第一章船舶操縱性能說課筆記知識與技能掌握要點(diǎn)

1、第一章 船舶操縱性能說課筆記知識與技能掌握要點(diǎn)：通過學(xué)習(xí)，掌握船舶的旋回性能。重點(diǎn)對三副崗位值班與船舶操縱知識及能力要求相聯(lián)系，做到技能在航運(yùn)船舶工作中能實(shí)際運(yùn)用；對操縱運(yùn)動方程與K、 T 指數(shù)能進(jìn)行定性分析。對于船員職務(wù)晉升多項(xiàng)考試具有重要指導(dǎo)作用。并做到工學(xué)結(jié)合，使船舶操縱知識及能力要求與崗位緊密相聯(lián)。對航向穩(wěn)定性與保向性、變速運(yùn)動性能能準(zhǔn)確理解。通過旋回試驗(yàn)等實(shí)訓(xùn)操作，對中、大型商船操縱有感性認(rèn)識，為下一步深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。掌握 Z 形試驗(yàn)與螺旋試驗(yàn)方法。使學(xué)生明確用途，以及在新船試航及修船試航中三副的操作要點(diǎn)。工學(xué)結(jié)合：三副值班時(shí)，船舶操縱知識及能力要求與本次課的關(guān)聯(lián)；崗位與船舶操縱知

2、識及能力要求實(shí)際應(yīng)用；測試沖程選外高橋疊標(biāo)場仿真場景，突出訓(xùn)練三副角色。課程教學(xué)特色：理論性較強(qiáng)，注意三校生與普高生的認(rèn)知能力差別；充分運(yùn)用企業(yè)提供生產(chǎn)案例和影視資料，使內(nèi)容貼近航運(yùn)崗位；KT 指數(shù)講解插入本校教師幾十年前的理論貢獻(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生榮譽(yù)感；在重點(diǎn)訓(xùn)練外高橋測速場沖程實(shí)驗(yàn)后，運(yùn)用仿真模擬設(shè)備讓學(xué)生領(lǐng)略世界主要狹水道場景。對學(xué)生職業(yè)興趣的培養(yǎng)有意義。第一節(jié) 船舶旋回性能在船舶操縱中，就舵的使用而言，大致可分為小舵角的保向操縱、一般舵角的轉(zhuǎn)向操縱及大舵角的旋回操縱三種，船舶旋回性是船舶操縱中極為重要的一種性能。一、船舶旋回運(yùn)動的過程船舶以一定航速直線航行中，操某一舵角并保持之，船舶將作旋回

3、運(yùn)動。根據(jù)船舶在旋回運(yùn)動過程中的受力特點(diǎn)及運(yùn)動狀態(tài)的不同，可將船舶的旋回運(yùn)動分為三個(gè)階段，如圖1 1所示。1. 第一階段 轉(zhuǎn)舵階段船舶從開始轉(zhuǎn)舵起至轉(zhuǎn)至規(guī)定舵角止（一般約815s） ，稱為轉(zhuǎn)舵階段或初始旋回階段。如圖1 1 所示，該階段中，船速開始下降但幅度甚微；漂角也已出現(xiàn)但量較??；旋回角速度不大，但旋回角加速度最大。由于船舶運(yùn)動慣性的原因，船舶重心G 基本上沿原航向滑進(jìn)，在舵力轉(zhuǎn)船力矩 Ms的作用下，船首有向操舵一側(cè)回轉(zhuǎn)的趨勢，重心則有向操舵相反方向的微量橫移，與此同時(shí)，船舶因舵力位置比重心位置低而出現(xiàn)少量內(nèi)傾。因此，該階段也稱為橫移內(nèi)傾階段。2. 第二階段 過渡階段3. 后，由于船舶出現(xiàn)

4、向操舵相反一側(cè)橫移而使其運(yùn)動方向發(fā)生改變，形成了漂角3。越來越明顯的斜航運(yùn)動將使船舶進(jìn)入加速旋回階段，同時(shí)伴有明顯的降速。4. 12 (a)所示，該階段中，船舶的旋回角速度、橫移速度和漂角均逐步增大，水 動力Fw的作用方向由第一階段來自正前方，逐漸改變?yōu)閬碜源淄庀戏较?。由于水動力Fw作用點(diǎn)較重心更靠近船首，因而產(chǎn)生水動力轉(zhuǎn)船力矩Ms,方向與舵力轉(zhuǎn)船力矩 MJ 一致，使船舶加速旋回；與此同時(shí)，隨著旋回角速度的不斷提高，又會產(chǎn)生不斷增大的船舶旋回阻矩，從而使旋回角速度不斷降低，角速度的增加受到限制。該階段中船舶的運(yùn)動特點(diǎn)是：5. 船舶降速明顯。其首要因素是船舶斜航時(shí)水動力Fw的縱向分力Fwx的增

5、加，其次是舵力Pn的縱向分力Pnx,旋回運(yùn)動產(chǎn)生的離心力 Q的縱向分力 Qx以及旋回中推進(jìn)效率的下 降。6. 由反向橫移變成向操舵一側(cè)正向橫移。原因是船舶在旋回中，隨著漂角3的增大， 水動力Fw不斷增大，而舵力卻有所下降，以致Fw的橫向分力大于Pn的橫向分力。3)船舶出現(xiàn)外傾并逐漸增大。其原因是舵力橫向分力Pny、水動力橫向分力 Fwy以及旋回中產(chǎn)生的離心力的橫向分力Qy 作用于船舶垂直方向的不同位置，構(gòu)成了力矩，從而使船舶由初始階段的內(nèi)傾變?yōu)橥鈨A。如圖12 (b)所示。4)船舶加速旋回。3. 第三階段 定常旋回階段隨著旋回運(yùn)動的不斷發(fā)展，一方面，舵力的下降使舵力轉(zhuǎn)船力矩Ms減小，水動力 Fw

6、的作用點(diǎn) W隨著漂角的增大不斷后移，水動力轉(zhuǎn)船力矩Mb減小。另一方面，隨著船舶旋回角速度的增加，由阻止船舶回轉(zhuǎn)的阻力Rf、Ra所構(gòu)成的水阻力轉(zhuǎn)船力矩 Mf、Ma也同時(shí)增大。如圖13所示，當(dāng)漂角3增加到一定值時(shí)，作用于船體的諸力及其力矩達(dá)到平衡， 即船舶進(jìn)入定常旋回。該階段中，船體所受合力矩為零，船舶旋回角加速度為零，轉(zhuǎn)頭角速度達(dá)到最大并穩(wěn)定于該值，船舶降速達(dá)到最大值，外傾角、橫移速度也趨于穩(wěn)定。船舶以穩(wěn)定的線速度、角速度作旋回運(yùn)動，故又稱第三階段為穩(wěn)定旋回運(yùn)動階段。不同載況的船舶進(jìn)入定常旋回狀態(tài)的時(shí)間也各不相同?？蛰d船大約在轉(zhuǎn)首60o 左右，滿載船大約在轉(zhuǎn)首100 o120 o左右進(jìn)入定常旋回

7、階段。二、旋回圈及其要素定速直航(一般為全速)的船舶操一定舵角(一般為滿舵)后，船舶將作旋回運(yùn)動，其 重心所描繪的軌跡叫做旋回圈。在“船舶操縱性臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)”中，將旋回圈定義中的試驗(yàn)速度規(guī)定為至少達(dá)到主機(jī)最大輸出功率85%時(shí)所對應(yīng)的速度的 90%。旋回圈及其要素如圖 120所示。1 .進(jìn)距 Ad (advance)進(jìn)距是指開始操舵到航向轉(zhuǎn)過任一角度時(shí)重心所移動的縱向距離。進(jìn)距又稱縱距，通常所說的進(jìn)距是指航向轉(zhuǎn)過90o時(shí)的進(jìn)距。在此基礎(chǔ)上，如再轉(zhuǎn)過相當(dāng)于漂角的度數(shù)，則船舶在原航向上將達(dá)到最大縱移距離，稱為最大進(jìn)距( Max advance)。2 .橫距 Tr (transfer)橫距是指開始操舵到航

8、向轉(zhuǎn)過任一角度時(shí)船舶重心向操舵一側(cè)移動的橫向距離。通常所說的橫距是指當(dāng)航向轉(zhuǎn)過90 o時(shí)的橫距。3 . 旋回初徑 Dt (tactical diameter)旋回初徑是指開始操舵到航向轉(zhuǎn)過180 o時(shí)重心所移動的橫向距離。在此基礎(chǔ)上，如再轉(zhuǎn)過相當(dāng)于漂角的度數(shù)，則將出現(xiàn)船舶重心偏離原航向線達(dá)到最大的橫移距離，稱為最大橫距(Max transfer)。4 . 旋回直徑 D (final diameter)旋回直徑是指船舶作定常旋回運(yùn)動時(shí)，重心軌跡圓的直徑。5 .滯距 Re (reach)滯距是指從操舵開始時(shí)的重心位置至定常旋回曲率中心的縱向距離。又稱心距。旎回iso-圖14上述五個(gè)尺度從不同的角度

9、規(guī)定了旋回圈的形狀和大小，因而被稱為船舶旋回圈要素。旋回圈的大小一般用旋回初徑Dt或旋回初徑與其船長之比Dt/L (即相對旋回初徑)表示。根據(jù)IMC提出的操縱性臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， Dt必須滿足不應(yīng)大于 5L。實(shí)船在深水中滿舵旋 回時(shí)，象油輪之類的肥大型船舶， Dt/L 3;高速貨船之類的瘦削型船， Dt/L 4。在上述比 值為34的范圍內(nèi)，進(jìn)距、橫距與旋回初徑之比，旋回直徑與旋回初徑的比值一般為：Ad / Dt = 0.85 1.0;Tr/ Dr = 0.55;D / D t= 0.9為了更完整地表述旋回運(yùn)動的特性，通常還應(yīng)考慮以下幾個(gè)參數(shù)。1 .反移量(kick)指操舵后，船舶重心從原航向向操舵

10、相反一側(cè)橫移的距離。又稱偏距。在滿舵旋回時(shí)，當(dāng)船舶回轉(zhuǎn)達(dá)到一個(gè)羅經(jīng)點(diǎn)時(shí)，反移量達(dá)到最大值，約為船長的1%左右，而船尾反移量的最大值可達(dá)船長的1/101/5。2 . 漂角 3 ( drift angle )船舶旋回時(shí)，船舶首尾線與首尾線上某一點(diǎn)的旋回圈的切線速度方向之間的夾角，稱為該點(diǎn)的漂角。一般所說的漂角是指重心處的漂角，如圖 15所示。隨著回轉(zhuǎn)的加劇， 重心處 的漂角由小到大，最后在定常旋回階段趨于穩(wěn)定。 旋回中船舶所具有的漂角與舵角有關(guān)， 一 般船舶不同舵角時(shí)重心處的漂角在定常旋回階段約在3。15 0之間。如果把船體視為一個(gè)大面積的舵的話，則漂角越大，流向船體的水對船體產(chǎn)生的升力就越大，即

11、水動力 Fw越大，水動力轉(zhuǎn)船力矩越大，使船舶加速旋回。因此，漂角越大，其旋 回性越好，旋回直徑也越小。 大型油輪較一般貨船的回轉(zhuǎn)性好，因此它在定常旋回中的漂角3. 轉(zhuǎn)心（pivoting point ）由船舶旋回曲率中心O點(diǎn)作船舶首尾線的垂線,P點(diǎn)處的線速度方向與首尾線一致, 故該點(diǎn)的橫移速度為零。一般商船在定常旋回時(shí)，轉(zhuǎn)心 首柱越近。而后退中旋回的船舶， 稱。4.旋回中的降速故該點(diǎn)的漂角為零;垂足點(diǎn)P即為轉(zhuǎn)心。如圖1 21所示,同時(shí)由于船舶繞該點(diǎn)的豎軸作自轉(zhuǎn)，P約在船首柱后1/31/5船長處，漂角越大的船，轉(zhuǎn)心距 其轉(zhuǎn)心位于重心之后，約與前進(jìn)旋回時(shí)的轉(zhuǎn)心位置幾乎對也較大。淺水中船舶的回轉(zhuǎn)性較

12、深水中差，故漂角也較深水中小。船舶旋回中，由于斜航而使阻力增加， 此外，舵力的縱向分力，慣性離心力的縱向分力進(jìn)入定常旋回后，船速穩(wěn)定引起的阻力增加以及推進(jìn)器效率降低等原因都將引起船速下降。 在一個(gè)定值上。定常旋回時(shí)的船速 Vt與操舵前的船速 Vo的比值Vt/Vo （速降系數(shù)）與 Dt/L （相對旋回 初徑）的關(guān)系如圖 1 6所示。Dt/L越小，Vt/Vo越小，即速降劇烈。也就是說，旋回性越 好，速降越明顯。肥大型船的Dt/L較瘦削型小得多，故旋回中的速度下降便要明顯得多。同樣，由于船舶在淺水中得旋回性變差，所以淺水中的旋回速降就小一些。圖165. 旋回中的橫傾旋回中船舶出現(xiàn)的橫傾是一個(gè)應(yīng)予注意

13、的不安全因素。一般貨船滿舵旋回時(shí)的外傾在靜水中可達(dá)3o5o左右。超大型油輪因恢復(fù)力矩很大，所以滿載滿舵旋回時(shí)幾乎不發(fā)生橫傾。然而恢復(fù)力矩較小的船舶高速航進(jìn)中操大舵角時(shí)，將會產(chǎn)生較大橫傾，若再加上船內(nèi)自由液面影響或出現(xiàn)貨物移動以及強(qiáng)橫風(fēng)或橫浪的影響，則船舶將有傾覆的危險(xiǎn)。為防止這種危險(xiǎn)，可采取如下措施：1） 在適當(dāng)增大初穩(wěn)性高度的同時(shí)，采取措施減小自由液面影響，防止貨物移動；2） 降低船速，緩慢操舵，用較小舵角進(jìn)行旋回，以增大旋回半徑；3） 選擇使風(fēng)浪作用力矩與回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最大外傾力矩錯(cuò)開的時(shí)機(jī)操舵；4） 旋回中若已出現(xiàn)較大外傾角而危及船舶安全時(shí)，切忌急速回舵或急操反舵，而應(yīng)逐漸降速，同時(shí)逐漸減小

14、所用舵角。Vt - r - GB 弋船舶以一定航速旋回中的外傾角大小可用下式估算：Vt2BMtg 0 c 1 （-1 ） 或g R GM式中：Vt定常旋回切線速度（m/s ） ；R 定常旋回半徑（m） ；g 重力加速度（m/s 2） ；BM 浮心至穩(wěn)心的高度（m） ；GM 初穩(wěn)性高度（m ） ；GB重心浮心間距（m） 。三、影響旋回圈大小的因素船舶旋回圈的大小主要受水下船型、船舶吃水狀態(tài)、操船、外界環(huán)境（水深、風(fēng)流）等 方面因素的影響。1. 水線下的船型因素1） 方型系數(shù)Cb方型系數(shù)較小的瘦形高速船（Cb 0.6）較方型系數(shù)較大的肥大型船（Cb 0.8）旋回性差得多。即Cb 越大，旋回性越好，

15、旋回圈也越小。2） 水線下側(cè)面積船首水線下側(cè)面積分布較多者有利于減小旋回圈，船尾水線下側(cè)面積分布較多者有利于提高航向穩(wěn)定性，而不利于減小旋回圈。例如船首有球鼻首或船尾比較削尖得船，旋回時(shí)阻矩較小，旋回圈較小，但航向穩(wěn)定性變差。3） 舵面積比（ARLppXd）增加舵面積將會使舵的轉(zhuǎn)船力矩增大，使旋回性變好，旋回圈減小。但同時(shí)也增加了旋回阻矩，超過了一定值后，旋回圈不能減小。因而一定類型的船舶都有一個(gè)最佳的舵面積比值。各類船舶因其實(shí)際使用目的不同，對其應(yīng)具備的旋回性在要求上也各不相同，同時(shí)還需綜合考慮舵機(jī)功率、船舶阻力、與船尾形狀的配合、便于安全操船等多方面條件的制約。比如大型油輪由于具有易于旋回

16、的肥胖船型，不用很大的舵面積比；而旋回困難但又要求具有較高的機(jī)動性的高速貨船則需要配備較大面積的舵；由于拖船和漁船需要優(yōu)良的操縱性，所以舵面積比也較大。2. 船舶吃水狀態(tài)1) 吃水在船舶其他條件（吃水差、主機(jī)轉(zhuǎn)速和船速）不變的情況下，一般船舶均有舵面積比隨吃水變深而降低的趨勢，舵力轉(zhuǎn)船力矩減小，而且隨著吃水的增加，船舶繞重心G 的垂直軸的轉(zhuǎn)動慣量也將增加，所以船舶初始旋回緩慢。因此， 若其他條件相同，吃水大的滿載船的進(jìn)距將有較大增長。此外， 由于隨著吃水的增大，斜航時(shí)轉(zhuǎn)船力矩較旋回阻矩增加得明顯，從而導(dǎo)致旋回初徑和橫距某種程度的降低。2) 縱傾船舶的縱傾變化，相當(dāng)于較大程度地改變了船舶水線下船

17、體側(cè)面積的形狀分布，尾傾增大，重心后移，水動力作用點(diǎn)后移，使轉(zhuǎn)船力矩減小，旋回圈增大；相反首傾增大時(shí)則回轉(zhuǎn)加快，旋回圈減小。首傾每增加1%船長，旋回初徑便可減小10%左右；尾傾量每增加1%船長，旋回初徑則增加10%左右。通常，滿載時(shí)尾傾不大，但吃水增加了，舵面積比減小了；而空載時(shí)尾傾相當(dāng)大，但吃水減小了，舵面積比增加了。所以總的看來，空船與滿載時(shí)的旋回圈大小相差不多。3) 橫傾總的來說，橫傾對旋回圈影響不大。船舶在前進(jìn)時(shí)如存在橫傾，船首受其影響會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 低速時(shí)，推力 阻力轉(zhuǎn)矩起主要作用，推首向低舷側(cè)偏轉(zhuǎn)，若向低舷側(cè)旋回，旋回圈??；高速時(shí)，首波峰壓力轉(zhuǎn)矩起主要作用，推首向高舷側(cè)偏轉(zhuǎn)，若向高舷

18、一側(cè)旋回，旋回圈小。3. 操船方面的影響1) 舵角在極限舵角范圍內(nèi)，隨著舵角的減小，旋回初徑將會急劇增大，舵角越小，方形系數(shù)越小， 舵的高寬比越小，旋回圈的增大率就越大，同時(shí)旋回時(shí)間也將明顯地增長。一般操 15°舵角旋回時(shí)與操滿舵相比，旋回初徑可能將增加到130%170%，而掉頭時(shí)間則可能增加到140%左右。2) 操舵時(shí)間我國船舶檢驗(yàn)局鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范關(guān)于操舵裝置部分規(guī)定，主操舵裝置應(yīng)具有足夠能力，并足以在船舶處于最深航海吃水并以最大營運(yùn)航速前進(jìn)時(shí)進(jìn)行操縱，將舵自任何一舷的35°轉(zhuǎn)至另一舷的30°的時(shí)間應(yīng)不超過28S。 因此， 在實(shí)際操船中一般認(rèn)為從正舵位置

19、操舵至最大舵角 35。需要15So如果操舵時(shí)間超過 15S,則所需時(shí)間越長，旋回圈變大，進(jìn)距將直接受其影響而變大，橫距所受影響較小，而旋回直徑幾乎不受影響。3) 船速船速對船舶旋回所需時(shí)間的長短具有明顯的影響，船速越快，旋回時(shí)間大大縮短，然而，在商船速度范圍內(nèi)，船速對旋回初徑的影響卻很小，這是因?yàn)榇霸谛刂兴艿降亩媪D(zhuǎn)船力矩、旋回阻矩等均大致與船速的平方成正比。然而，當(dāng)船速低于某一值(傅汝德系數(shù)Fr<0.18)時(shí)，旋回圈將會逐漸增大，這是由于低速時(shí)舵力轉(zhuǎn)船力矩明顯減小，旋回性明顯變差所致。反之，當(dāng)Fr >0.3，即船速增快時(shí)，由于興波增加，尾傾加劇，使航向穩(wěn)定性得以提高，與此同

20、時(shí)旋回性也將惡化，旋回圈將增大。值得注意的是，主機(jī)的使用方式對船舶旋回圈的大小有明顯的影響，如圖1 7 所示。船舶在航進(jìn)中減速旋回時(shí)，旋回圈將增大；相反，船舶在靜止中或低速中加車進(jìn)行旋回，旋回圈將減小，同時(shí)旋回圈中心也將落在施舵旋回時(shí)船舶重心位置的后方。成速廢回圖174) 外界環(huán)境的影響1） 淺水旋回圈在其他條件相同時(shí)隨著水深的變淺而逐漸增大。當(dāng)水深與吃水之比小于 2時(shí)，旋回圈將明顯增大。2） 污底和風(fēng)流船體污底越多，摩擦阻力增加，旋回圈變大，但影響很小。頂風(fēng)頂流將使縱距減小，順風(fēng)順流將使縱距增大。四、旋回圈要素在實(shí)際操船中的應(yīng)用1.反移量的應(yīng)用反移量，尤其是船尾反移量， 在操舵后初始階段出現(xiàn)

21、最大值?，F(xiàn)舉例說明其利用與防止的有關(guān)問題。1）本船航行中發(fā)現(xiàn)有人落水時(shí)，應(yīng)立即向落水者一舷滿舵，使船尾迅速擺離落水者， 以免使之卷入螺旋槳。2）在距船首較近的前方發(fā)現(xiàn)障礙物時(shí)，應(yīng)立即操滿舵使船首讓開，當(dāng)估計(jì)船首已可避開時(shí)，再操相反一舷滿舵以便讓開船尾。3）當(dāng)船首已擺出碼頭，擬進(jìn)車離泊時(shí)，如很快操大舵角進(jìn)車離泊，則會因?yàn)榇餐鈹[ 較大而觸碰碼頭。所以應(yīng)適當(dāng)減速，用小舵角慢慢駛離。4）船舶過彎道時(shí)，如船速快，大舵角轉(zhuǎn)向，則會產(chǎn)生較大的船尾反移量，因此應(yīng)保持足夠的船岸間距。2.其他要素的應(yīng)用兩船對遇時(shí)，兩船進(jìn)距之和可用來估算最晚施舵點(diǎn)。即兩船距離大于或等于兩船進(jìn)距之和，若用舵緊急避讓，則在理論上不管

22、用右滿舵還是左滿舵都能讓開。然而在實(shí)際操縱中， 還應(yīng)考慮操舵延遲，風(fēng)流漂移、尾反移量以及安全余量等因素。滯距可用來估算兩船對遇時(shí)用舵無法讓開的距離。即兩船對遇時(shí)的距離小于兩船滯距之和，則不論如何操作，用舵都無法讓開。如對遇時(shí)兩船距離滯距之和而小于縱距之和，則理論上可通過兩船間的協(xié)調(diào)行動以避免碰撞。但這在實(shí)際操作中極為困難。旋回初徑和進(jìn)距可用來估算用舵旋回掉頭所需水域的大小。值得注意的是，駕引人員在估計(jì)船舶所需旋回水域大小時(shí)，需將船尾偏出旋回圈外的長度考慮進(jìn)去，這就要在最大縱距、最大橫距的基礎(chǔ)上再增加約L/5 的長度，否則會影響船舶的順利旋回。第二節(jié) 船舶操縱運(yùn)動方程及操縱性指數(shù)、船舶操縱運(yùn)動方

23、程1. 船舶操縱運(yùn)動方程的由來如果把船舶近似看成剛體，并假定船舶在旋回時(shí)只受到轉(zhuǎn)船力矩和水的阻矩的作用，根圖18在式（1-14）中，設(shè)t =T則有r = K So （1-e*=KS o （1-0.368）0.63 K 8。這說明，T值是表示操舵后，船舶對舵角響應(yīng)的時(shí)間滯后的一種指數(shù)。在數(shù)值上等于操舵后船舶回轉(zhuǎn)角速度達(dá)到0.63 K 8 0 （即63%定常旋回角速度）所需的時(shí)間。若 T為正值，則T值越小，e”趨于零的速度就越快，船舶進(jìn)入定常旋回也就越快，即船舶追隨性越好； 反之，T值越大，追隨性就差。所以稱T為船舶追隨性指數(shù)。此外，T值小，船舶慣性轉(zhuǎn)頭角就小，能較快地穩(wěn)定在新航向上，即航向穩(wěn)定性

24、較好； T值大，則慣性轉(zhuǎn)頭角較大，航向穩(wěn)定彳#較慢，即航向穩(wěn)定性差。若 T<0,則船舶不具備航 向穩(wěn)定性。可見，T指數(shù)還可反映船舶航向穩(wěn)定性的好壞，所以又稱其為航向穩(wěn)定性指數(shù)。二、K、T指數(shù)的無因次化與數(shù)值范圍一般說來，較大的船舶都具有應(yīng)舵較慢、旋回直徑較大的特點(diǎn)（絕對數(shù)值），這給比較大小不同的各類船舶的操縱性帶來不便。例如具有相同K、T值的兩船，以船長L大，航速Vs低者，操縱性好。為了便于比較不同種類船舶或同一船舶不同狀態(tài)下的操縱性，通常將 K、T指數(shù)作無因次化處理，即消去其量綱。其處理方式按以下公式進(jìn)行：LVsK，= K T，= T VsL式中： Vs 回轉(zhuǎn)時(shí)初速度（m/s）;L船長

25、（m）;K 旋回性指數(shù)（1/s）;T追隨性指數(shù)（s）;K、T值多從Z形試驗(yàn)中求得，下表給出了一些實(shí)船的K'、丁實(shí)測數(shù)據(jù)。表1 3從上表可知，同一船舶條件不同，K'、T'值均不相同。在其他條件相同的情況下，同一船舶的K'、T',隨Z型試驗(yàn)時(shí)所用舵角的增大而同時(shí)減小；隨吃水的增大而同時(shí)增 大；隨水深的變淺而同時(shí)減?。浑S尾傾增加而同時(shí)減小。此外， K'、T'還隨船型系數(shù) Cb/ （L/B）的增大而同時(shí)增大，也就是說，豐滿而短粗的船舶K'、T'值較高，操舵后應(yīng)舵慢，旋回圈較小，航向穩(wěn)定性較差；然瘦削而修長的船舶K'、T&#

26、39;值較低，操舵后應(yīng)舵快，旋回圈較大，航向穩(wěn)定性較好。通常認(rèn)為，實(shí)船Z形試驗(yàn)（10。/10。）所測得的K'、T'值處于下列數(shù)值范圍內(nèi)，即可認(rèn)為該船具有一般的操縱性能。滿載貨船(L = 100150 m ):滿載油船(L = 150250 m ):K' = 1.52.0 ,K' = 1.73.0 ,T' = 1.52.5 ;T' = 3.06.0 ;三、K、T指數(shù)在實(shí)際操船中的應(yīng)用1.旋回圈部分要素的求算1) 定常旋回半徑R = Vt/r = Vs/K 8 0= L/K 淪 02) 定常旋回直徑D = 2R = 2 Vs / K S 0= 2 L

27、 / K 803) 心距：Re = Vs (T + ti / 2)4) 進(jìn)距：Ad = Re + R = Vs (T + t1 / 2) + Vs / K”上述式中：K 旋回性指數(shù)(1/s);T 追隨性指數(shù)(s);Vs旋回時(shí)初速(m/s);8 0所操舵角，單位為弧度；t1操舵時(shí)舵角由正舵至80所需的時(shí)間(s)。(1-15 )(1-16 )(1-17 )(1-18 )圖1 92.推算新航向距離如圖1 10所示，原航線上應(yīng)提前操舵的施舵點(diǎn) 航向距離。4)0Dnc = AB + BC = R e+R tg 2A至轉(zhuǎn)向點(diǎn)C之間的距離,稱為到新=Vs (T +t1Vs6。)+ tg(1-19 )KS 0

28、計(jì)算出R、R后，即可近似地畫出類似圖19所示的旋回圈軌跡。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意式中各量的單位統(tǒng)一。旋回時(shí)初速Vs單位為m/s； K指數(shù)單位為1/s； T指數(shù)單位為s；操舵時(shí)間ti單位為s；所操舵角8 0單位為弧度（1° = 1/57.3弧度）；轉(zhuǎn)向 角W 0單位為度（。）；新航向距離 Dnc單位為m。就髓何史意圖 1 103.利用K、T指數(shù)對船舶操縱性進(jìn)行分類不同種類、結(jié)構(gòu)和大小的船舶，其操縱性會有很大的不同。按照K、T指數(shù)比較船舶的旋回軌跡，可將船舶操縱性大致分為四類，如圖 1-11所示。A型：T小K大，該類船舶旋回性、追隨性均好。操舵后，應(yīng)舵快，旋回圈也小。舵 面積比較高的船即屬此類船舶

29、，其Re、Ad短，Tr、Dt和D也短。B型：T小K小，該類船舶旋回性差、追隨性好。操舵后，應(yīng)舵雖快，但旋回圈較大。淺吃水或空載狀態(tài)的船屬此類船舶，其Re、Ad短，但Tr、Dt和D卻長。C型：T大K大，該類船舶旋回性好、追隨性差。操舵后，應(yīng)舵慢，但旋回圈較小。深 吃水或滿載狀態(tài)的船舶常具有此種特點(diǎn)。滿載的超大型油輪，雖然舵面積比很小，但也具有這種特點(diǎn)。其 Re、Ad長，但Tr、Dt和D卻短。D型：T大K大，該類船舶旋回性、追隨性均差。操舵后，應(yīng)舵慢且旋回圈較大。舵 面積比較小的船舶、瘦型船均屬此類。其Re、Ad長，Tr、Dt和D也長。圖 111第三節(jié)船舶的航向穩(wěn)定性與保向性、航向穩(wěn)定性的概念所謂

30、航向穩(wěn)定性，指的是船舶在受外界干擾取得轉(zhuǎn)頭速度r0后，當(dāng)干擾消除后，在保持正舵的條件下，船舶所受的轉(zhuǎn)頭阻矩對船體轉(zhuǎn)頭運(yùn)動有何影響，因而船舶轉(zhuǎn)頭運(yùn)動將如何變化的性質(zhì)。一艘航向穩(wěn)定性好的船舶， 直進(jìn)航行中即使很少操舵也能較好地保向； 而當(dāng)操舵改向時(shí)， 又能較快地應(yīng)舵；轉(zhuǎn)向中回正舵，又能較快地把航向穩(wěn)定下來。 其特點(diǎn)是對舵的響應(yīng)運(yùn)動來 得快，耗時(shí)短，因而舵效較好。根據(jù)外界干擾消除后船舶運(yùn)動狀態(tài)的不同可分為以下幾種情況，如圖1 12所示。實(shí)際骯透f 位.的足 >圖 1 12正舵直進(jìn)中的船舶，在受到風(fēng)、浪、流或其他因素干擾作用后， 船舶將偏離原來的運(yùn)動狀態(tài)。當(dāng)干擾消失后，在保持正舵條件下，若船舶能

31、恢復(fù)到原來的運(yùn)動狀態(tài)，則具有位置穩(wěn) 定性；若能恢復(fù)到原來的航向， 則具有方向穩(wěn)定性；若能在偏離原運(yùn)動狀態(tài)后，迅速衰減這 種偏離，而較快地穩(wěn)定在新的航向上，進(jìn)行新的直線運(yùn)動，則具有直線穩(wěn)定性；當(dāng)然，也可 能在干擾消除后，船舶最終將進(jìn)入一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動，這類船舶則不具備航向穩(wěn)定性。1 .靜航向穩(wěn)定性靜航向穩(wěn)定性指的是船舶受外力作用稍微偏離原航向，而重心仍沿原航線運(yùn)動時(shí)，船舶斜航漂角將如何變化的性能。也就是說，外力干擾消失后，若船舶不僅最終航向與初始航向相同，而且位置也在原航向延伸線上，則稱船舶具有靜航向穩(wěn)定性（位置穩(wěn)定性）。一般船舶均不具備靜航向穩(wěn)定性，因?yàn)橐坏┌l(fā)生斜航，其漂角的出現(xiàn)將產(chǎn)生使漂角繼續(xù)增

32、大的轉(zhuǎn)頭力矩，往往不能自行回復(fù)到原航線上，故船舶常常表現(xiàn)為靜航向不穩(wěn)定。船首越首傾，船體側(cè)面積在船首分布越多，靜航向穩(wěn)定性就越差。2 .動航向穩(wěn)定性動航向穩(wěn)定性指的是當(dāng)外界干擾消除后，船舶在不用舵糾正的情況下，能盡快地穩(wěn)定于新航向的性能。也即船舶直線穩(wěn)定性。穩(wěn)定于新航向較慢、慣性轉(zhuǎn)頭角較大的船，其動航向穩(wěn)定性較差；穩(wěn)定得較快、慣性轉(zhuǎn)頭角較小的船，其動航向穩(wěn)定性較好；一直轉(zhuǎn)頭不停而偏轉(zhuǎn)下去的船，則不具備動航向穩(wěn)定性。一般所說的船舶航向穩(wěn)定性指的就是動航向穩(wěn)定性。 大多數(shù)船舶都具有動航向穩(wěn)定性。當(dāng)然，航向穩(wěn)定性差甚至航向不穩(wěn)定的船舶，為了保持航向，就需頻繁操舵，且所用舵角也偏大。、船舶航向穩(wěn)定性的

33、判別在保持正舵條件下，一階操縱運(yùn)動方程可寫為:T r + r = 0求解上式，可得外界干擾消失后，初始轉(zhuǎn)頭角速度為ro的任意時(shí)刻t的轉(zhuǎn)頭角速度r的表達(dá)式r = r0 e " T（1-20 ）由式（1-20）可知，當(dāng)T>0時(shí)，T值越小，則e”就很快地衰減趨于零，轉(zhuǎn)頭角速度也 就衰減得較快，即航向很快穩(wěn)定。若 T為大的正值，則轉(zhuǎn)頭角速度 r衰減得慢，航向穩(wěn)定性 就較差。相反，若 T<0,船舶不具備航向穩(wěn)定性。如圖113所示。如將式（1-20）對時(shí)間t積分，則可得到船舶因外界干擾具有轉(zhuǎn)頭角速度r%而當(dāng)干擾消除之后，船舶慣性轉(zhuǎn)頭角度得表達(dá)式W = rdt =" r 0e

34、-t/T dt = roT（1-21 ）00由上式可知，船舶受干擾后偏離原航向的角度大小由干擾造成的初始轉(zhuǎn)頭角速度r0和航向穩(wěn)定性指數(shù)T來決定。在同樣的干擾情況下，T為小的正值，則偏航角度（慣性轉(zhuǎn)頭角） 較?。籘為大的正值，則偏航角度就大。若T為負(fù)值，則船舶將一直偏轉(zhuǎn)下去。由此可見，船舶的航向穩(wěn)定性可以用航向穩(wěn)定性指數(shù)T來衡量。/ TVO航向不穩(wěn)定圖 1 13三、船舶保向性及其影響因素1) 船舶保向性船舶保向性與航向穩(wěn)定性并不是同一概念。航向穩(wěn)定性是具有一定初始轉(zhuǎn)頭角速度的船舶，僅在船體因轉(zhuǎn)頭而受到的旋回阻矩作用下逐漸穩(wěn)定于新航向的能力。是船舶本身固有的性能。保向性則是指船舶在風(fēng)、浪、流等外力

35、作用下，由操舵水手（或自動舵）通過羅經(jīng)識別船舶首搖情況，并通過操舵抑制或糾正首搖使船舶駛于預(yù)定航向的能力。船舶保向性的好壞不僅與航向穩(wěn)定性的好壞有關(guān)， 同時(shí)取決于操舵人員的技能及熟練程度、 自動舵的控制能 力、舵機(jī)的響應(yīng)能力以及舵的控向能力。顯然，航向穩(wěn)定性越好的船舶，保向性也越好。2) 影響保向性的因素3) 船型方型系Cb較小，長寬比L/B較高的瘦削型船舶，回轉(zhuǎn)時(shí)阻矩較大，航向穩(wěn)定性較好， 保向性較好；肥胖型船則較差。4) 水線下船體側(cè)面積形狀水線下側(cè)面積在船尾分布較多的船舶，如船首較為削進(jìn)、船尾有較大鈍材的船舶，其航向穩(wěn)定性較好，保向性也較好；而裝有球鼻首的船將使其航向穩(wěn)定性降低。5) 載

36、態(tài)輕載較滿載時(shí)的航向穩(wěn)定性好，保向性也好；尾傾較首傾時(shí)保向性好。但在受強(qiáng)風(fēng)影響時(shí)，船舶空載或輕載時(shí)的受風(fēng)面積大，故保向性會下降。6) 船速對同一艘船舶而言，船速越高，保向性越好。7) 舵角隨著舵角的增加，船舶的保向性將得到明顯改善。尤其對于超大型油輪常需使用大舵角才能保向。8) 舵面積比舵面積越大，航向穩(wěn)定性越好，保向性越好。9) 其他因素水深變淺、污底增加，將使航向穩(wěn)定性變好，保向性提高；順風(fēng)、順流航行將使航向穩(wěn)定性變差，保向性下降。第四節(jié)船舶變速運(yùn)動性能船舶出于避碰、狹水道及港內(nèi)航行或駛往泊地的需要而改變螺旋槳的轉(zhuǎn)速和方向，進(jìn)行啟動、變速、停車、倒車操縱。轉(zhuǎn)速和方向改變后直至達(dá)到新的定常運(yùn)

37、動狀態(tài)之前，存在著一段加速或減速運(yùn)動的過程，該段過程稱為變速運(yùn)動過程，也稱船舶慣性。衡量船舶變速運(yùn)動特性有兩個(gè)重要指標(biāo)，一是船舶完成變速運(yùn)動所航進(jìn)的路程，稱為沖程；另一是完成變速運(yùn)動所需的時(shí)間，稱為沖時(shí)。一、船舶啟動性能船舶在靜止?fàn)顟B(tài)中開進(jìn)車，直至達(dá)到與主機(jī)輸出功率相應(yīng)的穩(wěn)定船速前的變速運(yùn)動，稱為船舶起動變速運(yùn)動。在起動變速過程中，螺旋槳推力T 與船舶阻力R 之差，是船舶產(chǎn)生加速運(yùn)動的動因。由于啟動后推力增加較快，而船速增加則較為緩慢，因此要注意合理用車。即分段逐級加車，待達(dá)到相應(yīng)轉(zhuǎn)速的船速時(shí)，再提高用車的級別，以免主機(jī)超負(fù)荷工作。完成啟動變速運(yùn)動所需的時(shí)間t和航進(jìn)的路徑s可用下列關(guān)系式估算。

38、W - Vot 弋 0.004 R0W - Vo2s 弋 0.101R0式中，Vo為最終定常速度，單位為 kn; W為船舶實(shí)際排水量，單位為 t; Ro為達(dá)到最 終定常速度Vo時(shí)的船舶阻力；計(jì)算出的t單位為min;計(jì)算出的S單位為m。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從靜止?fàn)顟B(tài)逐級動車，直至達(dá)到海上速度，滿載船舶約需航進(jìn)2oL 左右的距離，輕載時(shí)約為滿載的1/22/3。二、船舶減速性能船舶以一定常速度(全速或半速)行駛中采取停車措施后，直至降到某一余速( 2kn4kn )前的變速運(yùn)動稱為船舶停車變速運(yùn)動。主機(jī)停車后，推力急劇下降到零。開始時(shí)，船速較高，阻力也大，速降很快；但當(dāng)速度 減小后，阻力也隨之減小，速降越來越慢

39、，船很難完全停止下來，且在水中亦很難判斷。所以，通常以船速降至維持舵效的最小速度作為計(jì)算所需時(shí)間和船舶航進(jìn)路程的標(biāo)準(zhǔn)。主機(jī)停車后的時(shí)間、速度及航進(jìn)路程存在如下關(guān)系。達(dá)到速度V 時(shí)所需的時(shí)間：W - V0211t = 0.00105 （ - ）R0VV0達(dá)到速度V 時(shí)所航進(jìn)的路程：W - Vo2Vos = 0.075 ? n （ ）RoV式中：Ro 為速度Vo 時(shí)船舶所受阻力，單位為t； W 為船舶實(shí)際排水量，單位為t；t的單位為 min; S為m;速度單位為 kn。計(jì)算停車沖程還可采用Topley 船長提出的經(jīng)驗(yàn)估算式S = 0.024 C Vo式中：C為船速減半時(shí)間常數(shù)，單位為 min; V

40、o為船舶停車時(shí)初速，單位為 kn。C值 隨船舶排水量不同而不同。一般船舶在以常速航進(jìn)中，從主機(jī)停車到降至余速2kn 時(shí)， 其停車沖程約為82oL； 而VLCC滿載時(shí)，在以海上常速航進(jìn)中停車至余速降至3kn,則停車沖程約為 23L ,沖時(shí)近30min。當(dāng)然，正常的進(jìn)出港或接近泊地仍以逐級降速為妥，以利于主機(jī)的養(yǎng)護(hù)。三、倒車制動性能船舶在全速前進(jìn)中開后退三，從發(fā)令開始至船舶對水停止移動所需的時(shí)間和航進(jìn)的路程， 以及相應(yīng)的偏航量和偏航角，統(tǒng)稱為倒車制動性能。倒車沖程又稱為緊急停船距離（ crashstopping distance） 或最短停船距離 （ shortest stopping dista

41、nce）。全速前進(jìn)的船舶在進(jìn)行緊急制動時(shí)，為不致造成主機(jī)轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)應(yīng)力過大的情況，在關(guān)閉主機(jī)油門后，通常要等航速降至全速的60%70%,轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的25%35%時(shí)，方可將壓縮空氣持續(xù)充入汽缸使主機(jī)停轉(zhuǎn)，然后進(jìn)行反向起動。1. 緊急停車距離（C、 S、 D ）和停船時(shí)間的估算1） Lovett 式估算法W - V0t 0.00089 R0W - V02s 弋 0.0121R0式中：s最短停船距離（m） ；t 所需時(shí)間（min ） ；W 船舶實(shí)際排水量（t） ；R0船速為 V 0時(shí)的船舶阻力（t） ；V0倒車前的船舶速度（kn）。2） 緊急停船距離經(jīng)驗(yàn)估算法從主機(jī)倒車后的船速隨時(shí)間變化關(guān)系

42、看，可近似認(rèn)為是一個(gè)勻減速過程，如圖1-14 所示。緊急停船距離的大小就是速度曲線與時(shí)間軸圍成的面積。即tsS = / vdt = CV k ts式中：Vk倒車時(shí)船速（kn）；ts倒車使用時(shí)間（s）;C緊急停船距離系數(shù)，一般貨船取0.250.27,大型油輪取0.270.29;S緊急停船距離（m）。大型油輪如時(shí)間按分（min）計(jì)算，也可按下式求取緊急停船距離S = 16 Vk - tm使用上述兩公式時(shí)，可不考慮船舶主機(jī)種類和吃水狀態(tài)。圖 1-143）低速航進(jìn)時(shí)倒車沖程及沖時(shí)的估算1w kxS =Vo22g Tpw kxts =V 0g Tp式中：S倒車沖程（m）;ts所需時(shí)間（s）；g重力加速度

43、（9.8m/s2）；W船舶排水量（t）;kx船舶前進(jìn)方向虛質(zhì)量系數(shù)，可經(jīng)實(shí)驗(yàn)取得，象VLCC或肥大型船舶可取1.07。Tp螺旋槳倒車?yán)Γ╰）,估算時(shí)可用Tp=0.01N拉（后退倒車功率）來估算; Vo船舶倒車時(shí)船速（m/s）。當(dāng)船舶駛向泊地并要求船舶能在一倍船長的距離內(nèi)用倒車把船停住，則船舶所用余速為Vo =4） 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)載重量船種主機(jī)種類緊急停船距離1萬t普通貨船內(nèi)燃機(jī)6 8 L1萬t高速貨船 集裝箱船 滾裝船內(nèi)燃機(jī)7 8 L5萬t油輪內(nèi)燃機(jī)8 11 L5萬t貨船內(nèi)燃機(jī)8 10 L10萬t油輪汽輪機(jī)10 13 L1520 萬 t油輪汽輪機(jī)13 16 L根據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般情況下各類船舶的緊急停船

44、距離大致為(如表1 5所示)：表1 52 .船舶停船性能船舶的停船性能是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下以海上船速行駛的船舶，經(jīng)自力制動操縱后，可在允許偏航范圍內(nèi)(偏航量和偏航角)迅速停船的性能。由于沉深橫向力和排出流橫向力的作用，倒車制動時(shí)，船舶在減速的同時(shí)船首將發(fā)生劇烈的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡是一條曲線，如圖1 15所示。在圖中曲線的長度即最短停船距離，也稱之為制動行程Rt (track reach)。船舶重心沿原航向方向移動的距離稱為制動縱距Rh (head reach),它是用車緊急停船能讓開前方物標(biāo)的最短距離。倒車制動時(shí)，船首向偏離原航向的角度，稱為偏航角。而船舶重心偏離原航向 的橫向距離，稱為偏航量D

45、l。壓載時(shí)，停船距離短，偏航角和偏航量較?。粷M載時(shí)，停船時(shí)間長，偏航角和偏航量大，有時(shí)竟高達(dá)200°左右。具有良好停船性能的船舶應(yīng)滿足，在開闊水域具有相應(yīng)其船長的最小停船距離，而在水深、航道寬度受限制的水域不僅要具有最小停船距離，而且要具有較小的偏航量和偏航角。3 .影響緊急停船距離的主要因素1)主機(jī)倒車功率、換向時(shí)間主機(jī)倒車功率越小，緊急停船距離越大。此外，單位排水量功率( MCR/DWT )越小， 緊急停船距離越大，這就是大型船倒車功率較小型船舶大，但緊急停船距離一般較大的原因所在。主機(jī)換向時(shí)間越短， 緊急停船距離越小。 主機(jī)換向時(shí)間因主機(jī)類型不同而不同，一般從前進(jìn)三到后退三換向

46、所需時(shí)間蒸汽機(jī)船約需 6090s；內(nèi)燃機(jī)船約需90120s；汽輪機(jī)船約需 120180s。另外，內(nèi)燃機(jī)倒車功率占常用功率的比例也較氣輪機(jī)為高。2)推進(jìn)器種類與定距槳相比，調(diào)距槳只需改變槳葉方向便可達(dá)到換向目的。操作時(shí)間短，在調(diào)整螺距的同時(shí)即可產(chǎn)生較大乃至最大的倒車?yán)Γ示o急停船距離較短。若其他條件相同，一般 CPP船的緊急停船距離約為 FPP船的60%80%。3）排水量和船型在船速和倒車?yán)ο嗤瑫r(shí)， 排水量越大，緊急停船距離越長。 通常壓載時(shí)的停船沖程約 為滿載時(shí)的80%,而倒車沖程約為滿載時(shí)的 40%50%左右。此外，Cb大的肥大型船舶的附 加質(zhì)量大，故其停船距離較瘦型船舶為長。4 ） 船

47、速若其他條件相同，船速越大，沖程越大。5）外界條件順風(fēng)流時(shí)沖程增大；反之則減小。淺水中船舶阻力增加，沖程略有減小。6）船體污底船體污底嚴(yán)重，則阻力增加，船舶緊急停船距離將相應(yīng)減小。4 .各種制動方法及其運(yùn)用1）倒車制動法通過螺旋槳倒轉(zhuǎn)或改變螺距，使之產(chǎn)生強(qiáng)大拉力進(jìn)行制動的方法稱為倒車制動。該法因其制動拉力大，操縱方便而被各類船舶廣泛采用。但因存在控向困難，不利于船舶保位的缺陷，因而大型船舶在港內(nèi)應(yīng)謹(jǐn)慎使用。2） 蛇航制動法 （ Zig zag stop manoeuvre）這是英國造船研究協(xié)會（BSRA）提出的緊急停船制動方法。該法通過船舶自身操舵、 換車，不僅可利用主機(jī)倒車?yán)?、船舶斜航阻?/p>

48、和舵阻力使船舶快速停住，而且能保證船舶偏航方向明確、較少的偏航距離。此外，由于采用分階段逐級平穩(wěn)降速，避免了主機(jī)超負(fù)荷 工作等情況的出現(xiàn)。該法適用較開闊水域，對于大型船舶、方型系數(shù)Cb較大的船舶，深水域中初速度較高時(shí)尤為有效。其缺點(diǎn)是在較窄水域或航道內(nèi)不宜使用，操縱較復(fù)雜。3）滿舵旋回制動法船舶滿舵旋回一周，當(dāng)航向復(fù)原時(shí)，可使船速減為原來速度的70%左右，大型油輪甚至降至原船速的50%左右。該法操作簡便，無需機(jī)艙動車，大型船舶抵港前常用此法減速。4）拖錨制動法該法僅適用于萬噸及萬噸以下船舶，而且拋錨時(shí)的船舶對地速度僅限于23kn以下。大型船舶由于其錨機(jī)的剎車力不足， 拖錨制動將會損壞錨設(shè)備或使

49、制動失敗， 故不宜采用此 法。5 ） 拖輪制動法當(dāng)本船船速低于 67kn時(shí)，根據(jù)當(dāng)時(shí)的吃水情況使用相應(yīng)數(shù)量的拖輪，利用拖輪的推 力作用，有效地控制本船航速。該法多用于大型船舶在港內(nèi)航道中的制動。6）輔助裝置制動法該法是通過在船體上增設(shè)一些輔助裝置，在需要時(shí)予以啟動，以增加船舶運(yùn)動阻力， 消耗船舶動能，使船舶盡快減速。該法在船速較高時(shí)制動效果明顯。5.停船沖程的測定1）測定條件測定應(yīng)選擇在無風(fēng)、流影響的水域進(jìn)行，水深一般應(yīng)不小于3VBd （B為船寬，d為吃水），船舶保持正舵。2）測定內(nèi)容通常是在空船和滿載時(shí)，分別測定主機(jī)處于主機(jī)轉(zhuǎn)速為前進(jìn)一、前進(jìn)二、前進(jìn)三時(shí)使用停車和倒車的沖程和所需時(shí)間，至少應(yīng)

50、測定船舶前進(jìn)三至停車，前進(jìn)二至停車的停車沖程和前進(jìn)三至后退三及前進(jìn)二至后退三的倒車沖程。3) 測定方法拋板法采用此方法比較簡便且實(shí)用，停船距離可由下式求得：停船距離=( n - 1 ) L + 最后一塊木板移動的距離式中：n 為拋出木板總數(shù)；L 為首尾觀測組的距離(m)。定位法多采用無線電定位法和GPS 定位法，通過連續(xù)測定船位求得沖程。大型船舶多用此法。第五節(jié)實(shí)船操縱性試驗(yàn)操縱性試驗(yàn)的目的是為了求得船舶操縱性衡準(zhǔn)及各運(yùn)動要素，從而評價(jià)船舶操縱性的優(yōu)劣。 實(shí)船操縱性試驗(yàn)通常包括：旋回試驗(yàn) ( turning test) 、 Z 形試驗(yàn) ( Zig - zag manoeuvre test) 、

51、螺旋試驗(yàn)(spiral test) 和逆螺旋試驗(yàn)( reverse spiral test)、改向試驗(yàn)(course change test)、 停船試驗(yàn)(stopping test)五項(xiàng)試驗(yàn)。試驗(yàn)水域的狀態(tài)應(yīng)符合水面寬敞、具備不受淺水影響的水深、流微弱但流向需穩(wěn)定、無風(fēng)浪涌等要求；船舶的狀態(tài)應(yīng)盡可能取滿載狀態(tài)，無條件者應(yīng)按適當(dāng)?shù)膲狠d狀態(tài)來要求；槳葉中心處水深即沉深應(yīng)大于0.45 倍的螺旋槳直徑。一、旋回試驗(yàn)1. 試驗(yàn)?zāi)康模簻y定船舶旋回圈，從而求得船舶的旋回諸要素，包括進(jìn)距、橫距、 旋回初徑、旋回直徑、滯距、旋回時(shí)間等，以便評價(jià)船舶旋回的迅速程度和所需水域的大小。2. 試驗(yàn)要求：通常是在試驗(yàn)速

52、度條件下，直進(jìn)中分別向左、右兩舷操滿舵進(jìn)行旋回，轉(zhuǎn)頭角達(dá)到360 °(有風(fēng)流輕微影響時(shí)應(yīng)為540° ) 時(shí)，測定其旋回圈。也可根據(jù)實(shí)際工作需要，測定不同載況(滿載、半載、 壓載) 、 不同船速 (全速、 半速、 低速) 、 不同舵角 ( 10°、15°、20°、35°)情況下向左和向右的旋回資料。3. 旋回試驗(yàn)過程(1) 測試人員就位后，在預(yù)定的航線上保持船舶直航并穩(wěn)定航速。(2) 在開始回轉(zhuǎn)前約一個(gè)船長的航程范圍內(nèi)，測量船舶的初始參數(shù)，如航速V 0、初始航向角中、初始舵角8 0以及螺旋槳的初始轉(zhuǎn)速n0等。(3)發(fā)出操舵口令，以盡可能

53、快的轉(zhuǎn)舵速度操舵至規(guī)定舵角80o(4) 從轉(zhuǎn)舵開始，首向角變化了1°、5°、15°、30°、60°、90°以及以后每隔30°分別記下對應(yīng)的時(shí)間、航速、船位、轉(zhuǎn)頭角、橫傾角及螺旋槳轉(zhuǎn)速。(5) 當(dāng)轉(zhuǎn)頭角變化達(dá)到360°(或540°)以后，正舵并改為直進(jìn)狀態(tài)。(6) 根據(jù)上述觀測數(shù)據(jù)，并對風(fēng)流引起的漂移進(jìn)行修正，然后在大比例尺海圖上連續(xù)繪出各個(gè)船位點(diǎn)，并把它們圓滑地連結(jié)為曲線，便可量出旋回圈各要素。從航速和角速度測量中可求得回轉(zhuǎn)速降 V/V0,及定常旋回角速度 ro0從橫傾角的測量中可得到定常外傾角ec和最大

54、突傾角9max。4. 測定旋回圈軌跡的方法(1) 使用 GPS 定位測旋回圈。(2) 使用航向、航速計(jì)算求旋回圈。(3) 使用浮標(biāo)方位測旋回圈。（4）使用無線電定位測旋回圈。不論采取何種方法，均應(yīng)注意將測得的船位換算為重心G處的船位，并進(jìn)行漂移修正，以提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。二、Z形試驗(yàn)1. 試驗(yàn)?zāi)康模呵蟠暗牟倏v性指數(shù) K、T,借以全面評價(jià)船舶的旋回性、追隨性和航向穩(wěn)定性等重要 操縱性能。2. 試驗(yàn)要求：通常在海上速度情況下，采用10。/10 ° （分子表示舵角，分母表示操反舵時(shí)的船首向改變量）試驗(yàn)。根據(jù)需要也可進(jìn)行20° /20 °、15° /15 °、5° /5 °等Z形試驗(yàn)，它們分別表示較強(qiáng)和較弱機(jī)動下的操縱情況。3.試驗(yàn)方法（如圖132所示）（1）以規(guī)定航速保持勻速直航，操右舵 10。并保持之；（2）當(dāng)船首向右轉(zhuǎn)頭的角度達(dá)到10。時(shí)，即與所操舵角相等的瞬間，立即回舵，改操左舵10。并保持之；（3）待船首最終左轉(zhuǎn)，越過原航向并向左偏離原航向達(dá)10。時(shí)，即再一次出現(xiàn)與所操舵角相等的瞬間，立即回舵，再操右舵10。如此反復(fù)，既可按右 一左一右、也可按左一右一左的順序，連續(xù)進(jìn)