第一章 船舶的操纵性能
影响旋回圈大小的因素
⑼横倾
①低速时,向低舷侧旋回,旋回圈小; ②高速时,向高舷一侧旋回,旋回圈小。
⑽ 浅水影响
由于浅水中阻力明显增大,转船力矩下降,因此,旋 回圈在其他条件相同时随着水深的变浅而逐渐增大。 当H/d < 2时,旋回圈将明显增大; 当H/d < 1.2时,旋回圈将急剧增大。
影响旋回圈大小的因素
影响旋回圈大小的因素
⑸舵面积比(AR/Lpp×d)
AR/Lpp×d大,旋回圈减小 。
⑹船速
①.商船速度范围内,船速对旋回初径的影响却很小。 ②.航进中减速旋回时,旋回圈将增大;相反,船舶在静止 中或低速中加车进行旋回,旋回圈将减小 。
影响旋回圈大小的因素
⑺吃水
吃水d大的船进距、横距、旋回初径有所增加,反移则 有所减小。
第二阶段 (过渡阶段)
过渡阶段:转舵结束起到船舶进入定常 回转运动为止的动态过程 受力情况:随船舶横移、漂角增大,作 用于船体的流体力和力矩增大; 运动特点 : 斜航运动; 横移速度和漂角增大; 旋回加速(角速度增大,角加速度减小); 纵向速度下降; 内倾渐渐向外倾变化。
第三阶段(定常阶段)
第一章:船舶的操纵性能
青岛远洋船员职业技术学院
船舶操纵性
船舶操纵性能(maneuverability)是指船 舶对驾引人员实施操纵的响应能力总称 船舶操纵性能内容:
船舶的旋回性Turning ability ; 船舶航向稳定性与保向性( course -keeping
ability) ; 船舶的停船性能(stopping ability ); 船舶的转头惯性抑制性能(Yaw-checking ability )等。
1.人落水时:应立即操落水者一舷满舵,并停车,使船尾迅 速摆离落水者,以免使之卷入螺旋桨。 2.前方发现障碍物时:应立即操满舵使船首让开, 当估计船 首已可避开时,再操相反一舷满舵以便让开船尾。 3.离泊时:当船首已摆出码头,拟进车离泊时,如很快操大 舵角进车离泊,则会因为船尾外摆较大而触碰码头。所以 应适当减速,用小舵角慢慢驶离。 4.船舶过弯道时:如船速快,大舵角转向,则会产生较大的 船尾反移量,因此应保持足够的船岸间距。
⑾螺旋桨转动方向
船舶旋回方向与螺旋桨旋转方向一致,旋回圈将有所增 大,反之则有所减小(右旋固定螺距螺旋桨的单车船,向左旋回的
旋回初径较向右旋回要小些)。
⑿污底、风流
①船体污底越多,摩擦阻力增加,旋回圈变大,但影响很小。
②顶风顶流将使纵距减小,顺风顺流将使纵距增大。
五、旋回圈要素在实际操船中的应用
(一)尾反移量的应用
DT/L
5~6.5 4~5 2.5~7.5
的大小常常用其旋回初 径DT表示。 采用其旋回初径与其船 长L(一般为两柱间长) 的比值DT/L来表示, 称为相对旋回初径。
大型远洋客船
中小型海上客船 大型客货船
7.5~8.0
4~5 5~7
中小型客货船
拖轮 巡洋舰 驱逐舰 潜艇
4~5
1.5~3 3~5 5~10 3~5
5. 旋回时间
(1)定义:
旋回时间是指船舶旋回360°所需的时间。
(2)影响因素:
它与旋回初始船速、排水量有密切关系。排水量大, 旋回时间增加;船速提高,旋回时间缩短。
(3)大小:
一般万吨船快速满舵旋回的时间约为6min,而超大型 船舶的旋回时间则几乎要增加一倍。
四、影响旋回圈大小的因素
影响旋回圈大小的因素:
(turning circle)
DT
:
Tr Lk
V
b
定速直航(一般为全速)
时,操一定的舵角(一 般为满舵)后,其重心 G 的运动轨迹叫做旋回 圈。
Ad
V D0 Re
b
二、旋回圈及旋回圈要素
DT
旋回圈要素:
表征旋回圈大小的 几何要素 .
Lk
Tr
V
b
包括:
反移量、进距、横 距、旋回初径、旋 回直径、滞距等
运动要素与船舶的旋回性能有着密切的关 系。
1. 漂角(Drift angle)
定义:
船舶首尾线上某一点的线速
度与船舶首尾面的交角叫作 漂角,用β表示之。 β通常指 船舶重心处的漂角
大小:
海船:bG=3º-15º
bGmax=20º 漂角越大的船舶,其旋回性 越好,旋回直径也越小。
4. 横倾(list)
横倾角大小:
一般货船满舵旋回时的定常外倾θc在静水中可达3o~5o
左右 ,最大外倾角θmax一般为定常外倾角θc的1.2~1.5 倍。
影响横倾角大小的因素:
最大外倾角θmax—与操舵时间有关,操舵时间越短,
θmax越大 定常外倾角θc—与船速、所操的舵角、船舶的旋回性 能、GM等有关。船速越高,所操舵角越大,旋回直径 越小,GM越小,定常外倾角θc越大。
⑵船体水线下侧面积形状及分布
首有球鼻或船尾削尖的船,旋回圈较小; 尾有钝材或船首削尖的船,旋回圈就大。
影响旋回圈大小的因素
⑶舵角
①舵角<15°随着舵角的增大,旋回初径急剧减小, ②舵角>15°随着舵角的增大,旋回初径缓慢减小。
⑷操舵时间
操舵时间长,进距将直接受其影响而变大,横距所受影 响较小,而旋回直径几乎不受影响。
第一章 船舶操纵性能
第一节 船舶旋回性能
第二节 船舶操纵运动方程及船舶操纵性指数
第三节 船舶的航向稳定性与保向性 第三节 船舶变速运动性能 第四节 船舶操纵性能试验 第五节 IMO船舶操纵性衡准的基本内容
第一节 船舶旋回性能
旋回性能:船舶匀速直航时,操某一大舵 角后进入定常旋回的运动性能
特点:
转心处的漂角为零,转心处无横移速度 转心前后横移速度方向相反 离转心越远,漂角越大,横移速度越大
F
P G
A
bF bG bA
O
首动一尺,尾动一丈
2.转心(pivoting point)
位置:
在旋回的初始阶段,转心约在
重心稍前处; 在旋回的过渡阶段,随着船舶 旋回不断加快,转心逐渐向船 首方向移动; 在定常旋回阶段,转心位置稳 定于某一点,大约在离船首柱 后 1/3 ~ 1/5 船长处,船舶后退 时,转心位置在船尾附近。旋 回性能越好、旋回中漂角 β 越 大的船舶,旋回时转心越靠近 船首。
一 、 船舶旋回运动过程
转舵阶段
过渡阶段
定常阶段
第一阶段(转舵阶段)
转舵阶段: 从转舵开始到舵转至规定角 度为止,时间很短(约15s) 受力情况:由舵角引起横向力和力矩, 使船产生横向加速度和回转角加速度。 运动特点 : 由于船体本身的惯性很大,还来不及产 生明显的横向速度和回转角速度; 船舶重心G基本上沿原航向滑行; 船舶重心G操舵相反一舷的小量横移; 船舶横向向操舵一舷倾斜(内倾);
Ad表示船舶对操舵反
Ad
V D0 Re
b
映得快慢,即应舵速度
3.横距(Transfer)
定义:
横距为船舶从操舵开始
DT Tr Lk V
b
至转首90°时,重心 G距原航线的距离,以 Tr表示。
大小: Tr ≈ 0.5 DT 。
Tr值越小,则回转性就
Ad
V D0 Re
b
越好。
4.旋回初径
5.旋回直径
定义:
Final diameter
DT Tr Βιβλιοθήκη k Vb旋回直径是指船舶作定 常旋回时重心轨迹圆的 直径,亦称旋回终径或 定常旋回直径。
大小: D0≈(0.9~1.2) DT
Ad
V D0 Re
b
6. 滞距(Reach)
定义:
亦称心距。从发令位置
DT Tr Lk V
Ad D0 Re
V
b
1.反移量(Kick)
定义:
亦称偏距,是指船
Lk DT Tr V
b
舶重心在旋回初始 阶段向操舵相反一 舷横移的最大距离
Ad D0 Re
V
b
1.反移量(Kick)
大小:
通常,反移量值较小,其最大量在满载旋回时仅为船
长的1%左右。 但操船中应注意的是,船尾的反移量却不容忽视,其 最大量约为船长的1/10~1/5,约出现在操舵后船 舶的转头角达一个罗经点左右的时刻。
2.转心(pivoting point)
定义:
旋回运动可视为以一定的
速度前进,同时绕通过某 一点的竖轴而旋转的运动 的叠加,这一点就是转心, 通常以P代表之。 从几何学上讲,转心 P 的 位置是旋回圈的曲率中心 O 作船舶首尾面的垂线的 垂足。
2.转心(pivoting point)
影响因素:
反移量的大小与船速、舵角、操舵速度、排水状态及
船型等因素有关;船速、舵角越大,反移量越大。
2.进距(Advance)
定义:
进距也称纵距,是指从
DT Tr Lk V
b
从转舵开始时刻至船首 转向90度时,船舶重 心纵向移动的距离。
大小: Ad ≈ (0.6~1.2)DT
4. 横倾(list)
应对横倾角的措施
A.在适当增大初稳性高度的同时,采取措施减小自由液 面影响,防止货物移动; B.降低船速,缓慢操舵,用较小舵角进行旋回,以增大 旋回半径; C.选择使风浪作用力矩与回转产生的最大外倾力矩错开 的时机操舵; D.旋回中若已出现较大外倾角而危及船舶安全时,切忌 急速回舵或急操反舵,而应逐渐降速,同时逐渐减小所 用舵角。(舵力所产生的内倾力矩有利于抑制船舶的外倾角)
主要内容
船舶旋回运动过程分析 旋回圈(turning circle)及旋回圈要素 旋回运动的运动要素 影响旋回圈大小的因素 旋回圈要素在实际操船中的应用