《船舶操纵与避碰——船舶操纵》完整版课件全书电子教案.ppt

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1、第一章 船舶操纵性能 第一节 船舶旋回性能 第二节 船舶航向稳定性和保向性 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 船舶操纵性衡准的基本内容第一节 船舶旋回性能 在实际操船中，对舵的使用大致可分为小舵角的保向操纵、一般舵角的转向操纵及大舵角的旋回操纵三种。定速直航的船舶操某一大舵角后进入定常旋回的运动性能称为船舶的旋回性能，它是船舶操纵性当中极为重要的一种性能。 旋回性：船舶匀速直航时，转舵使船舶作圆弧运动的性能,称为船舶回转性。 船舶以一定航速直进当中操某一舵角并保持之，船舶将进入旋回过程。根据船舶在旋回运动过程中所受外力特点之变化，以及运动状态之不同，可将船舶旋回过程划

2、分为三个阶段： 转舵阶段 过渡阶段转舵阶段 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：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操舵相反一舷的小量横移；船舶横向向操舵一舷倾斜（内倾）；过渡阶段） 旋回圈旋回圈 ： 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。DTD0TrLkAdVVRe 旋回圈要素旋回圈要素： 表征旋回圈大小的几何要素 . 包括：包括： 反移量、进距、横距、旋 回初径、旋回直

3、径、滞距等DTD0TrLkAdVVRe1.反移量（Kick） 定义：定义： 亦称偏距，是指船舶重心在旋回初始阶段向操舵相反一舷横移的最大距离。DTD0TrLkAdVVRe1.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1/21B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11015，约出现在操舵后船舶的转头角达一个罗经点左右的时刻。 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。DTD0TrLkAdVVRe DTD0TrLkAdVVReDTD0TrLkAdVVRe 应用： 在航海

4、实践中，旋回圈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DTL来表示，称为相对旋回初径。 船舶种类 DTL 大型货船 56.5 中小型货船 45 油轮 2.57.5 大型远洋客船 7.58.0 中小型海上客船 45 大型客货船 57 中小型客货船 45 拖轮 1.53 巡洋舰 35 驱逐舰 510 潜艇 35 DTD0TrLkAdVVRe DTD0TrLkAdVVRe - l横倾变化船舶操舵不久，将因舵力横倾力矩而出现少量内倾；接着由于船舶旋回惯性离心力矩的作用，内倾将变为外倾；因横向摇摆惯性的存在将产生最大的外倾角max，最大外倾角一般为定常外倾角的1

5、.21.5倍，max的大小与操舵时间有关，操舵时间越短，max越大；达到最大外倾角后，船舶经过12次摇摆，最后稳定于某一定常外倾角上。 浅水影响l规律：l由于浅水中横向阻力明显增大，漂角明显下降，同时浅水中的舵力有所下降，舵力转船力矩下降，再加上浅水中的阻尼力矩明显增大，船舶的旋回性下降，因此，在浅水中的旋回圈明显增大。l当水深吃水比小于2时，旋回圈有所增大（特别是对高速船而言）；当水深吃水比小于1.5时，旋回圈明显增大；当水深吃水比小于1.2时，旋回圈急剧增大旋回方向l由于受螺旋桨横向力的影响，船舶向左或向右旋回时的旋回圈的大小将有所不同。对于右旋固定螺距螺旋桨单车船而言，在其它条件相同的情

6、况下，向左旋回时的旋回初径要比向右旋回时的旋回初径要小一些。但对于超大型船舶而言，这一差别很小。其他因素l船体的污底、风、流的作用都将对船舶旋回圈的大小产生影响。l例如顶风、顶流使旋回圈进距减小，顺风、顺流使旋回圈进距增大等等。l 旋回初径：用来估算船舶用舵旋回掉头所需的水域；l 横距用来估算转首后，船舶与岸或其它船舶是否有足够的间距；l 滞距用来推算两船对遇时无法旋回避让的距离，即两船对遇时的距离小于两船的滞距之和，则用舵无法避让；l 进距两船的进距之和可用来推算对遇时的最晚施舵点。l反移量(Kick)的应用l本船航行中发现有人落水时，应立即向落水者一舷操舵，使船尾迅速摆离落水者，以免使之卷

7、进船尾螺旋桨流之内。l在船首较近的前方发现障碍物时，为紧急避开，应立即操满舵尽量使船首让开，当估计船首已可避开时，再操相反一舷满舵以便让开船尾。l当船舶前部已离出码头，拟进车离泊时，如操大舵角急欲转出，则由于尾外摆而将触碰码头。为避免发生事故应适当减速，待驶出一段距离后再使用小舵角慢慢转出。第二节航向稳定性和保向性 稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类一、航向稳定性 稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类一、航向稳定性 稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类一、航向稳定性 稳定直航船舶受到瞬间干扰后，不用操舵，船舶运动稳定性分类二、三、第

8、三节第三节船舶的变速运动性能船舶的变速运动性能启动与停车惯性 停车： 以某一速度航行的船舶，从发出主机停止车令起到船舶对水停止移动时止所需的时间和滑行的距离，称为停车冲时和停车冲程。 停车后，船速开始下降较快，随船速降低，阻力减小，船速下降趋缓； 实船试验时，船舶对水停止移动一般以船舶维持舵效最小速度为标准计算，万吨级船取2kn，超大船取3kn左右； 船舶在常速航行中停车，降速到能维持其舵效的速度时，一般货船的停车冲程为船长的820倍，超大型船舶则超过20倍的船长。船越大，停车惯性越大。 一、 定义： 船舶在前进三中开后退三，从发令开始到船对水停止移动所需的时间及航进的距离，称为倒车冲时和倒车

9、冲程。 倒车冲程又称紧急停船距离（crash stopping distance）或最短停船距离（shortest stopping distance）。 换向时间： 从前进三到后退三所需时间的长短因主机类型而异： 内燃机船约需90120秒； 汽轮机船约需120180秒； 蒸汽机船约需6090秒。 影响紧急停船距离的因素 船舶排水量 初始船速 主机倒车功率、转速和换向时间 推进器种类 船体的污底程度 外界条件 浅水、风、流等 倒车制动 大舵角旋回制动 蛇航制动 拖锚制动 拖轮制动 辅助装置制动 主要试验种类 旋回试验 Z形试验 螺旋试验与逆螺旋试验 停船试验第五节第五节 IMO船舶操纵性衡准船

10、舶操纵性衡准的基本内容的基本内容第二章 操纵设备及助操设施第一节 螺旋桨的作用 操纵设备包括车、舵、锚、缆等。操纵设备包括车、舵、锚、缆等。 本章内容本章内容 车、舵、锚、缆的作用车、舵、锚、缆的作用 操纵设备运用的基本知识操纵设备运用的基本知识推进器的种类 推进器的种类 螺旋桨, Z型推进器 明轮 平旋式推进器 喷水式推进器 螺旋桨 种类 固定螺距桨FPP 可变螺距桨CPP船舶阻力n 基本阻力的大小主要与船速和吃水有关。吃水越大，阻力越大；船速较低时，基本阻力近似于线性变化；当船速较高时，基本阻力变化明显加快，几乎与船速的平方成正比。每米长度的粗糙度厚度为25m时，船速降低1%空气阻力与船速

11、的平方以及船体水线以上部分正投影面积成正比。一般情况下，空气阻力通常占总阻力的2%4%左右，但集装箱船由于其船体水线以上部分正投影面积较大，且船速较高，其空气阻力占总阻力的比例可达10%。顶浪航行时，一般船舶总阻力比静水状态增加50100%。附加阻力的大小与风浪大小、船体污底轻重及航道浅窄有关。 机翼 来流速度V 来流的冲角VLDF 螺旋桨推力示意nPVpSrrn2dTdQdL 螺旋桨 螺旋桨J=Vp/nD 进速系数KT00.20.40.60.81.01.20.20.40.60.810KQKTKQJ 滑失与滑失比中的螺旋桨进速滑失与滑失比中的螺旋桨进速Vp若用船速若用船速Vs代替，代替，得出的

12、结果分别称为虚滑失或虚滑失比。得出的结果分别称为虚滑失或虚滑失比。 影响滑失的因素影响滑失的因素 滑失与船速有关，而船速与船舶的阻力有关，阻力越大，滑失与船速有关，而船速与船舶的阻力有关，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、遭受的风船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、遭受的风浪越大，滑失也越大。浪越大，滑失也越大。 滑失的作用滑失的作用 滑失能够提高螺旋桨推力，回收一部分（伴流）能量滑失能够提高螺旋桨推力，回收一部分（伴流）能量 滑失越大，螺旋桨的推进效率越低。滑失越大，螺旋桨的推进效率越低。 滑失在操纵中的应用滑失在操纵中的应用 可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效。可利用螺旋

13、桨的滑失提高船舶的舵效。主机功率船速的分类 1额定船速 2海上船速 3港内船速 4经济航速螺旋桨的致偏作用 螺旋桨盘面中心距水面的垂直距离称为螺旋桨的沉深h。 沉深h与螺旋桨直径D之比h/D称为沉深比。hsDP 与桨旋转方向相同伴流的影响，T螺旋桨致偏作用 右旋固定螺距螺旋桨（FPP）单桨船的偏转趋势 静止中进车 前进中倒车 静止中倒车螺旋桨致偏作用螺旋桨致偏作用 前进中倒车 伴流横向力的影响使船首左偏； 倒车排出流横向力使船首右偏的影响则较弱； 沉深横向力的影响使首右偏； 总体而言船舶的偏转方向不定，此时用舵就能克服偏转。 船速降低 倒车排出流横向力的影响逐渐增强， 而伴流横向力逐渐减弱，

14、船首将出现明显的向右偏转。 舵效极差，因此即使操舵也无效果。螺旋桨致偏作用 静止中倒车 开始时 螺旋桨致偏作用螺旋桨致偏作用螺旋桨致偏作用螺旋桨致偏作用第二节 舵设备及其应用组成：（1）舵装置（2）转舵装置、（3）舵机、 （4）操舵装置的控制装置。 舵力分析 右舵，左侧流速加快，右侧的流速减慢，产生压力差P，加上摩擦阻力r, ,得出舵力R。舵力的大小与舵角、舵叶面积、舵速、和舵断面积形状等 因素有关。)(sin305. 0195. 0sin23.1072NVSPRR)()sin305. 0195. 0(2cossin23.1072NmLVSMRR船产生转头的力就是舵力。根据乔塞尔普通舵实验时P

15、的近似公式分析 舵力、舵力矩与哪些因素有关。对于海船来说，35度为极限舵角。舵的类型和结构 一、舵的类型 1、.按舵杆的轴线位置分类 （舵叶S） 1） 不平衡舵 2）平衡舵 3）半平衡舵 2、按舵叶的支承情况分类 1）双支承舵 2） 多支承舵 3） 悬挂舵 4） 半悬挂舵 半平衡舵 不平衡舵 三支点平衡舵 穿心舵轴平衡舵半悬挂舵 悬挂舵 多支承舵 双支承舵 3、按舵叶的剖面形状分类 1） 平板舵 2）流线型 舵优点：水动力性能好，舵的升力系数高，阻力系数低，即舵效高。4、特种舵可减少舵叶两端的绕流损失，进一步改善舵的流体的动力性能 1.舵叶 水平和垂直隔板按线形构成骨架,进行灌水和冲气的密性试

16、验.各应该能保持15分钟以上。 合格后，灌上沥青防内部锈蚀，为此，在舵叶上下部开有小孔，配有黄铜制成的栓塞。二、舵的结构 2.舵杆 舵叶转动的轴，并用以承受和传递作用在舵叶上的力及舵给予转舵装置的力。下部与舵叶连接，上部与转舵装置连接。上下舵杆用法兰接头连接(a)垂直嵌接 (b)水平法兰 （c垂直法兰舵装置示意图：1.电动舵机2.舵扇3.上舵承4.舵杆5.舵杆套筒6.下舵承 3.舵承 舵承是用来支持舵杆、支承舵的重量及保证船体水密的设备。按其位置可分上舵承(侧推滚珠轴承和垂直滑动轴承，滚珠承受舵的重量，滑动承受侧向力） 和下舵承两种。上舵承装在舵机甲板上。下舵承装在舵杆筒口或舵杆筒内。操舵装置

17、 一般多设于尾尖舱平台甲板上，分为主操舵装置和辅助操舵装置。主操舵装置指在正常情况下使舵产生动作所必须的机械、转舵机构、舵机装置动力设备及其附属设备和向舵杆施加转矩的部件（如舵柄及舵扇）。辅助操舵装置指在主操舵装置失效时，为驾驶船舶所必须的设备。 一、电动操舵装置。 由电动机、传 动齿轮、舵扇 和舵柄等组成特点：结构简单， 操作简便， 工作可靠， 适用于中 小型船舶。 二、液压操舵装置 由电动机、油泵、管路、转舵机械等组成。特点是具有转动平稳、无噪音、操作方便、易于遥控、能实现无级调速，比电动操舵装置具有较高的可靠性。可分为往复式液压舵机和转叶式液压舵机 三、辅助操舵装置 共用舵柄和舵扇 四、

18、舵角限位器 航行中船舶使用 的最大舵角，流 线型舵为32度， 平板舵为35度。 舵角限位器设在 舵叶上或下舵杆 与舵柱的上部。 1.对一艘船舶应满足如果设置一个主操舵装置和一个辅助操舵装置，对主辅操舵装置的布置，应满足当它们中的一个失效时应不致使另一个失效。2.主操舵装置和舵杆应能满足1）具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵，使舵自任一舷的35度转至另一舷的30度所需的时间不超过28秒。2）为了满足上款的要求，当舵柄处的舵杆直径（不包括航行冰区的加强）大于120毫米时，该操舵装置应为动力操作。3）设计成船舶最大后退速度（指船舶的最大航海吃水情况下用设计的最大后退功率估计能达到的速度）

19、时不致损坏。但这一设计要求不需要在试航中的最大后退速度和最大舵角进行验证。五、操舵装置的基本要求 1）具有足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船舶， 并能在紧急时迅速投入工作。 2）能在最大营运前进航速的一半但不小于7节时进行 操舵，使舵自任一舷的15度转至另一舷的15度，且 所需的时间不超过60秒。 3）为了满足上款的要求，在任何情况下，当舵柄处的 舵杆直径（不包括航行冰区的加强）大于230毫米 时，该操舵装置应为动力操作。 4）人力操舵装置只有当其操作力在正常情况下不超过 160N时方允许装船使用。 4、主、辅操舵装置动力设备的布置应能满足 1）当动力源发生故障失效后又恢复输送时，能自动再

20、 启动。3.辅助操舵装置应能满足 3）任一台操舵装置动力设备的动力源发生故障时，应 在驾驶室发出声、光警报。 4）如主操舵装置具有两台或几台相同的动力设备，则 在下列条件下可不设辅助操舵装置： （1）对于客船，当任一台动力设备不工作时，主操舵 装置仍能按上2 1）的规定进行操舵。 （2）对于货船，当所有动力设备都工作时，主操舵 装置仍能按上2 1）的规定进行操舵。 （3）主操舵装置应布置成当其管系或一台动力设备发 生单项故障时，此缺陷能被隔离，使操舵能力能 够保持或迅速恢复。2）能在驾驶室使其投入工作六、操舵装置的控制系统 是指用以将舵令由驾驶室传至舵机装置动力设备之间的一系列设备。 （一）液

21、压控制系统 （二）电力控制系统（海船上普遍使用） 1、 随动操舵系统 （ 有舵角反馈发送器） 三、应急操舵 （3个月一次） 四、操舵控制系统的要求2、手柄控制系统 （没有舵角反馈发送器） 1）对主操舵装置，应在驾驶室和舵机室两处都设有控 制器。 2）对主操舵装置是由两台或几台相同的动力设备组成不设辅助操舵装置时，应设置两个独立的控制系统， 且每个系统均应能在驾驶室控制。 3）对于辅助操舵装置应在舵机室进行控制。若辅助操 舵装置是用动力操纵的，则也应能在驾驶室进行控 制，并应独立于主操舵装置的控制系统。 4）能从驾驶室操作的主、辅操舵装置的控制系统应符 合下列要求。 （1）在舵机室应设有能将驾驶

22、室操作的控制系统与其 所服务的操舵装置脱开的设施。 （2）此控制系统应能在驾驶室某一位置被投入操作。1、操舵装置控制系统的布置 6）驾驶室与舵机室之间应备用通信设施。 7）舵角位置应在驾驶室及舵机室显示。舵角 指示应与操舵装置控制系统独立。 8）驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图 的适当操作说明。此说明表明操舵装置控 制系统和动力转舵系统的转换程序。 5） 当控制系统的电源供应发生故障后，应能 在驾驶室发出能视听的报警。 自动舵 优点：自动纠正偏航角，减轻人员的劳动强度，航向精度高，提高航速，减少燃料消耗，缩短航程。 一、自动舵的基本工作原理 二、自动舵的种类 1、按船舶偏航角来操舵的自动舵

23、 1K 2、按船舶偏航角和偏航角速度来操舵 的自动舵。克服船舶惯性。)(21dtdKK)(321dtKdtdKK3、按偏航角、偏航角速度、及偏航角积 分来操舵的自动舵。克服了因风流或 螺旋桨不对称等原因产生的恒值干扰。1、灵敏度调节 (天气调节) (航摆角调节) 良好海况下，灵敏度调高些，偏舵角可用得小。2、舵角调节 (比例调节) 海况恶劣，空载，舵叶浸水面积小应选高档。3、反舵角调节 大船、重载、旋回半径大时微分调大，反之，调小 海况恶劣，微分作用要调小或调至0。4、压舵调节 用一个固定信号使舵叶偏转一个固定角度，以抵销 单侧偏航的作用。5、航向改变调节6、零位修正调节 用来修正自动舵中航向

24、指示刻度盘与陀螺罗经的同 步误差。二、自动舵的调节 四、自动舵的使用操 作程序 1、随动操舵 2、自动操舵 3、应急操舵 能适应船舶运动特性和海况的变化，自动确定各项系数，得到最佳控制，减少操舵次数，减小舵角等 航迹舵 与GPS、雷达、罗经、计程仪等相连 使用航迹舵的注意事项 1、不能使用自动舵的地方，也不要使用航迹舵。自适应自动舵 3、确认定位仪所给出的船位，如不可靠 应立即 转为其它的操作。 4、在利用航迹舵自动转向时，驾驶员必须对周 围的海域船位与所采用的航迹带的宽度、对转 向前后的海面状况均了解清楚（包括对转向后 的转向点的确认）。只有在确认安全的情况下， 才指令航迹舵自动转向。若在转

25、向点 附近有 岛屿或浅滩时，一定要借助于雷达和物标定位 来确认,保持安全的正横距离,才可以自动转向, 否则不要用自动转向。2、进行操船避让时，应中止使用航迹舵重 新启动航迹舵时，需要谨慎。 6、当在自动校正风流压影响及航向修正 量过大（例如大于10度）时，应同时 发出报警指示。 操舵要领及注意事项 一、操舵要领 1、 操舵要求 5、航迹带宽度应根据航行区域与海况确 定。 3、按航向操舵 4、压舵 5、不用急舵 6、按导标操舵 二、操舵注意事项 1、操舵时要有高度的工作责任感。注 意力集中，时刻注意罗经航向，始 终保持船舶驾驶在指定航向上。 2、掌握罗经基线与船舶航行方向的关 系。 空载和满载、

26、强风与急流、浅水与波 浪、顶流与顺流、快车与慢车等情况 下舵来得快与慢，偏转惯性大与小。 4、 熟悉本船操舵装置的转换开关，能熟悉本船操舵装置的转换开关，能 迅速转换各种操舵方式迅速转换各种操舵方式。2、严格遵照舵令操舵，未得到舵令不得 任意改变航向。驾驶人员与操舵人员 要密切配合，有疑问及时互相提醒， 以防发错或听错舵令乃至操错舵角。 还必须及时复述和报告执行情况。 3、努力掌握本船的舵性，如左舵与右舵， 开航前的准备5、注意随动舵与应急舵的不同。前者是 有舵角反馈，后者没有，操舵方法是 不一样的。 开航前：每次开航前，驾驶员应会同轮机长和电机 员对操舵装置的工作情况进行校核。轮机部要先做

27、好对舵的准备，启动舵机，使油泵工作。驾驶部要 派人检查舵叶周围有无障碍物，核对主罗经与分罗 经误差和舵轮与舵角指示器的一致性，然后会同进 行检查和对舵。 （1）检查内容 操舵装置的完好和现场有无杂物；驾驶台和舵机间 通信是否良好；舵角指示器读数的准确性。启动每 部操舵装置，分别进行各种角度的对舵。 （2）对舵方法： 驾驶员用电话或无线电话与舵机室取得联系。让 操舵人员在驾驶室扳动舵轮或手柄，先使舵角指示器的指针指零度，看舵机室的舵角是不是正舵，再慢慢将舵轮往左（右）转到满舵后，校对舵轮座上的舵角指示器与船尾舵杆上的指示刻度是否 一致，接着用同样的方法向右（左）满舵进行一 次，再快速活舵一次，然

28、后操舵人员听令，分别左（右）5度、15度、25度、35度操舵和 回舵，最后进行从一舷满舵到另一舷满舵、回舵试验，以判断遥控机构、追随机构、工作系统 和舵角指示器的可靠性、准确性、运转速度及平 稳性。舵角指示器在最大舵角时的指示误差，机械的应不超过正负2度，电动的应不超过正负1度， 正舵位置应无误差。 舵的作用 船舶控制方向的主要手段；船舶控制方向的主要手段； 用舵进行的操纵：用舵进行的操纵： 小舵角使船舶保持其航向；小舵角使船舶保持其航向； 中舵角改变其航向；中舵角改变其航向； 大舵角进行旋回。大舵角进行旋回。舵的作用 舵力及舵力转船力矩舵力及舵力转船力矩 使舵力减小的流体现象使舵力减小的流体

29、现象 船尾舵的性能船尾舵的性能 单独舵几何形状单独舵几何形状 主要几何参数主要几何参数 舵高舵高 舵宽舵宽 舵厚舵厚 高宽比高宽比1.41.9 厚宽比厚宽比0.120.18hbtbbrbt4br4舵轴线1/4弦线trtt 舵力产生条件舵力产生条件 舵速舵速 有效攻角有效攻角 舵力分解舵力分解 舵力舵力PR 正压力正压力PN 阻力（纵向）阻力（纵向）D 升力（横向）升力（横向）LPRdXpbULDPNPT 冲角不大时正压力冲角不大时正压力PN可以表示为可以表示为sin212fAVPRN 失速现象（失速现象（Stall）一般说来，随着舵角的增大，舵的升力系数一般说来，随着舵角的增大，舵的升力系数C

30、L和阻和阻力系数力系数CD均具有增大的趋势，可是当舵角达到某一均具有增大的趋势，可是当舵角达到某一舵角时，由于流经舵背面的水流从舵的后缘之前严舵角时，由于流经舵背面的水流从舵的后缘之前严重地与舵的背面剥离，从而出现强涡时，舵升力系重地与舵的背面剥离，从而出现强涡时，舵升力系数数CL则将骤然下降，这种现象叫作失速现象。则将骤然下降，这种现象叫作失速现象。 空泡现象（空泡现象（aviation） 当使用大舵角或舵的前进速度相当大时，特别是舵的前当使用大舵角或舵的前进速度相当大时，特别是舵的前缘横截面曲率较大时，舵的背面压力出现剧烈下降，当缘横截面曲率较大时，舵的背面压力出现剧烈下降，当下降至或接近

31、于该温度下的汽化压力时，在舵的背面将下降至或接近于该温度下的汽化压力时，在舵的背面将产生空泡现象。产生空泡现象。 空泡现象会造成舵叶的侵蚀损坏。空泡现象会造成舵叶的侵蚀损坏。 空气吸入现象（空气吸入现象（aeration） 在舵的背面吸入空气、产生涡流，使舵力下降的现象，在舵的背面吸入空气、产生涡流，使舵力下降的现象，称为空气吸入现象。称为空气吸入现象。 空气吸入现象多发生在舵的上缘与水面接近或高出水面空气吸入现象多发生在舵的上缘与水面接近或高出水面且速度较大的情况下，这也是一种降低舵力的有害现象。且速度较大的情况下，这也是一种降低舵力的有害现象。船尾舵的性能船尾舵的性能 舵与船体之间的相互干

32、扰舵与船体之间的相互干扰 船舶操舵后，舵周围出现的压力变化，即左右两侧的压船舶操舵后，舵周围出现的压力变化，即左右两侧的压力差将波及到尾部船体两侧，使船体也产生了左右的压力差将波及到尾部船体两侧，使船体也产生了左右的压力差，这相当于增加了船尾舵的舵力。力差，这相当于增加了船尾舵的舵力。 据据Gawn的研究，这种船体和舵之间的相互干扰的结果将的研究，这种船体和舵之间的相互干扰的结果将使船尾舵的舵力比单独舵的舵力提高约使船尾舵的舵力比单独舵的舵力提高约2030%，而且，而且船尾的钝材越大，舵与船尾的间隙越小，这种效果越显船尾的钝材越大，舵与船尾的间隙越小，这种效果越显著。著。 船尾舵的性能船尾舵的

33、性能 伴流及其影响伴流及其影响 伴流是船体周围的水部分地随船舶运动而形成的水流，伴流是船体周围的水部分地随船舶运动而形成的水流，伴流方向与船舶运动方向相同者称为正伴流；反之，则伴流方向与船舶运动方向相同者称为正伴流；反之，则称为负伴流。称为负伴流。 按其形成的原因可以分为摩擦伴流、势伴流和兴波伴流。按其形成的原因可以分为摩擦伴流、势伴流和兴波伴流。 伴流影响使舵的正压力降低。伴流影响使舵的正压力降低。船尾舵的性能船尾舵的性能 排出流的影响排出流的影响 排出流的影响与伴流的影响相反；排出流的影响与伴流的影响相反； 螺旋桨排出流增加了舵处的来流速度，从而提高了舵力。螺旋桨排出流增加了舵处的来流速度

34、，从而提高了舵力。船尾舵的性能船尾舵的性能VPOraGVGVa 锚设备 锚的作用：锚泊用锚；操纵用锚。 锚设备的组成：锚，锚链，锚链筒，制链器，锚机，锚链舱，锚链管，弃链器 第 三节 锚设备及其应用 锚 1.要求：1）抓力系数大；2）抛起方便；3）易入土， 易出土；4）结构坚固。 2.抓力系数：锚的抓力与锚重之比。 3.种类: 有杆锚和无杆锚。 一有杆锚 1结构：见图 2抓底过程：见图 3特点:结构简单,抓力系数大,一般为48.操作不便;绞缠锚链,刮坏船底.不宜做商船首锚,可做尾锚,备用锚,多用于小船. 一无杆锚：(stockless anchor)又称山字锚转爪锚.常见的有霍尔锚,斯贝克锚.

35、 1结构:见图 1)霍尔锚：锚干与锚头是活动的,用销轴连接在一起.锚爪可以绕销轴左右旋转45 度.锚冠两侧设有助抓突角. 2)斯贝克锚：是霍尔锚改良型. 3)尾翼式锚：见图 2.抓底过程：见图2-1-8. 3.特点：使用方便；抓力系数较小，一般为24.多用于首锚. 一大抓力锚 特点：锚爪宽而长；啮土深，稳定性好；有较大抓力. 1有杆大抓力锚： 丹福氏锚（燕尾锚）和史蒂文锚是大抓力锚，在锚头处有横杆.丹福氏锚用于工程船，史蒂文锚用于定位锚. 1无杆大抓力锚： AC14型锚和波尔锚属于无杆大抓力锚。在超大型船和滚装船做首锚. 波尔锚在超大型船和工程船做首锚。. 四特种锚：通常是浮筒、灯船、航标船、

36、航标等永久系泊用的锚。有伞型锚、螺旋锚、单爪锚。 锚链 锚链(cable)是连接锚和船体之间的链条,用来传递和缓冲船舶所受的外力. 一种类 1按制造方法分类 有铸钢锚链、焊接锚链、锻造锚链. 1）铸钢锚链：钢水浇制而成. 优点：强度较高,刚性好,撑挡不会松动. 缺点：制造工艺复杂,成本较高,耐冲击负荷差. 2）焊接锚链：由圆钢弯制焊接而成.工艺简单,成本 低,质量好. 3）锻造锚链：商船已不用。 2按链环结构分：有挡链环（stud chain）和无挡 环（studless chain）. 2按链环结构分：有挡链环（stud chain）和无挡 环（studless chain）. 3.钢材级别

37、分：有A1，A2，A3三级.A1级强度最小,A3级强度最大. 二.组成：由若干节链组成,每节锚链由许多链环组成. 1.链环：包括普通链环,加大链环,末段端链环,转环,连接链环,连接卸扣,末端卸扣.锚链强度是以普通链环的强度为基准的. 2.链节：是表示锚链长度的基本单位.我国规范规定:1节锚链长度为27.5m.链节与链节之间多用连接链环连接.整根锚链分为锚端链节,中间链节,末端链节.1 一锚链的标记 1作用：抛、起锚时迅速识别锚链在水中的节数. 方法：在第一节与第二节之间的连接链环或(卸扣)前后第一个有档链环的撑挡上绕金属丝或(白钢环),并在两连接链环之间的所有有档链环上涂白漆,连接链环涂红漆,

38、以此表示第一节.第二节与第三节之间的连接链环或(卸扣)前后第二个有档链环的撑挡上绕金属丝或(白钢环)并在两连接链环之间的所有有档链环上涂白漆,连接链环涂红漆,以此表示第二节.依次类推至第五节.从第六节开始,重复第一节的做法.最后一至两节涂醒目标记.以示警告. 锚机与附属设备 一锚机（windlass）是抛、起锚和绞收缆的机械装置，设在首部。 1种类： 1.1按锚机动力分类：蒸汽锚机；电动锚机；电动液压锚机。 1.2按锚机布置情况分：有立式和卧式两种。 2.技术要求：2.1 独立的原动机驱动2.2 将一只锚从水下82.5m深处拉到27.5m的平均速度不小于9m/min。2.3 在工作负载下以满足

39、规定的平均起锚速度，至少连续工作30分钟。2.4 能在过载拉力作用下连续工作两分钟。过载拉力不小于工作负荷的1.5倍。2.5 链轮与驱动轴之间应装有离合器，且离合器有可靠的锁紧装置。2.6 链轮应装有可靠的制动器。制动器刹紧后，能承受锚链断裂符合45%的静拉力。 二.锚链筒(hawse pipe):是斜穿首楼甲板与舷侧板,引导锚链通向舷外的孔道.也是锚的收藏处所.它由甲板链孔、舷边链孔、筒体组成.筒内设有喷水装置,起锚时冲洗锚和锚链.在甲板链孔处设有防浪盖. 三制链器(bow stopper)设在锚机和锚链筒之间,用来夹住锚链. 1.作用:1)航行时,承受锚的重力和惯性力. 2)锚泊时,承受锚

40、链张力保护锚机. 2.种类:1)螺旋制链器：由两块夹板和带摇柄的 有正倒螺纹的螺赶组成。 2）链式制链器：由一个链钩、一个伸缩螺丝、一段短链组成. 3)铡刀式制链器： 四锚链舱和锚链管 1.锚链舱：存放锚链的舱室。位于防撞舱壁之前，锚机下面。 2锚链管：是锚链进出锚链舱的通道。其上设有防水盖。 五.弃链器(cable releaser)是使锚链末端与船体相连且在紧急情况下弃锚时能迅速解脱锚链的专用装置。 1.横闩式弃链器： 2.螺旋弃链器： 锚泊作业 一.抛锚作业 1. 准备工作 1)通知机舱供电（蒸汽锚机供汽） 2)解开锚机罩，查看有无异常情况。 3)将刹车带刹牢，脱开离合器，查看锚机运转是

41、否正常。 4)将锚送出：移开防浪盖，打开制链器，合上离合器，松开刹车带，开动锚机将锚链送出锚链筒，垂挂在水面之上。刹紧刹车带，松开离合器。此时，锚只受刹车带控制， 5）准备好锚球或锚灯 6）准备好后，报告驾驶台。 2. 抛锚操作 A.浅水抛锚 1)得到驾驶台抛锚口令后，大副立即指示木匠松开刹车带，让锚落下。 2)锚着底后，将锚链刹住，同时悬挂锚球或点亮锚灯。 3)船舶略有退势。 4)当锚链长度为2.5倍水深时，应将锚链刹住。利用后退力使锚啮入土中。在锚链还没有完全拉直的瞬间，及时送出约半节锚链，再刹住。反复几次，锚能抓牢。 5)抛锚过程中，大副随时报告锚链受力情况及在水中方向。 3.如何判断锚

42、已抓牢 观察锚链状态：如果锚链向前拉紧，平稳而有节奏地在水面上下抬动，然后略有松弛，锚抓牢；如果锚链拉直后，不断抖动，且无松弛现象，走锚。 B. 深水抛锚 水深超过25米，将锚用锚机送出接近海底（约5米到10米)再用刹车自由抛锚。 水深超过50米，将锚用锚机送出到海底，并慢慢松链。 4抛锚结束：合上制链器，稍松刹车，切断电源 二起锚作业 1 准备工作 1）通知机舱供电（蒸汽锚机供汽），供锚链水。 2）锚机空车试转，正常后合上离合器，打开刹车带和制链器。让锚机受力。 3）准备好后，报告驾驶台。 2绞锚操作 3锚离底的判断 锚爪出土瞬间锚机负荷最大，锚离底后锚机负荷突然减小，锚机转速由慢变快，声音

43、由“吭吭”的沉闷声变为“哗哗”的轻快声；锚离底瞬间水面上的锚链向船边荡来，并随即处于垂直状态。 4 锚离底：向驾驶台报告锚离底 5结束工作。 三 抛起锚口令 四 值锚更 1 注意周围环境和天气变化。 2 注意过往船只和它船动态。 3 注意本船号灯号型是否正常。 4 勤车测锚位，勤查锚链。 5 天气恶劣，备妥主机。 6 如偏荡剧烈或走锚，立即报告船长。 7 发现一切异常情况立即报告船长。1.锚泊用锚锚泊用锚2.港内操纵用锚港内操纵用锚 抑制船速(拖锚制动)和首偏 拖锚靠泊(阻滞船身横移速度) 顺流进港，抛锚掉头 拖锚倒行 抛开锚，以便离泊操纵3.应急操纵用锚应急操纵用锚 避免碰撞、触礁、搁浅 保

44、证狭水道航行安全 用于海上漂滞 用于系泊时缓和船体摇荡 搁浅后固定船体或协助脱浅二、操纵用锚的抓力二、操纵用锚的抓力二、操纵用锚的抓力二、操纵用锚的抓力 lWWPPPccaaca 悬链指锚链孔至海底之间的链长悬链指锚链孔至海底之间的链长 S为悬链长度（为悬链长度（m）；）； T0 为船舶所受的水平外力（为船舶所受的水平外力（t）；）； y 为锚链孔至海底的垂直距离，即水深与锚链孔在水面上高度之为锚链孔至海底的垂直距离，即水深与锚链孔在水面上高度之和（和（m）；）； Wc为每米锚链在水中的重量，约为为每米锚链在水中的重量，约为0.87倍每米锚链在空气中的重倍每米锚链在空气中的重量（量（t/m）；

45、）；)2(/0cWTyySccaaWWTl0ccaaccWWTWTyyL0/0)2( aKPVS20135. 0 第四节 系泊设备及其应用 系泊设备由系船缆、导缆装置、挽缆装置、绞缆机械、卷缆车及属具组成。 系船缆 理想的系船缆应具有强度大、弹性适中、耐腐蚀、耐摩擦、比重小、质地柔软、使用方便等特点。常用缆有钢丝缆和化纤缆。 一. 系缆的性能与特点 1 钢丝缆 1） 规格：钢丝缆大小以其截面外接圆的直径表 示。单位是mm. 2） 长度：一般每捆220米，也有500米的。 3） 重量：W=0.35D2. W:每100米钢丝绳重量。D：钢丝绳直径 4） 破断强度：是钢丝绳逐渐受拉力直到破断时所受的

46、负荷。钢丝绳的实际负荷是标牌上的87%.或由下式估算： T=0.04D2 （T） 或T=420D2 （N） 5） 安全工作负荷：破断强度除以安全系数。安全系数通常取6。 2 化纤缆： 1） 规格：已直径表示，（毫米）。 2） 长度：每捆220米。 3） 强度：（估算） T=98KD2 T破断力（N） D直径（毫米） K系数 4） 安全系数：一般取6。 二. 系缆名称 1 码头系缆名称： 1） 头缆：(head line)从外舷出的头缆叫外档头缆；如绕过船头与岸线交角很大，叫包头缆；从里舷出的头缆，叫里档头缆，俗称拎水缆。 作用：防止船身后退和船首外移。 2) 尾缆：(stern line) 作

47、用：防止船身前冲和船尾外移。 3） 前倒缆：(fore spring line)防止船身前移。 4） 后倒缆：(after spring line)防止船身后退。 5） 前/后横缆：(fore/after breast line)防止船头 （尾）外张。 二浮筒系缆名称 1） 单头缆：(buoy line)缆绳一端系在浮筒上。 2） 回头缆：(slip line)从一舷送出，经过浮筒环，从另一舷拉回到船上系牢。 无论是系单浮筒还是系双浮筒，同时要带单头缆和回头缆，系泊时只有单头缆承受外力，回头缆在离浮筒时的操纵用缆。 三 缆绳的配备 万吨级船舶一般备有首、尾缆各3或4 根，前、后倒缆左右舷各1根

48、，备用缆前后各1根或2 根，保险缆前后各1 根。 系缆装置 系缆装置包括导缆装置、系缆桩、绞缆机械、缆绳卷车等. 一导缆装置：(fair lead)引导系缆从舷内通向舷外，改变系缆走向的装置. 1.导缆孔：（closed choke）又称巴拿马孔.为圆形或椭圆形的铸钢件.导链孔一般嵌在舷墙上.（多见于船中).它能避免舷墙对缆绳的切割作用。便于系缆琵琶头顺利通过.但导缆孔对缆绳磨损也较严重. 2导缆钳（open chock）是装在舷边的钳状导缆装置，多见于首尾部。船舶一般采用滚轮式导缆钳，以减轻对系缆的摩擦 3滚轮导缆器（roller fairlead）一般设于船舷。 4滚柱导缆器（multi-

49、angle fairlead）一般设在甲板端部，由数个柱形滚筒围成。 5导向滚轮（pedestal fairlead;old man）位于舷边导缆器与绞缆机之间，用来改变缆绳方向，以便引至卷筒。滚轮旁的羊角防止系缆松弛时滚落到甲板上。 二.缆桩（bitts;bollard）用于系牢缆绳,设在首尾部和 船中的左右舷甲板上 三.绞缆机（warping winch;mooring winch）用于绞收缆绳.船首的绞缆机由锚机兼，尾部单独设置. 1.卧式绞缆机 1 2.立式绞缆机：(capstan)四。系缆卷车（reel）：存放缆绳的装置，简称缆车。一般存放钢丝缆 五。 系泊属具 1 撇缆：一根长约4

50、0米、直径6毫米的细绳。 2 碰垫（fender）：保护船舷。 3.制索绳：（rope stopper）和制索链（chain stopper） 第五节 系泊设备及其应用 一 人员分工 驾驶台：船长、三副、操舵水手。 船首部：大副、木匠、水手。 船位部：二副、水头、水手。 二带缆作业口令 略 三 系缆作业 1 准备工作 1）提前5分钟通知船员上岗做准备工作。 2）绞缆机加油并试车。 3）整理工作场所。 4）备好缆绳 5）备妥VHF，撇缆、碰垫、挡鼠板.准备好后 向驾驶台报告 2 投掷撇缆： 3 出缆 4 松缆 5 绞缆 6.挽缆 1）打制索结 2）挽桩操作：挽双柱缆桩时，缆绳应先绕过前面一根缆桩