（under keel cleara

40、nceunder keel clearance：UKCUKC）。）。富余水深如圖富余水深如圖3 3一一3838所示。所示。 富余水深可由下式求出：富余水深可由下式求出： 富余水深海圖水深十當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)爻备咭淮办o止時(shí)的吃水富余水深海圖水深十當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)爻备咭淮办o止時(shí)的吃水2022-1-950三、淺水域航行時(shí)的富余水深三、淺水域航行時(shí)的富余水深1 1確定富余水深應(yīng)考慮的主要因素確定富余水深應(yīng)考慮的主要因素 1 1）船體下沉和縱傾變化，淺水域尤應(yīng)注意首沉量。）船體下沉和縱傾變化，淺水域尤應(yīng)注意首沉量。2 2）船體在波浪中的搖蕩，包括橫搖、縱搖及垂蕩造成的實(shí)際吃水的可）船體在波浪中的搖蕩，包括橫搖、縱搖及

41、垂蕩造成的實(shí)際吃水的可能變化。其下沉量可分別近似求得如下：能變化。其下沉量可分別近似求得如下：橫搖時(shí)的吃水增量：橫搖時(shí)的吃水增量：縱搖時(shí)的吃水增量：縱搖時(shí)的吃水增量：垂蕩時(shí)的吃水增量：垂蕩的位移量垂蕩時(shí)的吃水增量：垂蕩的位移量3 3）圖標(biāo)水深精度。按照國(guó)際測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)，海圖的圖標(biāo)水深可能有如下等）圖標(biāo)水深精度。按照國(guó)際測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)，海圖的圖標(biāo)水深可能有如下等級(jí)的誤差：級(jí)的誤差：水深范圍：水深范圍：20 m20 m以下；允許誤差以下；允許誤差0.3m0.3m水深范圍：水深范圍：2020100m 100m ；允許誤差；允許誤差1.0m1.0m橫搖角船寬sin21縱搖角船長(zhǎng)sin212022-1-951三、

42、淺水域航行時(shí)的富余水深三、淺水域航行時(shí)的富余水深 4 4）其它方面）其它方面（1 1）氣壓，每升高）氣壓，每升高1hp1hpa a，水面下降，水面下降1cm1cm。（2 2）潮高變化時(shí)，應(yīng)按實(shí)際潮位計(jì)算。）潮高變化時(shí)，應(yīng)按實(shí)際潮位計(jì)算。（3 3）海水密度的變化。設(shè)船舶由海水（）海水密度的變化。設(shè)船舶由海水（1 1）進(jìn)入淡水（）進(jìn)入淡水（2 2），則吃水），則吃水增加：增加：其中，其中，d d為船舶原平均吃水，為船舶原平均吃水，C CB B、C CW W分別為船舶的方形系數(shù)和水線面系數(shù)。分別為船舶的方形系數(shù)和水線面系數(shù)。5 5）主機(jī)冷卻水進(jìn)口，如使用船底的海水進(jìn)口時(shí)，至少需有冷卻水進(jìn)口）主機(jī)冷卻

43、水進(jìn)口，如使用船底的海水進(jìn)口時(shí)，至少需有冷卻水進(jìn)口直徑直徑1.51.52 2倍的船底富余水深。倍的船底富余水深。6)6)為安全操船而確保必要的操縱性所需的富余水深。富余水深應(yīng)能保證為安全操船而確保必要的操縱性所需的富余水深。富余水深應(yīng)能保證船舶能夠安全而且有效地進(jìn)行保向、改向或移動(dòng)。船舶能夠安全而且有效地進(jìn)行保向、改向或移動(dòng)。 121WBCCdd2022-1-952三、淺水域航行時(shí)的富余水深三、淺水域航行時(shí)的富余水深 2 2富余水深的確定富余水深的確定 在確定富余水深時(shí)，一方面必須保證船體底部不會(huì)觸及海底，另一在確定富余水深時(shí)，一方面必須保證船體底部不會(huì)觸及海底，另一方面又必須保證船舶具備一定

44、的操縱性能，以確保安全操船。因此富余方面又必須保證船舶具備一定的操縱性能，以確保安全操船。因此富余水深應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的船舶狀態(tài)（如航速、吃水、縱傾等）和環(huán)境條件（如水深應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的船舶狀態(tài)（如航速、吃水、縱傾等）和環(huán)境條件（如海況、氣象、水道形狀及寬度、船舶通航密度等）加以確定。海況、氣象、水道形狀及寬度、船舶通航密度等）加以確定。例如：例如： 歐洲引水協(xié)會(huì)（歐洲引水協(xié)會(huì)（EMPAEMPA），對(duì)進(jìn)出鹿特丹、安特衛(wèi)普港的船舶建議采），對(duì)進(jìn)出鹿特丹、安特衛(wèi)普港的船舶建議采用如下的富余水深：用如下的富余水深： 外海水道外海水道 港外水道港外水道 港內(nèi)港內(nèi)船舶吃水的船舶吃水的20% 20% 船舶吃水的船舶

45、吃水的15% 15% 船舶吃水的船舶吃水的10% 10% 2022-1-953三、淺水域航行時(shí)的富余水深三、淺水域航行時(shí)的富余水深 荷蘭的荷蘭的EuropoortEuropoort港，對(duì)于港，對(duì)于VLCCVLCC采用較上述值低采用較上述值低5%5%的富余水深標(biāo)準(zhǔn)。的富余水深標(biāo)準(zhǔn)。 馬六甲海峽、新加坡海峽對(duì)馬六甲海峽、新加坡海峽對(duì)VLCCVLCC（DWDW1515萬(wàn)噸）油輪及深吃水（萬(wàn)噸）油輪及深吃水（d d15m15m）船舶過(guò)境，規(guī)定了至少應(yīng)確保）船舶過(guò)境，規(guī)定了至少應(yīng)確保3.5m3.5m富余水深的義務(wù)。富余水深的義務(wù)。 日本獺戶內(nèi)海主要港口的富余水深標(biāo)準(zhǔn)為：日本獺戶內(nèi)海主要港口的富余水深標(biāo)準(zhǔn)

46、為： 吃水在吃水在9m9m以內(nèi)的船舶，取吃水的以內(nèi)的船舶，取吃水的5%5% 吃水在吃水在912m912m的船舶，取吃水的的船舶，取吃水的8%8% 吃水在吃水在12m12m以上的船舶，取吃水的以上的船舶，取吃水的10%10%2022-1-954第四節(jié)第四節(jié) 船間效應(yīng)船間效應(yīng) 一、船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因一、船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因二、影響船間效應(yīng)的因素二、影響船間效應(yīng)的因素三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防 四、兩船對(duì)駛時(shí)的船間效應(yīng)及其防止四、兩船對(duì)駛時(shí)的船間效應(yīng)及其防止 2022-1-955一一. .船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因 船舶在近距

47、離上對(duì)駛會(huì)船、或追越、或駛過(guò)系泊船時(shí)，在兩船之間船舶在近距離上對(duì)駛會(huì)船、或追越、或駛過(guò)系泊船時(shí)，在兩船之間產(chǎn)生的流體作用，將使船舶出現(xiàn)互相吸引、排斥、轉(zhuǎn)頭、波蕩等現(xiàn)象，產(chǎn)生的流體作用，將使船舶出現(xiàn)互相吸引、排斥、轉(zhuǎn)頭、波蕩等現(xiàn)象，稱之為船間效應(yīng)（稱之為船間效應(yīng)（interactioninteraction）。）。1.1.吸引與排斥吸引與排斥 航進(jìn)中的船舶，首尾處水位升高，壓力增高從而給靠近航行的他船航進(jìn)中的船舶，首尾處水位升高，壓力增高從而給靠近航行的他船以排斥作用，而船中部附近的水位下降，壓力降低，則給靠近航行的他以排斥作用，而船中部附近的水位下降，壓力降低，則給靠近航行的他船以吸引作用。船

48、以吸引作用。2022-1-956一一. .船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因2.2.波蕩波蕩 當(dāng)兩船平行接近處于追越關(guān)系時(shí)，就要受到追越船或被追越船所造當(dāng)兩船平行接近處于追越關(guān)系時(shí)，就要受到追越船或被追越船所造成的發(fā)散波（首尾興波）的作用。與其它波浪一樣，船舶航行所產(chǎn)生的成的發(fā)散波（首尾興波）的作用。與其它波浪一樣，船舶航行所產(chǎn)生的興波之水質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波形移動(dòng)，在深水中，波浪的水質(zhì)點(diǎn)以一定的興波之水質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波形移動(dòng)，在深水中，波浪的水質(zhì)點(diǎn)以一定的速度作軌園運(yùn)動(dòng)，當(dāng)水質(zhì)點(diǎn)處于波峰時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向相速度作軌園運(yùn)動(dòng)，當(dāng)水質(zhì)點(diǎn)處于波峰時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向相同（

49、向前運(yùn)動(dòng)）、處于波谷時(shí)則與波浪的傳播方向現(xiàn)反。因此，如圖同（向前運(yùn)動(dòng)）、處于波谷時(shí)則與波浪的傳播方向現(xiàn)反。因此，如圖3 33939所示，當(dāng)追越船處于被追越船的發(fā)散波之波峰之前時(shí)，即圖中位置所示，當(dāng)追越船處于被追越船的發(fā)散波之波峰之前時(shí)，即圖中位置（a a）時(shí)，由于水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向即船舶前進(jìn)方向一致，）時(shí)，由于水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向即船舶前進(jìn)方向一致，使船被加速；當(dāng)處于波谷時(shí)即如圖（使船被加速；當(dāng)處于波谷時(shí)即如圖（b b）的位置時(shí)，由于水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方）的位置時(shí)，由于水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向相反而被減速。向與波的傳播方向相反而被減速。2022-1-957一一. .船間效應(yīng)的

50、現(xiàn)象及產(chǎn)生原因船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因 這種處于他船發(fā)散波中的船舶，由于相對(duì)于波的位置不同而受到加這種處于他船發(fā)散波中的船舶，由于相對(duì)于波的位置不同而受到加速或減速的現(xiàn)象，稱之為波蕩或無(wú)索牽引。顯然，興波越激烈、追越船速或減速的現(xiàn)象，稱之為波蕩或無(wú)索牽引。顯然，興波越激烈、追越船的吃水越小，波蕩現(xiàn)象越明顯。的吃水越小，波蕩現(xiàn)象越明顯。圖圖3 339 39 波蕩現(xiàn)象波蕩現(xiàn)象2022-1-958一一. .船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因船間效應(yīng)的現(xiàn)象及產(chǎn)生原因3.3.轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)頭 處于他船發(fā)散波中的船舶，當(dāng)其船首向與他船發(fā)散波方向存在夾角處于他船發(fā)散波中的船舶，當(dāng)其船首向與他船發(fā)散波方向存在夾角時(shí)，即船舶斜向

51、與發(fā)散波遭遇時(shí)，由于波中水質(zhì)點(diǎn)作軌園運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致波時(shí)，即船舶斜向與發(fā)散波遭遇時(shí)，由于波中水質(zhì)點(diǎn)作軌園運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致波峰處的船體部分受波的前進(jìn)方向的力，而波谷處的船體部分則受相反方峰處的船體部分受波的前進(jìn)方向的力，而波谷處的船體部分則受相反方向的力，其結(jié)果構(gòu)成了力矩使船首轉(zhuǎn)頭。例如興波自左前方來(lái)時(shí)，當(dāng)船向的力，其結(jié)果構(gòu)成了力矩使船首轉(zhuǎn)頭。例如興波自左前方來(lái)時(shí)，當(dāng)船首處于波峰、船尾處于波谷時(shí)，船首將向右偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱之為轉(zhuǎn)頭。首處于波峰、船尾處于波谷時(shí)，船首將向右偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱之為轉(zhuǎn)頭。顯然，他船的船速越高、興波越激烈時(shí)，這種轉(zhuǎn)頭作用越大；越接近他顯然，他船的船速越高、興波越激烈時(shí)，這種轉(zhuǎn)頭作用越大

52、；越接近他船時(shí)，這種作用也越明顯；越是較小的船舶所受的影響也就越突出。船時(shí)，這種作用也越明顯；越是較小的船舶所受的影響也就越突出。 上述吸引與排斥、波蕩、轉(zhuǎn)頭等現(xiàn)象有時(shí)是同時(shí)出現(xiàn)的。上述吸引與排斥、波蕩、轉(zhuǎn)頭等現(xiàn)象有時(shí)是同時(shí)出現(xiàn)的。 2022-1-959二、影響船間效應(yīng)的因素二、影響船間效應(yīng)的因素1.1.兩船間距越小，相互作用越大。船間作用力的大小約與兩船間橫距的兩船間距越小，相互作用越大。船間作用力的大小約與兩船間橫距的4 4次方成反比；船間作用力矩約與兩船間橫距的次方成反比；船間作用力矩約與兩船間橫距的3 3次方成反比。一般當(dāng)兩次方成反比。一般當(dāng)兩船間的橫距小于兩船船長(zhǎng)之和時(shí)，就會(huì)直接產(chǎn)生

53、這種作用；兩船間橫距船間的橫距小于兩船船長(zhǎng)之和時(shí)，就會(huì)直接產(chǎn)生這種作用；兩船間橫距小于兩船船長(zhǎng)之和的一半時(shí)，相互作用明顯增加。兩船過(guò)度接近則有碰小于兩船船長(zhǎng)之和的一半時(shí)，相互作用明顯增加。兩船過(guò)度接近則有碰撞的危險(xiǎn)。撞的危險(xiǎn)。2.2.船速越大，則興波越激烈，相互作用也越大。船間作用力和力矩約與船速越大，則興波越激烈，相互作用也越大。船間作用力和力矩約與船速的平方成正比。船速的平方成正比。3.3.雙方航向相同比航向相反作用時(shí)間長(zhǎng)，相互作用也更大。雙方航向相同比航向相反作用時(shí)間長(zhǎng)，相互作用也更大。4.4.大小不同的兩船互相接近時(shí)，小船受到的影響大。大小不同的兩船互相接近時(shí)，小船受到的影響大。5.5

54、.在淺窄的受限水域航行時(shí)，由于船體周圍的水壓力的變化及興波均較在淺窄的受限水域航行時(shí)，由于船體周圍的水壓力的變化及興波均較深敞水域中更為激烈，因此船間效應(yīng)也就比深水中更為激烈。深敞水域中更為激烈，因此船間效應(yīng)也就比深水中更為激烈。2022-1-960三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防 1.1.試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果 關(guān)于追越中兩船的吸引與排斥、內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)頭與外側(cè)轉(zhuǎn)頭的力矩變化情關(guān)于追越中兩船的吸引與排斥、內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)頭與外側(cè)轉(zhuǎn)頭的力矩變化情況，況，19601960年年R.E.NewtonR.E.Newton進(jìn)行了深水中的船模試驗(yàn)，進(jìn)行了深水中的船模試驗(yàn)，19771977年年I

55、.W.DandI.W.Dand進(jìn)行進(jìn)行了淺水中的船模試驗(yàn)。兩個(gè)試驗(yàn)結(jié)果比較接近，雙方的回轉(zhuǎn)力矩傾向幾了淺水中的船模試驗(yàn)。兩個(gè)試驗(yàn)結(jié)果比較接近，雙方的回轉(zhuǎn)力矩傾向幾乎是相同的。圖乎是相同的。圖3 34040是是DandDand在在19771977年在年在H/dH/d1.31.3的淺水中，當(dāng)船速為的淺水中，當(dāng)船速為9.1kn9.1kn時(shí)所作的模型試驗(yàn)結(jié)果。時(shí)所作的模型試驗(yàn)結(jié)果。圖圖3 340 40 追越中兩船間的作用力和力矩系數(shù)追越中兩船間的作用力和力矩系數(shù)2022-1-961三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防2 .2 .對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的定性分析對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的定性分析

56、如圖所示，如圖所示，A A船為追越船，而船為追越船，而B(niǎo) B船為被追越船。船為被追越船。 位置位置1 1：B B船尾部受到船尾部受到A A首部高壓排斥使船首內(nèi)轉(zhuǎn)，可能檔住首部高壓排斥使船首內(nèi)轉(zhuǎn)，可能檔住A A船進(jìn)路，船進(jìn)路，而與而與A A船之首部發(fā)生碰撞。船之首部發(fā)生碰撞。A A首部受首部受B B尾部高壓排斥，同時(shí)尾部高壓排斥，同時(shí)A A首部處于首部處于B B船船發(fā)散波之波谷，而尾部處于波峰致使發(fā)散波之波谷，而尾部處于波峰致使A A船首內(nèi)轉(zhuǎn)。船首內(nèi)轉(zhuǎn)。 位置位置2 2：B B船整體受船整體受A A首部高壓排斥而外移。與此同時(shí)，首部高壓排斥而外移。與此同時(shí)，B B船尾受船尾受A A中中部低壓吸引

57、以及部低壓吸引以及A A船發(fā)散波的轉(zhuǎn)頭作用而使船發(fā)散波的轉(zhuǎn)頭作用而使B B船首外轉(zhuǎn)。船首外轉(zhuǎn)。A A船整體受船整體受B B船中船中部低壓吸引而內(nèi)移，同時(shí)由于部低壓吸引而內(nèi)移，同時(shí)由于A A船首受船首受B B船中部低壓吸引以及船中部低壓吸引以及B B船發(fā)散波船發(fā)散波的轉(zhuǎn)頭作用而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)頭作用而導(dǎo)致A A船首內(nèi)轉(zhuǎn)。船首內(nèi)轉(zhuǎn)。 此位置兩船轉(zhuǎn)船力矩最大，極易發(fā)生大幅度回轉(zhuǎn)而使此位置兩船轉(zhuǎn)船力矩最大，極易發(fā)生大幅度回轉(zhuǎn)而使A A船首與船首與B B船中、船中、尾部發(fā)生碰撞。追越中碰撞事故的統(tǒng)計(jì)分析充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。尾部發(fā)生碰撞。追越中碰撞事故的統(tǒng)計(jì)分析充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。2022-1-962三、追越中兩船間

58、的船間效應(yīng)及其預(yù)防三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防 位置位置3 3：兩船并駛，其間流速加快，壓力下降，產(chǎn)生最大的吸引力，：兩船并駛，其間流速加快，壓力下降，產(chǎn)生最大的吸引力，導(dǎo)致兩船互相接近，因此該位置也是容易發(fā)生碰撞的位置之一。與此同導(dǎo)致兩船互相接近，因此該位置也是容易發(fā)生碰撞的位置之一。與此同時(shí)，兩船首部高壓互相排斥而導(dǎo)致外轉(zhuǎn)。時(shí)，兩船首部高壓互相排斥而導(dǎo)致外轉(zhuǎn)。 位置位置4 4：B B船整體受船整體受A A船中低壓吸引而內(nèi)移；與此同時(shí)，船中低壓吸引而內(nèi)移；與此同時(shí)，B B船首處于船首處于A A船船發(fā)散波之波谷且受發(fā)散波之波谷且受A A船中低壓吸引，船尾處于船中低壓吸引，船尾處于A A船

59、尾部發(fā)散波之波峰而使船尾部發(fā)散波之波峰而使船首內(nèi)轉(zhuǎn)。船首內(nèi)轉(zhuǎn)。A A船整體受本船首高壓排斥而外移；與此同時(shí)，船整體受本船首高壓排斥而外移；與此同時(shí)，A A船尾處于船尾處于B B船發(fā)散波之波谷且受船發(fā)散波之波谷且受B B船中部低壓吸引而使船首外轉(zhuǎn)。船中部低壓吸引而使船首外轉(zhuǎn)。 此時(shí)，回轉(zhuǎn)力矩也較大容易使此時(shí)，回轉(zhuǎn)力矩也較大容易使B B船首與船首與A A船中、尾部發(fā)生碰撞。船中、尾部發(fā)生碰撞。 位置位置5 5：A A船尾受船尾受B B船首高壓排斥而外移并船首內(nèi)轉(zhuǎn)，船首高壓排斥而外移并船首內(nèi)轉(zhuǎn)，B B船首受船首受A A船尾船尾高壓排斥而外移。與此同時(shí)，高壓排斥而外移。與此同時(shí)，B B船首處于船首處于

60、A A船發(fā)散波之波谷，船發(fā)散波之波谷，B B船尾處于船尾處于A A船發(fā)散波之波峰而使船首內(nèi)轉(zhuǎn)。但因船發(fā)散波之波峰而使船首內(nèi)轉(zhuǎn)。但因B B船首受排斥產(chǎn)生的外轉(zhuǎn)對(duì)發(fā)散波船首受排斥產(chǎn)生的外轉(zhuǎn)對(duì)發(fā)散波引起的內(nèi)轉(zhuǎn)有所抵消，故整體偏轉(zhuǎn)不大。引起的內(nèi)轉(zhuǎn)有所抵消，故整體偏轉(zhuǎn)不大。 2022-1-963三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防三、追越中兩船間的船間效應(yīng)及其預(yù)防3.3.追越中為避免激烈的船間效應(yīng)而發(fā)生碰撞的預(yù)防措施追越中為避免激烈的船間效應(yīng)而發(fā)生碰撞的預(yù)防措施（1 1）盡量避免在狹窄彎段或淺灘處追越，應(yīng)選擇平直、通航密度小的）盡量避免在狹窄彎段或淺灘處追越，應(yīng)選擇平直、通航密度小的允許追越的航段進(jìn)行追越