《船舶操纵拖轮》PPT课件
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《船舶操纵》课件(精选)97页PPT
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
《船舶操纵》课件（精选）
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
船舶操纵的基本原理(共10张PPT)
直 。径。
12、0）影对响右旋旋回单圈桨大船小，的慢因速素航行时，由SWT的作用，向左回转的旋回圈在直径较小，但对V型船尾高速航行掉头时，由于伴流效应横向力
航海吃水和以最大营运船速航行时，将舵从一舷的350转至另一 、船尾体流 横螺倾旋时性，效由应于横左向右力浸均水使体船积首不右等偏，，低且速大时多，能受克阻服力水推面力效转应船横力向矩力作的用作，用操，舵因向此低向舷右侧回转时的， 旋其回旋圈回直圈径直较径小小；于向左回旋的旋回圈 舷的350，或且从任何一舷的350转至另一舷的300的时间应不 直舵径面。 积系数μ越大，旋回圈直径就越小。 及3通量）对常θ≈反应 所9移0的说0量～超时的（1间横2偏过0极距0距为是之）2重指后L要当，8K ，航进s驾向入；驶转员过一应90熟°般时练的掌情横握距况，。以下便准，确操由纵船正舶。舵至一舷350为止的时间约15s左 右。内河船舶装备机动舵机，当L﹥30m时其主操舵装 （反3移）量逆是风指回转转舵时后的，旋船回舶圈重直心径从小原于航顺向风向回操转舵时相的反旋一回侧圈横直移径的；距离。
船舶制动能力是指船舶在某一船速下，主机停车或倒车以后， 船舶对主机工况的反应能力。它可用主机停车或倒车后船舶 对岸相对静止所需的时间和船舶滑行距离的长短来衡量。
第二节 旋回圈要素与船舶操纵性的关系
船舶在定速直航状态下，操某一舵角(一般为满舵)，船舶 将作纵向和横向相结合的复合运动，称为旋回运动。船舶 作旋回运动时重心运动的轨迹，称为旋回圈。旋回圈几何 特征是：
船舶操纵的基本原理
船舶改变航行方向的快慢能力。或者船舶受外力作用偏离 了原航向，用舵操纵船舶使它恢复原航向航行的快、慢能 力(或船舶追随航向或舵角的快、慢能力)。追随性的优劣 可用追随性指数T值来衡量。T值越小，操舵时船舶对舵 角响应所需的时间越少，追随性能越好；T值越大，操舵 时船舶对舵角响应所需的时间越多，追随性能越差。
12、0）影对响右旋旋回单圈桨大船小，的慢因速素航行时，由SWT的作用，向左回转的旋回圈在直径较小，但对V型船尾高速航行掉头时，由于伴流效应横向力
航海吃水和以最大营运船速航行时，将舵从一舷的350转至另一 、船尾体流 横螺倾旋时性，效由应于横左向右力浸均水使体船积首不右等偏，，低且速大时多，能受克阻服力水推面力效转应船横力向矩力作的用作，用操，舵因向此低向舷右侧回转时的， 旋其回旋圈回直圈径直较径小小；于向左回旋的旋回圈 舷的350，或且从任何一舷的350转至另一舷的300的时间应不 直舵径面。 积系数μ越大，旋回圈直径就越小。 及3通量）对常θ≈反应 所9移0的说0量～超时的（1间横2偏过0极距0距为是之）2重指后L要当，8K ，航进s驾向入；驶转员过一应90熟°般时练的掌情横握距况，。以下便准，确操由纵船正舶。舵至一舷350为止的时间约15s左 右。内河船舶装备机动舵机，当L﹥30m时其主操舵装 （反3移）量逆是风指回转转舵时后的，旋船回舶圈重直心径从小原于航顺向风向回操转舵时相的反旋一回侧圈横直移径的；距离。
船舶制动能力是指船舶在某一船速下，主机停车或倒车以后， 船舶对主机工况的反应能力。它可用主机停车或倒车后船舶 对岸相对静止所需的时间和船舶滑行距离的长短来衡量。
第二节 旋回圈要素与船舶操纵性的关系
船舶在定速直航状态下，操某一舵角(一般为满舵)，船舶 将作纵向和横向相结合的复合运动，称为旋回运动。船舶 作旋回运动时重心运动的轨迹，称为旋回圈。旋回圈几何 特征是：
船舶操纵的基本原理
船舶改变航行方向的快慢能力。或者船舶受外力作用偏离 了原航向，用舵操纵船舶使它恢复原航向航行的快、慢能 力(或船舶追随航向或舵角的快、慢能力)。追随性的优劣 可用追随性指数T值来衡量。T值越小，操舵时船舶对舵 角响应所需的时间越少，追随性能越好；T值越大，操舵 时船舶对舵角响应所需的时间越多，追随性能越差。
船舶操纵-PPT课件
2.2 船舶操纵运动方程
野本方程
操舵速度有限，船舶的惯性很大，船舶对舵的 响应也是一种非常缓慢的运动，因此有
建立了有效的数学研究方法，借鉴飞艇操纵理论
1939，巴辛
利用里亚谱诺夫运动稳定理论研究船舶的运动稳定 性
1.1 船舶操纵性总论
船舶操纵性研究的发展过程
1944，肯夫（kemf）
提出了用Z形操舵试验来评价船舶的操纵性，开创了 船舶对操舵的动态响应研究
1946，戴维逊(K. S. Davidson)和许夫(L. I. Schiff)
1.1 操纵性总论
操纵性的重要意义（经济性要求）
在海上的直航运动，
航向稳定性好 不用经常地去操舵，航迹接近直线
不好的船 频繁操舵纠正航向，经历曲折的航线，增加了实际 的航行距离，同时增加了操纵装置和推进装置的功 率消耗 由于操舵增加的功率消耗占主机功率的2%-3%，航 向稳定性不好的船，可以高达20%。
船舶有横漂速度 时横向力的导数。该力很大， 方向与 相反；
船舶有横漂速度 时横向力对重心力矩的导数。 该力矩不太大，为负值，方向有使漂角增大的趋势；
船舶有前进速度 时纵向力的导数。该力较小， 方向与 相反。
2.2 船舶操纵运动方程
水动力导数的物理意义
水动力和力矩的旋转导数 和
船首具有右舷攻角，产生负的水动力和负的水动力 矩
– 该时刻船舶运动状态决定的水动力 – 该时刻以前的运动历史决定的水动力
其他原因引起的外力，如托缆力和风压力等；
2.2 操纵运动方程的线性化
水动力学数学模型
船舶静水中运动时的受力，采用一阶泰勒展开
2.2 操纵运动方程的线性化
船舶操纵课件--第2章操纵手段的作用及其运用
行最高船速也应较海上船速为低，该船速通常由船长和轮机长商定并共同
遵守执行。 一般港内的最高主机转速约为海上常用转速的70～80%左右。 港内船速与海上船速一样，常按主机输出功率的比例不同而划分 为“前进三”、“前进二”、“前进一”之外，尚有“微速前进”一档； 微进时的主机输出功率和转速，是主机可以输出的最低功率和最低转速。
2、伴流横向力 （1）伴流的概念 定义：运动中的船体附近的水受到船体运动的影响产生一种追随运动的
水流称为伴流。
伴流的分类 摩擦伴流：由于水和船体之间的摩擦而产生的伴流； 势伴流：由于船体运动，船体周围压力场的变化产生的伴流； 伴流的分布特点 沿X轴方向：船首小，船尾大。即螺旋桨附近伴流大； 沿Y轴方向：左右对称，离船越远越小；
第二章 操纵设备的作用及其运用
操纵设备包括车、舵、锚、缆、拖轮等。
熟悉车、舵、锚、缆、拖船的作用及其运用的知识。
2019/2/3
课件
1
第一节 螺旋桨的作用
一、船舶阻力与推力 二、滑失和船速 三、螺旋桨的致偏效应及其运用
四、双车船的螺旋桨横向力
五、侧推器的使用
2019/2/3
课件
2
一、船舶阻力与推力
2019/2/3
课件
17
二、滑失和船速
4、船速的测定
2019/2/3
课件
18
三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 2、伴流横向力 3、排出流横向力
4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析
2019/2/3
课件
19
三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 （1）沉深的概念
h－为沉深 h/D－为沉深比
2019/2/3
船舶操纵PPT学习教案课件
大连海事大学船舶操纵
会计学
1
船舶操纵绪论
概述 船舶操纵运动学参数 船舶操纵动力学参数 船舶阻力与推进
第1页/共46页
船舶操纵概述
船舶操纵的含义 常规船舶操纵(ship handling)包括三种：
保持航向 改变航向 改变船速
第2页/共46页
船舶操纵概述
保持航向(Course keeping or steering)
第32页/共46页
船舶操纵动力学参数
船体水动力及其表 达式
水动力角是指水动力合力FH 方向与船舶首尾线之间的交 角γ；
水动力角可用水动力横向分 量与纵向分量的比值表示
第33页/共46页
船舶操纵动力学参数
船体水动力及其表 达式
水动力角的大小取决于横向 水动力系数和纵向水动力系 数的比值；
第6页/共46页
船舶操纵设备
• 其他设备：
– 侧推器设备； – 外力协助操纵—拖船的协助； – 系泊设备：锚、缆等。
第7页/共46页
船舶操纵特点
• 惯性大，缓变系统 • 控制输入较小 • 欠驱动特性：
控制输入的维数小于被 控自由度维数（dof）， 例如，控制输入：车、 舵；被控坐标：横向位 移y1，航向角和纵向 位移x1
船体水动力及水动力矩
深水中，超大型船舶的纵向附加质 量mx≈0.07m；横向附加质量 my≈0.75m；附加惯性矩Jz≈1.0m。
为了研究问题的方便，有的资料将 船舶质量与附加质量之和称为虚质 量，惯性矩与附加惯性矩之和称 为虚惯性矩。
第30页/共46页
船舶操纵动力学参数
船体水动力及其 表达式
第36页/共46页
船舶操纵动力学参数
水动力作用中心
会计学
1
船舶操纵绪论
概述 船舶操纵运动学参数 船舶操纵动力学参数 船舶阻力与推进
第1页/共46页
船舶操纵概述
船舶操纵的含义 常规船舶操纵(ship handling)包括三种：
保持航向 改变航向 改变船速
第2页/共46页
船舶操纵概述
保持航向(Course keeping or steering)
第32页/共46页
船舶操纵动力学参数
船体水动力及其表 达式
水动力角是指水动力合力FH 方向与船舶首尾线之间的交 角γ；
水动力角可用水动力横向分 量与纵向分量的比值表示
第33页/共46页
船舶操纵动力学参数
船体水动力及其表 达式
水动力角的大小取决于横向 水动力系数和纵向水动力系 数的比值；
第6页/共46页
船舶操纵设备
• 其他设备：
– 侧推器设备； – 外力协助操纵—拖船的协助； – 系泊设备：锚、缆等。
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船舶操纵特点
• 惯性大，缓变系统 • 控制输入较小 • 欠驱动特性：
控制输入的维数小于被 控自由度维数（dof）， 例如，控制输入：车、 舵；被控坐标：横向位 移y1，航向角和纵向 位移x1
船体水动力及水动力矩
深水中，超大型船舶的纵向附加质 量mx≈0.07m；横向附加质量 my≈0.75m；附加惯性矩Jz≈1.0m。
为了研究问题的方便，有的资料将 船舶质量与附加质量之和称为虚质 量，惯性矩与附加惯性矩之和称 为虚惯性矩。
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船舶操纵动力学参数
船体水动力及其 表达式
第36页/共46页
船舶操纵动力学参数
水动力作用中心
《船舶操纵》课件
船舶操纵的基本原则
01
遵守国际海上避碰规则 ，确保船舶之间的安全 避让。
02
根据船舶的装载状态、 吃水、风流影响等因素 ，合理调整船速和航向 。
03
注意观察周围环境和条 件，及时采取必要的措 施应对突发情况。
04
保持船员良好的心理状 态，避免因紧张或疏忽 导致的操作失误。
PART 02
船舶操纵性能
、航速、航向等因素，以便更好地进行避让操作。
船舶的应急操纵
总结词
应急操纵是船舶在紧急情况下采取的特殊操纵方式， 要求驾驶员熟悉应急操纵程序和方法，确保船舶在紧 急情况下能够安全脱险。
详细描述
应急操纵是船舶在紧急情况下采取的特殊操纵方式， 要求驾驶员熟悉应急操纵程序和方法。在应急操纵中 ，驾驶员需要保持冷静，迅速判断情况并采取适当的 措施。例如，在失火、碰撞等紧急情况下，驾驶员需 要迅速停车、倒车、转向等操作，以避免危险扩大。 此外，驾驶员还需要了解各种应急设备的使用方法， 如消防器材、救生设备等，以便在紧急情况下能够正 确使用。
PART 05
船舶操纵安全与管理
船舶操纵安全制度与规则
船舶操纵安全制度
为确保船舶操纵安全，必须制定和遵 守相关制度，包括航行制度、停泊制 度、作业制度等。
船舶操纵规则
遵循国际海事组织（IMO）和国内海 事管理机构制定的船舶操纵规则，确 保船舶在航行、停泊和作业过程中的 安全。
船舶操纵安全检查与评估
船舶操纵包括船舶推进、转向 、减速、停车和倒车等基本操 作。
Байду номын сангаас
船舶操纵是航海技术的重要组 成部分，是航海人员进行船舶 驾驶和操作的基本技能。
船舶操纵的重要性
船舶操纵是保证船舶 安全航行和作业的重 要手段。
船舶操纵拖轮
船舶操纵拖轮
目录
CONTENTS
• 船舶操纵拖轮概述 • 船舶操纵拖轮的种类与用途 • 船舶操纵拖轮的设备与设施 • 船舶操纵拖轮的操作技术 • 船舶操纵拖轮的案例分析 • 船舶操纵拖轮的发展趋势与未来展望
01 船舶操纵拖轮概述
定义与特点
定义
船舶操纵拖轮是一种专门用于协助其 他船舶进行靠泊、离泊、移泊等操纵 作业的船舶。
06 船舶操纵拖轮的发展趋势 与未来展望
船舶操纵拖轮的技术创新
1 2 3
船舶操纵拖轮的自动化和智能化
随着科技的发展，船舶操纵拖轮将逐渐实现自动 化和智能化，提高作业效率和安全性。
新型推进系统
研发更高效、环保的推进系统，如电力推进系统、 燃料电池推进系统等，以提高船舶操纵拖轮的性 能和能效。
先进导航和通信系统
拖轮的操作还需要注意环境保 护，避免因操作不当造成海洋 污染或噪音扰民等问题。
05 船舶操纵拖轮的案例分析
案例一：大型船舶操纵拖轮的应用
总结词
大型船舶操纵拖轮在港口和航道中的重要作用
详细描述
大型船舶操纵拖轮主要用于协助大型船舶进出港口、靠离码头、掉头等操作。 它们具有强大的拖力和推力，能够提供稳定的动力输出，确保大型船舶在复杂 的水域中安全、高效地操作。
拖轮的操纵方法
拖轮的操纵主要依靠船长和船员的配合，通过舵、锚、缆等设备来控制拖轮的方向、 速度和位置。
拖轮的操纵方法包括推进器的控制、转向和制动等，需要熟练掌握各种设备的操作 技巧和配合方式。
拖轮的操纵还需要注意水流、风向和潮汐等因素的影响，以确保安全和高效的航行。
拖轮的航行规则与安全措施
拖轮在航行中需要遵守国际海上避碰 规则和当地的海上交通规则，确保航 行安全。
目录
CONTENTS
• 船舶操纵拖轮概述 • 船舶操纵拖轮的种类与用途 • 船舶操纵拖轮的设备与设施 • 船舶操纵拖轮的操作技术 • 船舶操纵拖轮的案例分析 • 船舶操纵拖轮的发展趋势与未来展望
01 船舶操纵拖轮概述
定义与特点
定义
船舶操纵拖轮是一种专门用于协助其 他船舶进行靠泊、离泊、移泊等操纵 作业的船舶。
06 船舶操纵拖轮的发展趋势 与未来展望
船舶操纵拖轮的技术创新
1 2 3
船舶操纵拖轮的自动化和智能化
随着科技的发展，船舶操纵拖轮将逐渐实现自动 化和智能化，提高作业效率和安全性。
新型推进系统
研发更高效、环保的推进系统，如电力推进系统、 燃料电池推进系统等，以提高船舶操纵拖轮的性 能和能效。
先进导航和通信系统
拖轮的操作还需要注意环境保 护，避免因操作不当造成海洋 污染或噪音扰民等问题。
05 船舶操纵拖轮的案例分析
案例一：大型船舶操纵拖轮的应用
总结词
大型船舶操纵拖轮在港口和航道中的重要作用
详细描述
大型船舶操纵拖轮主要用于协助大型船舶进出港口、靠离码头、掉头等操作。 它们具有强大的拖力和推力，能够提供稳定的动力输出，确保大型船舶在复杂 的水域中安全、高效地操作。
拖轮的操纵方法
拖轮的操纵主要依靠船长和船员的配合，通过舵、锚、缆等设备来控制拖轮的方向、 速度和位置。
拖轮的操纵方法包括推进器的控制、转向和制动等，需要熟练掌握各种设备的操作 技巧和配合方式。
拖轮的操纵还需要注意水流、风向和潮汐等因素的影响，以确保安全和高效的航行。
拖轮的航行规则与安全措施
拖轮在航行中需要遵守国际海上避碰 规则和当地的海上交通规则，确保航 行安全。
操纵第四章PPT课件
最新课件
2
第四章 港内操纵
二、系缆 （一）系缆的名称和作用
最新课件
3
第四章 港内操纵
（二）缆的绞收 1、绞收船首横缆
2、绞收船首尾缆 调整船舶位置
（三）系缆与舵的配合运用
最新课件
4
第四章 港内操纵
（四）船有进退运动时，系缆的作用
（五）用缆注意事项 1、靠泊 掌握出缆先后次序，应根据当时风、流和 靠泊方式来确定。
（1）
（2）
最新课件
（3）
（4）
23
第四章 港内操纵
（三）拖缆必须有足够的强度，采用∞字挽桩，而不宜将琵 琶头直接套在缆桩上，以便随时解缆。 （四）按照拖带常规，协调好拖缆系带、挽桩、起拖、加 速、减速等环节，并保持本船与拖轮的有效通信联系。
最新课件
24
第四章 港内操纵
第三节港内掉头
一、掉头地点及掉头时机的选择 （一）掉头地点 1、障碍物少，水流平缓，航道宽广。 2、水域狭窄，船舶密集，情况复杂的港口，应在指定的掉 头区。 3、根据泊位附近的航道、水流及本船操纵性，掌握掉头时 机。 4、在潮流河段或港，应选潮流流速较缓时。 5、在大风浪中，应避免船舶转致横浪时遇大浪。
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26
第四章 港内操纵
三、掉头方向的选择 （一）根据船、桨、舵效应横向力的综合作用方向选择掉头 方向。 1、单螺旋桨船掉头 （1）连续正车旋回掉头时，应朝回转圈直径较小一舷掉头 （2）正倒车掉头时，右旋式螺旋桨船应向右舷掉头 2、双螺旋桨船掉头 外旋式双螺旋桨船可朝任一舷掉头 （二）根据航道中的水流情况选择掉头方向 1、顺流航行船舶掉头时，应由主流向缓流掉头 2、逆流航行船舶掉头且下水航行时，应由缓流向主流掉头
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双螺旋桨推进器及其效应
双螺旋桨推进器效应 双螺旋桨船的两个推进器推力的大小可分别进行控制； 两个螺旋桨产生的推力不同或旋转方向相同时，进车推
力或倒车拉力的不同组合将对船舶产生不同的效应。 一桨进车，另一桨倒车，进行转船。 对于外旋式FPP双螺旋桨船，利用一进一倒进行转船时，
螺旋桨效应都有助于船舶的转动。 同理，CPP双桨设为内旋。
拖船作用力及其效应
船舶静止中拖船效应 单拖船拖带效应 平移和转船效应取决于拖力作用点、拖力角以及拖力的大小
拖船作用力及其效应
船舶静止中 单拖船顶推
拖船作用力及其效应
船舶前进中的拖船效应 单拖船顶推效应 拖船推力作用点在船中之前，水动力中心也在船中之前，水动力的横 向分力的力矩与拖轮拖力相反； 拖船推力作用点在船中之后，水动力中心越远离船中，转船力矩越大； 由此可见，单拖船在舷侧顶推前进中的船舶时，拖船位于船尾比位于 船首的转船效应大，船速越高，两者的差别越大。
其次是ZP 拖船，倒车推力可达进车推力的90~95%， 且可产生较大的横向推力；
VSP 拖船的进车推力最小，但其倒车推力可达进车推力 的90%以上，且各方向的推力分布较为均匀。
拖船在操纵中的作用
协助船舶通过航道或受限水域 从航道或港外进入港内 通过水上桥下通航孔或船闸等
协助船舶靠泊或离泊操纵 接近泊位或泊位前沿回旋掉头水域 回旋掉头以及靠泊或离泊等操纵
特种推进器及其效应
Azimuth thruster 全回转对转舵桨
特种推进器及其效应
（Voith-Schneider Propulsion) or Cycloidal propeller (摆线推进器)
特种推进器及其效应
双螺旋桨推进器及其效应 双螺旋桨的布置及其特点 双螺旋桨推进器效应
特种推进器及其效应
Z 型推进器 前进方向的推进
特种推进器及其效应
Z 型推进器 横向与转动方向的 推进
港作拖轮及其效应
螺旋桨、舵和侧推器都是船舶所配备的常规控制设备，当外界影响超过这些设 备的控制能力时，需要外部力量的协助。
目前，广泛用于船舶操纵运动控制的外部手段是拖船。 尤其是在港内操纵时，水域受限，船舶低速操纵性较差，拖轮是必要的助操手
拖船在操纵中的协助方式
拖带(pulling) 直拖(direct pulling) 斜拖(indirect pulling)
傍拖 提供动力 协助船舶保向
顶推
拖船在操纵中的协助方式
拖带(pulling) 直拖
拖船在操纵中的协助方式
拖带(pulling) 斜拖
拖船在操纵中的协助方式
别不大，船首和后甲板各装有一个绞缆机，有的ASD 拖轮用一 个拖钩代替尾部绞缆机。
港作拖船的特点
港作拖船的船型尺度及特性参数 船型尺度较小，但船宽相对较大 机器功率较大 自航船速较低
港作拖船的特点
港作拖船的推力特性
以系柱推力(bollard pull) 表示最大推力，简记为BP；
导管定距桨或变距桨进车推力最大，但倒车推力只有 进车推力的45%(最大可达65%)，并且不能产生横向推 力；
拖船在操纵中的协助方式
傍拖
拖船在操纵中的协助方式
傍拖形式： 拖船系在被拖船的两舷，为被拖船提供动力； 在受限水域航行或通过航道时，拖船系在被拖船船尾两舷侧向推进，协 助船舶保向； 接近泊位过程中，拖轮在船舶一舷傍拖，协助保持船位。
拖船在操纵中的协助方式
组合拖曳
拖船作用力及其效应
船舶静止中拖船效应 单拖船顶推效应 横移效果 转船效果
特种推进器及其效应
螺旋桨经过改善，发展出几种特种螺旋桨； 推进设备，经过科学合理的组合后，可有舵的功能。 常用的有双车推进器、转动导流管装置、Z型推进器、喷水推进装置等。
Azipod
特种推进器及其效应
特种推进器及其效应
Azimuth thruster
特种推进器及其效应
Azimuth thruster
特种推进器及其效应
Z 型推进器 Z 型推进器的构造 竖轴； 上下两对锥型齿轮； 导管螺旋桨； 传动系统等组成
特种推进器及其效应
Z 型推进器 Z 型推进器特点是： 倒航推力与进航推力基本相同； 进退转换也非常迅速； 可产生侧向推力，从而起到舵的作用。
特种推进器及其效应
Z 型推进器 拖船和有些操纵性要求高的船舶大多装有两个Z 型推进器，分别装置在船 舶首尾中心线的两侧。 双车Z 型推进器效应取决于两个推进器合力的大小、方向、作用点以及船 舶的运动状态。 两个螺旋桨的推力方向为推力矢量与船舶首尾线之间的交角； 不同的组合不但可以改变合力的方向，而且可以改变合力的大小。
特种推进器及其效应
双螺旋桨推进器及其效应 双螺旋桨的布置及其特点 固定螺距螺旋桨多采用外旋推进方式； 变螺距螺旋桨多采用内旋推进方式。 思考：原因？
特种推进器及其效应
双螺旋桨推进器及其效应
b
b
TP
b
b
TS
YPP
YPS
YPP
YPS
TS
TP
(a)
(b)
双车（FPP）效应
特种推进器及其效应
Z 型推进器 Z 型推进器的构造 双车Z 型推进器推进模式及其效应
特种推进器及其效应
双螺旋桨推进器及其效应 双螺旋桨的布置及其特点 大大提高了船舶操纵性能及航行的安全可靠性，特别是港内低速航行 的操纵性能。 载重量相同时，双桨双舵船吃水较浅。因此，对有些航道、港口可自 由出入，无需减载。 载重量相同时，双桨双舵航速较高。
段。
港作拖轮及其效应
主要内容 拖船的种类及特点 港作拖船的种类 港作拖船的特点 拖船在操纵中的作用及协助方式 拖船作用力及其效应 船舶前进中的拖船效应 拖船作用能力及其限制 港内操船所需拖船功率和数量
拖船的种类及特点
拖船的种类 按航区进行分类 外海拖船 远洋拖船 沿海拖船 港作拖船 按用途进行分类 运输拖船 港作拖船 救助拖船
拖船作用力及其效应
船舶前进中的拖船效应 单拖船拖带效应 拖力作用点 位于船尾的艏艉线上效果好 船尾拖带效果好
拖船作用力及其效应
船舶前进中的拖船效应 单斜拖船舶一端
拖带的方向与船舶移动方向 并不一致；
纵向阻力小于横向，纵向移 动速度大于横向；
大船运动方向相对拖缆更靠 近首尾线
拖船作用力及其效应
拖船的种类及特点
古董拖轮 蒸汽机 明轮
拖船的种类及特点
加拿大军用拖轮
拖船的种类及特点
顶推
内河顶推
拖船的种类及特点
拖船的种类及特点
拖船其工作性质是提供推力或拖力，在船型、推力、操纵性等方面有其本身 的特点。
主要特点 较大的拖力 良好的操纵性
拖船的种类及特点
船型特点
拖船船体较短
拖船系在被拖船舷侧，协助船舶掉头。
拖船在操纵中的协助方式
Notch tug 顶推
拖船在操纵中的协助方式
顶推
拖船在操纵中的协助方式
几种形式： 船舶进速较低时，单拖船系在被拖船艉部舷侧，保持拖船始终与被拖船 首尾线垂直，协助被拖船转向或回转转掉头； 船舶退速较低时，单拖船系在被拖船艏部舷侧，协助被拖船转向或回转 掉头； 大型船舶进行靠泊操纵，拖船在被拖船舷侧协助船舶横向移动 在受限水域，两艘拖船或多艘拖船分别系在接近船首和船尾的相反舷侧， 协助船舶回旋掉头。
拖带(pulling) 普通FPP 和CPP 拖船由于其推进器推力方向仅为前后两个方向，故仅适用 于直拖方式，不适用于斜拖方式。 VSP 和ZP 拖船由于其推进器推力方向是全方位的，故不但适用直拖方式， 也适用于斜拖方式。
拖船在操纵中的协助方式
拖带(pulling) 为了充分发挥拖船的效率，保证操纵的灵活性，并免拖缆负荷过大，应 使拖缆有较小的俯角； 一般情况下俯角应小于15º，即拖缆长度应大于被拖船拖缆出口至水面高 度的4 倍； 即使被拖船拖缆出口至水面的高度很低，拖缆也不应少于1.5 倍拖船长度。
拖船作用能力及其限制 拖船效应的极限船速 船速较高时，拖船一般很难保持垂直顶推姿态； 拖轮的系柱推力最大，船速增加，推力下降； 顶首时，船速越高，水动力中心越远离船中，转船力矩越小，大船不 易转向，船速达到一定值时，拖船不但将失去转船效果，而且可能起 到相反的作用； 大船极限航速5-6kn（使用侧推器的极限航速为4kn）
拖船作用力及其效应
港内操船所需拖船功率和数量 所需拖船总功率和数量统计结果 载重量为2 万吨级船舶，拖船总拖力和平均数量分别约为50~100t 和 1~2 艘； 10 万吨级船舶分别约为90~180t 和2~3 艘； 15 万吨级船舶分别约为120~220t 和3~4 艘； 20 万吨级船舶分别约为140~250t和4~5 艘； 30 万吨级以上船舶分别约为150~250t 和5~6 艘。
拖船作用力及其效应
港内操船所需拖船功率和数量 应考虑的因素 港口地理条件 船舶条件 自然环境条件
拖船作用力及其效应
港内操船所需拖船功率和数量 所需拖船总功率和数量 小型船舶，1~2 艘 实用估算方法：每万吨载重量大概需要1000马力
拖船作用力及其效应
港内操船所需拖船功率和数量 所需拖船总功率和数量统计结果 杂货船一般属于小型船舶，平均拖船数量不超过2 艘； 船长290m 的集装箱船所需拖船总拖力50~150t，平均拖船数量2~3 艘， 侧推器可使所需拖船总推力相应减少。 船长为200m 的油船和散货船所用拖船总拖力和平均数量分别约为 60~170t 和2~3 艘； 船长为300m 或以上时约为130~235t 和3~5 艘。
港作拖船的种类
推进器的位置
拖曳拖船(tractor tug)
“首推进”，如VSP 拖船及少数ZP 推进器 拖缆出自船尾
顶推拖船(pushing tug)
“尾推进”，传统拖船及多数ZP 推进器 拖缆出自船首
双螺旋桨推进器效应 双螺旋桨船的两个推进器推力的大小可分别进行控制； 两个螺旋桨产生的推力不同或旋转方向相同时，进车推
力或倒车拉力的不同组合将对船舶产生不同的效应。 一桨进车，另一桨倒车，进行转船。 对于外旋式FPP双螺旋桨船，利用一进一倒进行转船时，
螺旋桨效应都有助于船舶的转动。 同理，CPP双桨设为内旋。
拖船作用力及其效应
船舶静止中拖船效应 单拖船拖带效应 平移和转船效应取决于拖力作用点、拖力角以及拖力的大小
拖船作用力及其效应
船舶静止中 单拖船顶推
拖船作用力及其效应
船舶前进中的拖船效应 单拖船顶推效应 拖船推力作用点在船中之前，水动力中心也在船中之前，水动力的横 向分力的力矩与拖轮拖力相反； 拖船推力作用点在船中之后，水动力中心越远离船中，转船力矩越大； 由此可见，单拖船在舷侧顶推前进中的船舶时，拖船位于船尾比位于 船首的转船效应大，船速越高，两者的差别越大。
其次是ZP 拖船，倒车推力可达进车推力的90~95%， 且可产生较大的横向推力；
VSP 拖船的进车推力最小，但其倒车推力可达进车推力 的90%以上，且各方向的推力分布较为均匀。
拖船在操纵中的作用
协助船舶通过航道或受限水域 从航道或港外进入港内 通过水上桥下通航孔或船闸等
协助船舶靠泊或离泊操纵 接近泊位或泊位前沿回旋掉头水域 回旋掉头以及靠泊或离泊等操纵
特种推进器及其效应
Azimuth thruster 全回转对转舵桨
特种推进器及其效应
（Voith-Schneider Propulsion) or Cycloidal propeller (摆线推进器)
特种推进器及其效应
双螺旋桨推进器及其效应 双螺旋桨的布置及其特点 双螺旋桨推进器效应
特种推进器及其效应
Z 型推进器 前进方向的推进
特种推进器及其效应
Z 型推进器 横向与转动方向的 推进
港作拖轮及其效应
螺旋桨、舵和侧推器都是船舶所配备的常规控制设备，当外界影响超过这些设 备的控制能力时，需要外部力量的协助。
目前，广泛用于船舶操纵运动控制的外部手段是拖船。 尤其是在港内操纵时，水域受限，船舶低速操纵性较差，拖轮是必要的助操手
拖船在操纵中的协助方式
拖带(pulling) 直拖(direct pulling) 斜拖(indirect pulling)
傍拖 提供动力 协助船舶保向
顶推
拖船在操纵中的协助方式
拖带(pulling) 直拖
拖船在操纵中的协助方式
拖带(pulling) 斜拖
拖船在操纵中的协助方式
别不大，船首和后甲板各装有一个绞缆机，有的ASD 拖轮用一 个拖钩代替尾部绞缆机。
港作拖船的特点
港作拖船的船型尺度及特性参数 船型尺度较小，但船宽相对较大 机器功率较大 自航船速较低
港作拖船的特点
港作拖船的推力特性
以系柱推力(bollard pull) 表示最大推力，简记为BP；
导管定距桨或变距桨进车推力最大，但倒车推力只有 进车推力的45%(最大可达65%)，并且不能产生横向推 力；
拖船在操纵中的协助方式
傍拖
拖船在操纵中的协助方式
傍拖形式： 拖船系在被拖船的两舷，为被拖船提供动力； 在受限水域航行或通过航道时，拖船系在被拖船船尾两舷侧向推进，协 助船舶保向； 接近泊位过程中，拖轮在船舶一舷傍拖，协助保持船位。
拖船在操纵中的协助方式
组合拖曳
拖船作用力及其效应
船舶静止中拖船效应 单拖船顶推效应 横移效果 转船效果
特种推进器及其效应
螺旋桨经过改善，发展出几种特种螺旋桨； 推进设备，经过科学合理的组合后，可有舵的功能。 常用的有双车推进器、转动导流管装置、Z型推进器、喷水推进装置等。
Azipod
特种推进器及其效应
特种推进器及其效应
Azimuth thruster
特种推进器及其效应
Azimuth thruster
特种推进器及其效应
Z 型推进器 Z 型推进器的构造 竖轴； 上下两对锥型齿轮； 导管螺旋桨； 传动系统等组成
特种推进器及其效应
Z 型推进器 Z 型推进器特点是： 倒航推力与进航推力基本相同； 进退转换也非常迅速； 可产生侧向推力，从而起到舵的作用。
特种推进器及其效应
Z 型推进器 拖船和有些操纵性要求高的船舶大多装有两个Z 型推进器，分别装置在船 舶首尾中心线的两侧。 双车Z 型推进器效应取决于两个推进器合力的大小、方向、作用点以及船 舶的运动状态。 两个螺旋桨的推力方向为推力矢量与船舶首尾线之间的交角； 不同的组合不但可以改变合力的方向，而且可以改变合力的大小。
特种推进器及其效应
双螺旋桨推进器及其效应 双螺旋桨的布置及其特点 固定螺距螺旋桨多采用外旋推进方式； 变螺距螺旋桨多采用内旋推进方式。 思考：原因？
特种推进器及其效应
双螺旋桨推进器及其效应
b
b
TP
b
b
TS
YPP
YPS
YPP
YPS
TS
TP
(a)
(b)
双车（FPP）效应
特种推进器及其效应
Z 型推进器 Z 型推进器的构造 双车Z 型推进器推进模式及其效应
特种推进器及其效应
双螺旋桨推进器及其效应 双螺旋桨的布置及其特点 大大提高了船舶操纵性能及航行的安全可靠性，特别是港内低速航行 的操纵性能。 载重量相同时，双桨双舵船吃水较浅。因此，对有些航道、港口可自 由出入，无需减载。 载重量相同时，双桨双舵航速较高。
段。
港作拖轮及其效应
主要内容 拖船的种类及特点 港作拖船的种类 港作拖船的特点 拖船在操纵中的作用及协助方式 拖船作用力及其效应 船舶前进中的拖船效应 拖船作用能力及其限制 港内操船所需拖船功率和数量
拖船的种类及特点
拖船的种类 按航区进行分类 外海拖船 远洋拖船 沿海拖船 港作拖船 按用途进行分类 运输拖船 港作拖船 救助拖船
拖船作用力及其效应
船舶前进中的拖船效应 单拖船拖带效应 拖力作用点 位于船尾的艏艉线上效果好 船尾拖带效果好
拖船作用力及其效应
船舶前进中的拖船效应 单斜拖船舶一端
拖带的方向与船舶移动方向 并不一致；
纵向阻力小于横向，纵向移 动速度大于横向；
大船运动方向相对拖缆更靠 近首尾线
拖船作用力及其效应
拖船的种类及特点
古董拖轮 蒸汽机 明轮
拖船的种类及特点
加拿大军用拖轮
拖船的种类及特点
顶推
内河顶推
拖船的种类及特点
拖船的种类及特点
拖船其工作性质是提供推力或拖力，在船型、推力、操纵性等方面有其本身 的特点。
主要特点 较大的拖力 良好的操纵性
拖船的种类及特点
船型特点
拖船船体较短
拖船系在被拖船舷侧，协助船舶掉头。
拖船在操纵中的协助方式
Notch tug 顶推
拖船在操纵中的协助方式
顶推
拖船在操纵中的协助方式
几种形式： 船舶进速较低时，单拖船系在被拖船艉部舷侧，保持拖船始终与被拖船 首尾线垂直，协助被拖船转向或回转转掉头； 船舶退速较低时，单拖船系在被拖船艏部舷侧，协助被拖船转向或回转 掉头； 大型船舶进行靠泊操纵，拖船在被拖船舷侧协助船舶横向移动 在受限水域，两艘拖船或多艘拖船分别系在接近船首和船尾的相反舷侧， 协助船舶回旋掉头。
拖带(pulling) 普通FPP 和CPP 拖船由于其推进器推力方向仅为前后两个方向，故仅适用 于直拖方式，不适用于斜拖方式。 VSP 和ZP 拖船由于其推进器推力方向是全方位的，故不但适用直拖方式， 也适用于斜拖方式。
拖船在操纵中的协助方式
拖带(pulling) 为了充分发挥拖船的效率，保证操纵的灵活性，并免拖缆负荷过大，应 使拖缆有较小的俯角； 一般情况下俯角应小于15º，即拖缆长度应大于被拖船拖缆出口至水面高 度的4 倍； 即使被拖船拖缆出口至水面的高度很低，拖缆也不应少于1.5 倍拖船长度。
拖船作用能力及其限制 拖船效应的极限船速 船速较高时，拖船一般很难保持垂直顶推姿态； 拖轮的系柱推力最大，船速增加，推力下降； 顶首时，船速越高，水动力中心越远离船中，转船力矩越小，大船不 易转向，船速达到一定值时，拖船不但将失去转船效果，而且可能起 到相反的作用； 大船极限航速5-6kn（使用侧推器的极限航速为4kn）
拖船作用力及其效应
港内操船所需拖船功率和数量 所需拖船总功率和数量统计结果 载重量为2 万吨级船舶，拖船总拖力和平均数量分别约为50~100t 和 1~2 艘； 10 万吨级船舶分别约为90~180t 和2~3 艘； 15 万吨级船舶分别约为120~220t 和3~4 艘； 20 万吨级船舶分别约为140~250t和4~5 艘； 30 万吨级以上船舶分别约为150~250t 和5~6 艘。
拖船作用力及其效应
港内操船所需拖船功率和数量 应考虑的因素 港口地理条件 船舶条件 自然环境条件
拖船作用力及其效应
港内操船所需拖船功率和数量 所需拖船总功率和数量 小型船舶，1~2 艘 实用估算方法：每万吨载重量大概需要1000马力
拖船作用力及其效应
港内操船所需拖船功率和数量 所需拖船总功率和数量统计结果 杂货船一般属于小型船舶，平均拖船数量不超过2 艘； 船长290m 的集装箱船所需拖船总拖力50~150t，平均拖船数量2~3 艘， 侧推器可使所需拖船总推力相应减少。 船长为200m 的油船和散货船所用拖船总拖力和平均数量分别约为 60~170t 和2~3 艘； 船长为300m 或以上时约为130~235t 和3~5 艘。
港作拖船的种类
推进器的位置
拖曳拖船(tractor tug)
“首推进”，如VSP 拖船及少数ZP 推进器 拖缆出自船尾
顶推拖船(pushing tug)
“尾推进”，传统拖船及多数ZP 推进器 拖缆出自船首