第三章 外界因素對操船的影響 第一節(jié)風的影響-新

1、 順利地操縱船舶，首先要熟悉和掌握船舶的順利地操縱船舶，首先要熟悉和掌握船舶的操縱性能，并對船舶的車、舵、錨、纜以及拖船操縱性能，并對船舶的車、舵、錨、纜以及拖船加以正確地使用，同時還應充分地考慮外界環(huán)境加以正確地使用，同時還應充分地考慮外界環(huán)境因素如因素如風、流、淺水和岸壁風、流、淺水和岸壁等的影響，對這些外等的影響，對這些外界環(huán)境因素的影響趨利避害地加以運用。本章將界環(huán)境因素的影響趨利避害地加以運用。本章將重點討論風、流、淺水、岸壁等對操船的影響以重點討論風、流、淺水、岸壁等對操船的影響以及船舶之間相互的影響。及船舶之間相互的影響。 第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響 風對船舶操縱

2、的影響可以簡單地概括為風對船舶操縱的影響可以簡單地概括為順順風快、頂風慢，漂移之外還偏轉風快、頂風慢，漂移之外還偏轉。要分析船。要分析船舶在風中的漂移和偏轉規(guī)律，首先必須掌握舶在風中的漂移和偏轉規(guī)律，首先必須掌握船舶在風中所受的風力、風力轉船力矩、水船舶在風中所受的風力、風力轉船力矩、水動力和水動力轉船力矩。動力和水動力轉船力矩。 風力風力( (指風對船舶產生的作用力指風對船舶產生的作用力) )的大小與的大小與風速、風舷角、船體水線以上的受風面積風速、風舷角、船體水線以上的受風面積及及形狀等有關。形狀等有關。 一、風動力一、風動力1、風動力大小風動力大小 式中：式中： Va相對風速；相對風速；

3、 Aa 水線以上船體正面積；水線以上船體正面積； Ba水線以上船體側面積；水線以上船體側面積； Ca風動力系數(shù)。其大小主風動力系數(shù)。其大小主要隨風舷角要隨風舷角變化：當變化：當=0、180時為最小；當時為最?。划?3040或或140160時達最大；當時達最大；當=90時較小。時較小。 是一個近于是一個近于馬鞍形馬鞍形的曲線。的曲線。)sincos(21222aaaaaaBAVCFGaFaLbpAMa第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響a=0.30.8LAaBaCa風動力系數(shù)；風動力系數(shù)；當當:=0、180時為最??；時為最小；當：當：=3040或或140160時時達最大；當達最大；當=90

4、時較小。時較小。 是一個近于是一個近于馬馬鞍形鞍形的曲線。的曲線。第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響2、風動力方向風動力方向 BaAa 故風動力方向與船舶首尾線的夾角總故風動力方向與船舶首尾線的夾角總大于風向與船舶首尾線的夾角大于風向與船舶首尾線的夾角 3、風動力作用點、風動力作用點: A 當當90時，時，A在在G之前；當之前；當=90時，時，A在在G附近；附近； 當當90時，時，A在在G之后。尾機型船比滿載時更靠前。之后。尾機型船比滿載時更靠前。二、風動力轉船力矩二、風動力轉船力矩 1）當尾離泊時，以首部為支點：）當尾離泊時，以首部為支點：2）當處于漂航狀態(tài)時，以重心為支點：）當處于

5、漂航狀態(tài)時，以重心為支點：sinaFMaasin)(aLFMGaa第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響三、水動力三、水動力1、水動力大小水動力大小 式中：式中： Vw水對船的相對流速；水對船的相對流速； L 船舶水線長；船舶水線長； d 船舶吃水；船舶吃水； Cw水動力系數(shù)?？梢浪畡恿ο禂?shù)?？梢榔瞧羌凹八钆c吃水之比水深與吃水之比查得。查得。 當當 =90時達最大，約為時達最大，約為 =20或或160時水動力的時水動力的4倍倍。 LdVCFwwwa221FwLbpawGWMwaw=0.250.75L漂角漂角Cw水動力系數(shù)水動力系數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響2、水動力方

6、向水動力方向 船體水下正面積很小船體水下正面積很小 在在90左右左右3、水動力作用點、水動力作用點當當 90時，時，W在在G之前；當之前；當 =90時，時，W在在G附近；附近；當當 90時，時，W在在G之后。尾機型船比滿載時明顯后移。之后。尾機型船比滿載時明顯后移。四、水動力轉船力距四、水動力轉船力距 1）當尾離泊時，以首部為支點：）當尾離泊時，以首部為支點：2）當處于漂航狀態(tài)時，以重心為支點：）當處于漂航狀態(tài)時，以重心為支點：sinwwwaFMsin)(wGwwaLFM第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響 五、風致偏轉五、風致偏轉 1、船舶靜止中受風、船舶靜止中受風 靜止中的船舶受風，

7、最終靜止中的船舶受風，最終將將轉至接近正橫受風狀態(tài)轉至接近正橫受風狀態(tài)，并向下風漂移。并向下風漂移。 油船油船和和尾機型尾機型船多保持船多保持正橫正橫 稍前受風稍前受風；客船客船多保持多保持正橫受風正橫受風； 而而一般貨船一般貨船往往尾吃水較深，往往尾吃水較深，船首受風面積較大，多保持船首受風面積較大，多保持風來風來自正橫略后。自正橫略后。GAWFaFw靜止中靜止中轉向橫風轉向橫風靜止中靜止中WAGFaFw轉向橫風轉向橫風第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響GAWFaFw前進前進中中方向不定方向不定前進前進中中WAGFaFw逆風偏逆風偏五、風致偏轉五、風致偏轉2、船舶前進中受風、船舶前進

8、中受風 正橫前來風正橫前來風：空船、慢速、尾空船、慢速、尾傾、首受風面積大時，多為順風偏。傾、首受風面積大時，多為順風偏。反之，滿載、快速、尾受風面積大反之，滿載、快速、尾受風面積大時，多為逆風偏。時，多為逆風偏。 風速越低、航速越快、越近正風速越低、航速越快、越近正橫受風，橫受風，逆風偏逆風偏傾向就越大。傾向就越大。 正橫后來風正橫后來風：船首逆風偏。船首逆風偏。船舶在航行中，斜頂風比斜順風易船舶在航行中，斜頂風比斜順風易于保向。于保向。 第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響GAWFaFw后退中后退中尾迎風尾迎風后退中后退中WAGFaFw五、風致偏轉五、風致偏轉3、船舶后退中受風、船舶

9、后退中受風 船舶后退中，在一定風船舶后退中，在一定風速下當船有一定的退速時，速下當船有一定的退速時，船船尾迎風偏尾迎風偏，正橫前來風比正橫正橫前來風比正橫后來風顯著，左舷來風比右舷后來風顯著，左舷來風比右舷來風顯著。來風顯著。 退速較低時退速較低時，船的偏轉，船的偏轉基本上與靜止時情況相同，并基本上與靜止時情況相同，并受到倒車橫向力的影響，受到倒車橫向力的影響，船尾船尾不一定迎風。不一定迎風。尾迎風尾迎風綜上所述，船舶在風中的偏轉規(guī)律，可以歸納為船舶在風中的偏轉規(guī)律，可以歸納為:(1) 船舶在靜止中或船速接近于零時，船舶將順風偏轉至接船舶在靜止中或船速接近于零時，船舶將順風偏轉至接近風舷角近風

10、舷角100左右向下風漂移。左右向下風漂移。 (2) 船舶在前進中，正橫前來風：慢速、空船、尾傾、船首船舶在前進中，正橫前來風：慢速、空船、尾傾、船首受風面積較大的船舶，船首順風偏轉；快速、滿載、首受風面積較大的船舶，船首順風偏轉；快速、滿載、首傾、船尾受風面積較大的船舶，船首將迎風偏轉；正橫傾、船尾受風面積較大的船舶，船首將迎風偏轉；正橫后來風，船舶將呈現(xiàn)極強的迎風偏轉性。后來風，船舶將呈現(xiàn)極強的迎風偏轉性。(3) 船舶在后退中，在一定風速下并有一定的退速時，船尾船舶在后退中，在一定風速下并有一定的退速時，船尾迎風偏轉。這就是我們通常所說的尾找風現(xiàn)象迎風偏轉。這就是我們通常所說的尾找風現(xiàn)象(s

11、tern to wind)，正橫前來風比正橫后來風顯著，左舷來風比右舷，正橫前來風比正橫后來風顯著，左舷來風比右舷來風顯著；退速極低時，船舶的偏轉與靜止時的情況相來風顯著；退速極低時，船舶的偏轉與靜止時的情況相同，并受倒車橫向力的影響，船尾不一定迎風。同，并受倒車橫向力的影響，船尾不一定迎風。第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響六、風致漂移六、風致漂移1、船舶停于水上的漂移速度、船舶停于水上的漂移速度 船舶靜止中受風，最終將保持正橫附近受風，并勻速向下風漂移。此時，正橫受風時的風力和向下風漂移時產生的水動力應保持平衡，即：FaFa = = FwFw a空氣密度，為空氣密度，為0.125k

12、gs2m4； w水密度，水密度，104.5kgs2m4； Ca正橫風正橫風90時的風力系數(shù)，可時的風力系數(shù)，可 取取1.20； Cw橫流橫流90時的水動力系數(shù)，可取時的水動力系數(shù)，可取0.95；dLBVVwlaay041. 0第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響一般大型船舶空載時：一般大型船舶空載時： 空載時：空載時：Ba/(Ld)1.8Ba/(Ld)1.8 滿載時：滿載時：滿載時：滿載時：Ba/(Ld)0.8Ba/(Ld)0.8 2、船舶航行中的漂移速度、船舶航行中的漂移速度小小 sVyyeVV4 . 1ayVV201空載ayVV301滿載第一節(jié)第一節(jié) 風對操船的影響風對操船的影響七、

13、強風中操船的保向界限七、強風中操船的保向界限 船舶正橫附近或稍后受風時，保向最為困船舶正橫附近或稍后受風時，保向最為困難。難。 船舶斜頂風時的保向性較斜順風時要好。船舶斜頂風時的保向性較斜順風時要好。 提高航速、增加壓舵角、采取斜頂風等提提高航速、增加壓舵角、采取斜頂風等提高保向性。高保向性。 前進中的船舶，在強風中將出現(xiàn)迎風性偏轉，為保向航行需向下風舷壓某一舵角，以抵消迎風偏轉合力矩的作用。壓舵后有時可以有效地保向，有時卻不能，這種差異不僅僅取決于相對風速，而且與相對風向(風舷角)及船速有密切的關系。如圖是某油船在強風中分別用15、35舵角壓舵時的可保向界限曲線。曲線以下的區(qū)域為可保向范圍，

14、曲線越處于較低位置，越不容易保向；曲線上方的區(qū)域為不可保向范圍，在舵角為35的可保向曲線的上方區(qū)域內，即為不能憑操舵保向的范圍。 由圖可知： 1)風舷角風舷角60120時，曲線位置較時，曲線位置較低，可保向范圍小。低，可保向范圍小。這說明當風來自船舶正橫附近時，風速只要達到船速的數(shù)倍，就將出現(xiàn)即使操滿舵也難以保向的情況。 2)當相對風向逐漸向首、尾靠攏時，曲線當相對風向逐漸向首、尾靠攏時，曲線位置升高，可保向范圍擴大位置升高，可保向范圍擴大。這說明隨著風向向首、尾靠攏，滿舵也無法保向的情況，僅出現(xiàn)于更高的風速船速比情況下。 3)船首附近來風時的可保向曲線要比船尾船首附近來風時的可保向曲線要比船

15、尾附近來風時的曲線高得多。這說明船首斜附近來風時的曲線高得多。這說明船首斜迎風或迎風時的保向性要比船尾斜迎風或迎風或迎風時的保向性要比船尾斜迎風或迎風時的保向性好很多迎風時的保向性好很多，其原因是當船舶斜頂風航行時，風力轉船力矩和水動力轉船力矩的方向相反，風致偏轉的趨勢相對要弱一些；而當船舶斜順風航行時，風力轉船力矩和水動力轉船力矩方向相同，均使船舶產生迎風偏轉，風致偏轉的趨勢相對要更強一些，故斜頂風時要較斜順風時斜頂風時要較斜順風時容易保向。容易保向。 4)強風中船舶保向性總的說來隨風速的降強風中船舶保向性總的說來隨風速的降低而提高，隨船速的降低而降低，增大舵低而提高，隨船速的降低而降低，增

16、大舵角可提高保向性。角可提高保向性。 第第節(jié)節(jié) 對操船的影響對操船的影響一、水流對船速和沖程的影響一、水流對船速和沖程的影響在靜水船速和流速不變的條件下，順流航行時的對地船速比頂流航行時的實際對地船速大兩倍流速。當流向與船舶的首尾向有一定的交角時，流速和靜水船速的合速度將使船向來流的相反一舷運動，船員通常稱之為流壓流壓。 頂流中，沖程較小頂流中，沖程較小，流速越大沖程越??；順順流中則沖程增大流中則沖程增大，因此在順流進港時，針對停車后降速過程非常緩慢的特點，一方面應及早停車淌航，另一方面應及時地運用倒車、拋錨或拖船進行減速制動。%80cdVTD第第節(jié)節(jié) 對操船的影響對操船的影響二、二、水流對舵

17、力和舵效的影響水流對舵力和舵效的影響 1流對舵力、舵效的影響 因此，船舶在均勻流中航行，當保持轉速不變并使船對水的相對速度不變時，不論頂流或順流，舵葉對水的相對速度是保持不變的。在舵在舵角等條件相同時，頂流或順流時的舵力將角等條件相同時，頂流或順流時的舵力將保持不變，其舵力轉船力矩也是一樣的。保持不變，其舵力轉船力矩也是一樣的。 頂流時能在較短的距離上使船首轉過頂流時能在較短的距離上使船首轉過較大的角度較大的角度 (頂流時頂流時,船舶具有較好的舵效船舶具有較好的舵效)第第節(jié)節(jié) 對操船的影響對操船的影響三、流對旋回的影響三、流對旋回的影響2流對旋回的影響 船舶在有流的水域中旋回掉頭的漂移距離，可

18、用下式估算： DdDd VcVct t8080 掉頭所需水域長度旋回最大縱距掉頭所需水域長度旋回最大縱距旋回掉旋回掉頭中的流致漂移距離頭中的流致漂移距離+ +安全余量安全余量 掉頭中的流致漂移距離順流時取+，頂流時取-。第第節(jié)節(jié) 對操船的影響對操船的影響四、流壓對船舶漂移的影響四、流壓對船舶漂移的影響五、彎曲水道水流的特點五、彎曲水道水流的特點第第節(jié)節(jié) 、受水域對操船的影響受水域對操船的影響一、淺水效應一、淺水效應 1、虛質量、虛慣矩增加、虛質量、虛慣矩增加 2、興波發(fā)生變化、興波發(fā)生變化 3、船體下沉和縱傾發(fā)生變化、船體下沉和縱傾發(fā)生變化 4、航速下降、航速下降 5、舵效下降、舵效下降 6、旋回性能下降、航向穩(wěn)定性提高、旋回性能下降、航向穩(wěn)定性提高 7、沖程減小、沖程減小 二、淺水域航行的富余水深二、淺水域航行的富余水深 1 1、確定富余水深應考慮的因素確定富余水深應考慮的因素 2 2、確定富余水