船舶操纵课件--第2章 操纵手段的作用及其运用
R2为附体阻力：由螺旋桨、舵等船体上的附体引起的阻力。 R3为空气阻力：船体水上部分受到的空气作用引起的阻力。 R4为波浪阻力：船体水下部分受到波浪作用引起的阻力。
S 1 A Cf C r C X uu S A U 2 Cf C r C Xuu Ld 2
2013-8-7
2013-8-7
船舶操纵课件
二、滑失和船速
（3）港内船速（Harbour Speed） 如同前进时港内船速分级一样，在倒车档次中也分为“后退三”、 “后退二”、“后退一”等几档。通常港内“后退三”时的主机转速约为
海上常用转速的60～70%。
应当指出，在港内或某些内海航区或狭水道，为保证航行安全，根据 经验与统计，特别规定了最高限速。如本船所用的港内船速高于该限速时， 则应遵照各港内或航区的有关规定执行。
长期使用的功率不是额定功率，而是海上功率。
海上功率一般为额定功率的90％，相应的海上转数为额定转数的96－ 97％。 定义：在深水中，主机在海上转数下船舶所能达到的静水船速称为海 上船速。
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船舶操纵课件
二、滑失和船速
（3）港内船速（Harbour Speed） 近岸航行，尤其是近港航行，常需备车；港内船舶密集，水深较 浅，弯道较多，用舵频繁。为便于操纵与避让和不使主机超负荷，港内航
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。
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船舶操纵课件
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
2013-8-7
船舶操纵课件
一、船舶阻力与推力
上部的攻角大于下部的攻角，则产生横向力。
2013-8-7 船舶操纵课件
三、螺旋桨的致偏效应及其运用
3、排出流横向力 （2）排出流横向力的产生条件 进车时，有伴流存在，就要进车排出流横向力；
倒车时，只要螺旋桨转动就存在倒车排出流横向力。
（3）排出流横向力的方向 对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向右。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向左。
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船舶操纵课件
三、螺旋桨的致偏效应及其运用
（3）伴流横向力的产生条件 由上述分析可见，如果伴流为0，则，螺旋桨上下叶的攻角相同，则， 不产生横向力，则，伴流横向力的产生条件为有伴流存在。
（4）伴流横向力的方向
对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向左。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。
根据运动方程，其作用于X轴方向的力为：
X＝m(u vr)
其中X＝（T－R），T为推力，R为阻力。
船舶作直航运动时，vr=0，则：
T R＝mu
船舶作直航运动时，加速度＝0，则：
T＝R
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船舶操纵课件
一、船舶阻力与推力
1. 船舶阻力R 船舶阻力由两部分组成： R＝R0＋△R
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二、滑失和船速
（2）滑失比 定义：螺旋桨的滑失S与理论进速nP之比称为滑失比Sr，既：
S r＝
nP V p nP
滑失与滑失比中的螺旋桨进速Vp若用船速Vs代替，得出的结果分别称 为虚滑失或虚滑失比。
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二、滑失和船速
(3)滑失在操纵中的应用 由此可见，滑失是衡量螺旋桨推进效率的重要指标。滑失越大，螺旋 桨的推进效率越低。它在船舶操纵中有着重要意义：
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 （3）沉深横向力的产生条件 当h/D<0.65时，螺旋桨沉深横向力明显增大。
（4）沉深横向力的方向
对于右旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向左。
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
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二、滑失和船速
4、船速的测定
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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
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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
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二、滑失和船速
2、滑失的概念 （1）滑失 螺旋桨在固体中旋转时，旋转一周，前进的距离为一个螺距P，旋转n
周，前进的距离为nP。但是，螺旋桨在水中运动时，由于船速和nP不等，
因此，就产生一个差值。 定义：螺旋桨的理论进速nP与实际进速Vp之差称为滑失S，既： S＝nP－Vp 其中Vp＝Vs-ω p
最终可能损坏主机，因此不得不对船速作出一定的限制。
（1）额定船速 （2）海上船速（Sea Speed） （3）港内船速（Harbour Speed）
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二、滑失和船速
（1）额定船速 新船验收后的主机，可供海上长期使用的最大功率称为额定功率NH， 与其相对应的转数称为额定转数nH，该条件下主机发出的转矩称为额定转
矩QH，相应的船速称为额定船速VMAX。
定义：在深水中，在额定转速下船舶所能达到的最大静水船速称为额 定船速VMAX 额定船速随着船舶老化和主机的使用年限逐步降低。
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二、滑失和船速
（2）海上船速（Sea Speed） 由于海上的情况多变，船舶的阻力也随之变化，为了保证长期安全航 行，需要留有一定的功率主机功率储备，以便在应急时使用。因此，海上
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
3、排出流横向力 螺旋桨进车时，排出流作用在舵上； 螺旋桨倒车时，排出流作用在船体上；
（1）排出流横向力的产生机理
进车时 舵的X方向进速为
VRX ＝VS－R VRX
Δ VRX—在舵叶处由于螺旋桨旋转引起的轴向增速。 倒车时 倒车时，旋转的排出流打在船体尾部。由于船尾形状上大下小，致使
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
螺旋桨产生的船舶偏转总结
右旋式 进车 沉深横向力 首向左 倒车 首向右 进车 首向右
左旋式 倒车 首向左
伴流横向力
排出流横向力
首向右
首向右
首向左
首向右
首向左
首向左
首向右
首向左
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析 以下讨论仅限于右旋单车船 （1）静止中进车
h－为沉深 h/D－为沉深比
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 （2）沉深横向力的产生机理 螺旋桨上下叶水动力差异
由于上下叶所处的深度不同，当螺旋桨转动时，上下叶所受的转力不
同，Q1>Q2,因此产生横向力。 空气吸入 当沉深比≤0.5时，上叶有空气吸入，则其所受的转力小，而下叶大， 因而，产生横向力。
船舶操纵课件
一、船舶阻力与推力
2、船舶推力 船舶推力是指螺旋桨通过主机驱动，推水向后，水对螺旋桨的反作用 力在船舶首尾方向的分量。倒车时，船舶首尾方向的分量称为拉力。
(1)推力的大小
对于给定的螺旋桨，其推力的大小为： T＝ƒ(n,v)
1 2 2 2 2 C X p 1 t p D p 1 w p u 0.7n D p T 2 4 1 3 2 2 2 C Q p D p 1 w p u 0.7n D p Q 2 4 1 wp 1 = tan u 0.7n D p
式中：A(k)、B(k)、C(k)、D(k)分别为桨叶数、螺距比、盘面比的函数。
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二、滑失和船速
1、吸入流与排出流 （1）吸入流
流向螺旋桨的流称为吸入流。其特点是：范围大；流速慢；流线平行。
（2）排出流 离开螺旋桨的流称为排出流。其特点是：范围小；流速快；流线旋转 （3）排出流在操纵中的应用 可利用排出流的特点增加舵效。
由滑失的定义可见，对于给定的螺旋桨，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、 遭受的风浪越大，滑失也越大。 反之，可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效（在较小的距离内转过较 大的角度）。
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船舶操纵课件
二、滑失和船速
3、船速的分类 在一定范围内，螺旋桨转速n越高，船速V越大。但是，对于给定的船 舶主机，其转数的提高不是无限的一旦超出这个范围，主机将超负荷运转，
其中：R0为基本阻力，△R为附加阻力。
（1）基本阻力R0 基本阻力由下列几部分组成： R0＝Rf＋Re＋Rw 其中： Rf为摩擦阻力：由船体与水之间的摩擦引起的阻力。 Re为粘性阻力：由船体前后压力差引起的阻力。
Rw为兴波阻力：由船兴波引起的阻力。
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一、船舶阻力与推力
基本阻力与船速之间的关系 对于给定的船型，基本阻力的大小与吃水、船速有关，即：R＝ƒ(d,v)
三、螺旋桨的致偏效应及其运用
4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析 以下讨论仅限于右旋单车船 （1）静止中进车
满载
低速时，由于h/D较大，沉深横向力较小；开始是静止，伴流不存在 或较小，则伴流横向力和排出流横向力可忽略。则，综合作用是船舶几乎 不偏转。 高速时，随着伴流的增大，伴流横向力和排出流横向力逐渐加大，则， 综合作用是伴流横向力和排出流横向力使船首右偏。 由于是进车，舵效较好，则，无论怎样偏转，都可用舵克服。
S 1 A Cf C r C X uu S A U 2 Cf C r C Xuu Ld 2
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二、滑失和船速
（3）港内船速（Harbour Speed） 如同前进时港内船速分级一样，在倒车档次中也分为“后退三”、 “后退二”、“后退一”等几档。通常港内“后退三”时的主机转速约为
海上常用转速的60～70%。
应当指出，在港内或某些内海航区或狭水道，为保证航行安全，根据 经验与统计，特别规定了最高限速。如本船所用的港内船速高于该限速时， 则应遵照各港内或航区的有关规定执行。
长期使用的功率不是额定功率，而是海上功率。
海上功率一般为额定功率的90％，相应的海上转数为额定转数的96－ 97％。 定义：在深水中，主机在海上转数下船舶所能达到的静水船速称为海 上船速。
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二、滑失和船速
（3）港内船速（Harbour Speed） 近岸航行，尤其是近港航行，常需备车；港内船舶密集，水深较 浅，弯道较多，用舵频繁。为便于操纵与避让和不使主机超负荷，港内航
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。
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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
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一、船舶阻力与推力
上部的攻角大于下部的攻角，则产生横向力。
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
3、排出流横向力 （2）排出流横向力的产生条件 进车时，有伴流存在，就要进车排出流横向力；
倒车时，只要螺旋桨转动就存在倒车排出流横向力。
（3）排出流横向力的方向 对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向右。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向左。
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
（3）伴流横向力的产生条件 由上述分析可见，如果伴流为0，则，螺旋桨上下叶的攻角相同，则， 不产生横向力，则，伴流横向力的产生条件为有伴流存在。
（4）伴流横向力的方向
对于右旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向左。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。
根据运动方程，其作用于X轴方向的力为：
X＝m(u vr)
其中X＝（T－R），T为推力，R为阻力。
船舶作直航运动时，vr=0，则：
T R＝mu
船舶作直航运动时，加速度＝0，则：
T＝R
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一、船舶阻力与推力
1. 船舶阻力R 船舶阻力由两部分组成： R＝R0＋△R
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二、滑失和船速
（2）滑失比 定义：螺旋桨的滑失S与理论进速nP之比称为滑失比Sr，既：
S r＝
nP V p nP
滑失与滑失比中的螺旋桨进速Vp若用船速Vs代替，得出的结果分别称 为虚滑失或虚滑失比。
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二、滑失和船速
(3)滑失在操纵中的应用 由此可见，滑失是衡量螺旋桨推进效率的重要指标。滑失越大，螺旋 桨的推进效率越低。它在船舶操纵中有着重要意义：
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 （3）沉深横向力的产生条件 当h/D<0.65时，螺旋桨沉深横向力明显增大。
（4）沉深横向力的方向
对于右旋螺旋桨，进车时，首向左；倒车时，首向右。 对于左旋螺旋桨，进车时，首向右；倒车时，首向左。
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二、滑失和船速
4、船速的测定
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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
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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
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二、滑失和船速
2、滑失的概念 （1）滑失 螺旋桨在固体中旋转时，旋转一周，前进的距离为一个螺距P，旋转n
周，前进的距离为nP。但是，螺旋桨在水中运动时，由于船速和nP不等，
因此，就产生一个差值。 定义：螺旋桨的理论进速nP与实际进速Vp之差称为滑失S，既： S＝nP－Vp 其中Vp＝Vs-ω p
最终可能损坏主机，因此不得不对船速作出一定的限制。
（1）额定船速 （2）海上船速（Sea Speed） （3）港内船速（Harbour Speed）
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二、滑失和船速
（1）额定船速 新船验收后的主机，可供海上长期使用的最大功率称为额定功率NH， 与其相对应的转数称为额定转数nH，该条件下主机发出的转矩称为额定转
矩QH，相应的船速称为额定船速VMAX。
定义：在深水中，在额定转速下船舶所能达到的最大静水船速称为额 定船速VMAX 额定船速随着船舶老化和主机的使用年限逐步降低。
2013-8-7
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二、滑失和船速
（2）海上船速（Sea Speed） 由于海上的情况多变，船舶的阻力也随之变化，为了保证长期安全航 行，需要留有一定的功率主机功率储备，以便在应急时使用。因此，海上
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
3、排出流横向力 螺旋桨进车时，排出流作用在舵上； 螺旋桨倒车时，排出流作用在船体上；
（1）排出流横向力的产生机理
进车时 舵的X方向进速为
VRX ＝VS－R VRX
Δ VRX—在舵叶处由于螺旋桨旋转引起的轴向增速。 倒车时 倒车时，旋转的排出流打在船体尾部。由于船尾形状上大下小，致使
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
螺旋桨产生的船舶偏转总结
右旋式 进车 沉深横向力 首向左 倒车 首向右 进车 首向右
左旋式 倒车 首向左
伴流横向力
排出流横向力
首向右
首向右
首向左
首向右
首向左
首向左
首向右
首向左
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析 以下讨论仅限于右旋单车船 （1）静止中进车
h－为沉深 h/D－为沉深比
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三、螺旋桨的致偏效应及其运用
1、沉深横向力 （2）沉深横向力的产生机理 螺旋桨上下叶水动力差异
由于上下叶所处的深度不同，当螺旋桨转动时，上下叶所受的转力不
同，Q1>Q2,因此产生横向力。 空气吸入 当沉深比≤0.5时，上叶有空气吸入，则其所受的转力小，而下叶大， 因而，产生横向力。
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一、船舶阻力与推力
2、船舶推力 船舶推力是指螺旋桨通过主机驱动，推水向后，水对螺旋桨的反作用 力在船舶首尾方向的分量。倒车时，船舶首尾方向的分量称为拉力。
(1)推力的大小
对于给定的螺旋桨，其推力的大小为： T＝ƒ(n,v)
1 2 2 2 2 C X p 1 t p D p 1 w p u 0.7n D p T 2 4 1 3 2 2 2 C Q p D p 1 w p u 0.7n D p Q 2 4 1 wp 1 = tan u 0.7n D p
式中：A(k)、B(k)、C(k)、D(k)分别为桨叶数、螺距比、盘面比的函数。
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二、滑失和船速
1、吸入流与排出流 （1）吸入流
流向螺旋桨的流称为吸入流。其特点是：范围大；流速慢；流线平行。
（2）排出流 离开螺旋桨的流称为排出流。其特点是：范围小；流速快；流线旋转 （3）排出流在操纵中的应用 可利用排出流的特点增加舵效。
由滑失的定义可见，对于给定的螺旋桨，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、 遭受的风浪越大，滑失也越大。 反之，可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效（在较小的距离内转过较 大的角度）。
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二、滑失和船速
3、船速的分类 在一定范围内，螺旋桨转速n越高，船速V越大。但是，对于给定的船 舶主机，其转数的提高不是无限的一旦超出这个范围，主机将超负荷运转，
其中：R0为基本阻力，△R为附加阻力。
（1）基本阻力R0 基本阻力由下列几部分组成： R0＝Rf＋Re＋Rw 其中： Rf为摩擦阻力：由船体与水之间的摩擦引起的阻力。 Re为粘性阻力：由船体前后压力差引起的阻力。
Rw为兴波阻力：由船兴波引起的阻力。
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一、船舶阻力与推力
基本阻力与船速之间的关系 对于给定的船型，基本阻力的大小与吃水、船速有关，即：R＝ƒ(d,v)
三、螺旋桨的致偏效应及其运用
4、船舶不同运动状态下螺旋桨致偏作用的综合分析 以下讨论仅限于右旋单车船 （1）静止中进车
满载
低速时，由于h/D较大，沉深横向力较小；开始是静止，伴流不存在 或较小，则伴流横向力和排出流横向力可忽略。则，综合作用是船舶几乎 不偏转。 高速时，随着伴流的增大，伴流横向力和排出流横向力逐渐加大，则， 综合作用是伴流横向力和排出流横向力使船首右偏。 由于是进车，舵效较好，则，无论怎样偏转，都可用舵克服。
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船舶操纵性能强化课件优秀课件
4.1.2.3 船舶倒车冲程的经验数据
倒车冲程的统计大小
根据统计：
万吨级货船
6～8倍船长；
5万吨左右的船 8～10船长；
10万吨的船
10～13倍船长；
Hale Waihona Puke 5～20万吨级船 13～16倍船长。
4.1.2.4 影响冲程的因素
影响紧急停船距离的因素主要有： 1) 船型、船舶排水量 2) 船速的平方 3) 主机倒车功率、转速和换向时间 4) 推进器种类 5) 船体的污底程度 外界条件（风流、水深等）
4.1.1.2 测速的条件
船舶测速应以稳定转速船速并在在深水域和专用测 速水域,船舶测速时通常需测定满载、合理压载等常 用吃水条件，前进一、前进二、前进三。
在水深足够时，尽量选择风、浪、流的影响较小时 进行测速,无风、浪、流的影响时，船舶测速（对一 种装载状态和一种主机转速）通常需要进行一个往 返
船舶测速时如果有风流影响，为减小误差，应往返 多次测速并求平均速度
有不均匀流影响时，船舶测速（对一种装载状态和 一种主机转速）通常需要进行4次
仅有均匀流影响时，船舶测速（对一种装载状态和 一种主机转速）通常需要进行 3次.
船舶测速时应沿与测速标方位垂直的航向行驶。
4.1.2 冲程的概念
停车冲程的含义： 以某一速度航行的船舶，从发出主机停
船舶操纵性能强化 课件
船舶操纵
1. 船舶操纵性能 2. 外界因素对操纵的影响 3. 系、离泊操纵 4. 应急反应
4 船舶操纵性能
4.1 船速与冲程 4.2 螺旋桨的偏转效应 4.3 旋回性及舵效 4.4 航向稳定性
4.1 船速与冲程 4.1.1 船速分类及测速
4.1.1.1 船速分类
《船舶操纵》课件
(3)船舶转动惯量、排水量：
满载大船、舵效比较差，其表现是起转迟钝，停 转不易。一般情况下，操纵此类船舶应早用舵，早回 舵，并使用大舵角。
(4)船舶纵、横倾：
首倾时，舵效较差，适量尾倾舵效好。横倾时， 转向低舷侧水阻力较大，舵效差；反之，则舵效好。
(5)舵机性能：
电动液压舵机性能较好。
(6)风、流、浅水等外界因素：
(4)收到功率(DHP) 收到功率是指通过船尾轴管后向螺旋桨提供的功率。
(5)推力功率(THP)
推力功率是指螺旋桨发出的推进功率，它 等于螺旋桨发出的推力T与螺旋桨进速Vp 的积。即：
THP=T·Vp
(6)有效功率(EHP)
有效功是指克服船舶阻力R而保持一定船 速Vs所需要的功率，它等于船舶阻力与船 速的积，即：
EHP=R·Vs
2)各功率之间的关系
(1)传送效率η c
传送效率是螺旋桨收到功率与主机功率(MHP)之比：
η c=DHP/MHP
（该值通常为O.95～O.98）
(2)推进器效率η p
推进器效率是有效功率与收到功率之比：
η p=EHP／DHP (3)推进效率
（该值约为O.60～O.75）
推进效率是有效功率与主机机器功率之比。该
1.静航向稳定性
静航向稳定性是指当船舶因外力作用稍微偏离原 航向而重心仍沿原航线运动时，船舶斜航漂角将如 何变化的性能。
2.动航向稳定性
动航向稳定性是指当干扰过去之后，在不用舵纠 正的情况下，能尽快地稳定于新航向的性质。
3.判断航向稳定性的方法
1)航向稳定性指数判断法
船舶航向稳定性指数T>O且为较小正数时，其具有 良好的航向稳定性。随着T值的增大。虽然仍具有航 向稳定性，但是其航向稳定性将变差。当T<O，则船 舶不具有航向稳定性。
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
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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
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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
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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；
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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。
船舶操纵运动方程船舶运动学PPT课件
第21页/共36页
§2 -1-4 线性操纵运动微分方程
➢ 首先对水平面操纵运动的一般方程进行线性化处理． ➢ 然后和水动力、力矩的线性表达式回代到一般方程． ➢ 进行线性理论处理，忽略高阶小量得出线性微分方
程组，即为船舶操纵运动的基本方程．
基 本 方 程
(m Yv )v Yvv (mxG Yr )r (mu1 Yr )r Y (mxG Nv )v Nvv (I z Nr )r (mxGu1 Nr )r N
▪本节所述为通常采用的计算处理方法．
▪也可以将流体水动力、力矩按其成因分为流体惯性
力和流体粘性力两部分．流体惯性力采用势流理论求
解．流体粘性力表示真实流体中所受的力，运用函数 关系，采取泰勒级数展开求解．
第23页/共36页
船舶操纵性与耐波性
§2 -1-5 水动力导数
1. 定义 2. 表示符号 3. 物理含义
§2-１－１ 坐标系
二、运动坐标系Oxy
运动坐标系是固结在船体上的，随船一起运动,如图所示。
O xy z构成一右手法则的固结 在船体上的坐标系。
O是动坐标系的原点，通常可选 取船舶重心或者船中剖面处。
Ox轴为船纵轴，其方向指向船 首为正
Oy轴与纵剖面 垂直，以指向右 舷为正。
Oz轴垂直于水线面，以指向龙 骨为正。
为初始状态．可以得到最后的简化的线性表达式：
第18页/共36页
船体的水动力、力矩表达
X X (u, v, r, u, v, r, ) Y Y (u, v, r, u, v, r, ) N N (u, v, r, u, v, r, )
➢ 忽略推进器转速n、n’ 的影响,操舵时间极短δ’ = 0 X方向不考虑（WHY?)；展开 Y、N:
船舶操纵系统图解
船舶操纵系统图解船舶操纵系统第一节操纵系统概述为了满足船舶在各种工况下的航行需要，将船舶主机的起动、换向和调速等各装置联结成一个统一整体，并可集中控制的所有机构、设备和管路，总称为柴油机推进装置的操纵系统。
小型柴油机的推进装置，其起动、调速及换向系统的控制件距离近，通常分别设置，各自操纵。
近年来不少船舶也通过机械、气动等型式传输集中至机舱集控台或驾驶室，对推进装置集中操纵。
大、中型柴油机为操纵方便和工作可靠，都将各控制部分通过各种方式有机地联系以便集中控制和远程控制。
随着自动化技术和电子技术的发展，各种遥控技术已广泛地应用于柴油机的操纵机构。
特别是近年来电子计算机技术和微处理机已用于主机遥控、巡回检测和工况监视等方面，不仅大大减轻了轮机人员的劳动强度，改善了工作条件，还可以避免人为的操作差错，提高船舶运行的安全性、操纵性和经济性。
目前，主机遥控技术水平越来越高，船舶正朝着全面自动化和智能化的方向发展。
一、对操纵系统的要求在船舶柴油机中，操纵部分是最复杂的一部分，其部件多、零件杂、相互牵连制约，近代自动化技术和遥控技术在操纵系统的应用，更增加了操纵系统的复杂程度。
为了保证操纵系统能够可靠地工作，对船舶柴油机的操纵系统有下列基本要求：（1）必须能迅速而准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，并能满足船舶规范上相应的要求。
（2）具有必要的连锁装置，以避免操作差错而造成事故。
起动连锁装置：盘车机未脱开不能起动，换向未到位不能起动。
换向连锁装置：转向与要求不符时不能起动，不允许在较高转速下换向，运转过程中不能自行换向。
滑油保安连锁装置：当滑油压力下降至许用下限值时，将油量调节杆推至零油位，使柴油机自行熄火停车。
（3）必须设有必要的监视仪表和安全保护、报警装置。
在操纵台（或遥控操纵台）上有转速、转向、气压、油压、水温等醒目的仪表，并对直接影响安全运行的有关压力和温度等置有报警装置和安全保护装置。
（4）操纵机构中的零部件必须灵活、可靠、不易损坏。
最新文档-船舶操纵课件--第2章操纵手段的作用及其运用-PPT精品文档
桨的推进效率越低。它在船舶操纵中有着重要意义： 由滑失的定义可见，对于给定的螺旋桨，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、 遭受的风浪越大，滑失也越大。
反之，可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效（在较小的距离内转过较 大的角度）。
2019/4/27
课件
定义：在深水中，主机在海上转数下船舶所能达到的静水船速称为海 上船速。
2019/4/27
课件
15
二、滑失和船速
（3）港内船速（Harbour Speed） 近岸航行，尤其是近港航行，常需备车；港内船舶密集，水深较
额定船速随着船舶老化和主机的使用年限逐步降低。
2019/4/27
课件
14
二、滑失和船速
（2）海上船速（Sea Speed） 由于海上的情况多变，船舶的阻力也随之变化，为了保证长期安全航
行，需要留有一定的功率主机功率储备，以便在应急时使用。因此，海上 长期使用的功率不是额定功率，而是海上功率。
海上功率一般为额定功率的90％，相应的海上转数为额定转数的96－ 97％。
7
一、船舶阻力与推力
其中: tp为推力减额系数,wp 为桨处伴流系数,Dp为螺旋桨的直径,n为主机
转速,β 为桨的进程角,CT 、CQ为试验系数,以下式给出:
C CQ T 11101k0 30000A k 30 00kC cko cksoks BkD skisnkink
式中：A(k)、B(k)、C(k)、D(k)分别为桨叶数、螺距比、盘面比的函数。
2019/4/27
课件
8
二、滑失和船速
1、吸入流与排出流
（1）吸入流 流向螺旋桨的流称为吸入流。其特点是：范围大；流速慢；流线平行。 （2）排出流 离开螺旋桨的流称为排出流。其特点是：范围小；流速快；流线旋转 （3）排出流在操纵中的应用 可利用排出流的特点增加舵效。
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、 遭受的风浪越大，滑失也越大。
反之，可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效（在较小的距离内转过较 大的角度）。
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定义：在深水中，主机在海上转数下船舶所能达到的静水船速称为海 上船速。
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二、滑失和船速
（3）港内船速（Harbour Speed） 近岸航行，尤其是近港航行，常需备车；港内船舶密集，水深较
额定船速随着船舶老化和主机的使用年限逐步降低。
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二、滑失和船速
（2）海上船速（Sea Speed） 由于海上的情况多变，船舶的阻力也随之变化，为了保证长期安全航
行，需要留有一定的功率主机功率储备，以便在应急时使用。因此，海上 长期使用的功率不是额定功率，而是海上功率。
海上功率一般为额定功率的90％，相应的海上转数为额定转数的96－ 97％。
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一、船舶阻力与推力
其中: tp为推力减额系数,wp 为桨处伴流系数,Dp为螺旋桨的直径,n为主机
转速,β 为桨的进程角,CT 、CQ为试验系数,以下式给出:
C CQ T 11101k0 30000A k 30 00kC cko cksoks BkD skisnkink
式中：A(k)、B(k)、C(k)、D(k)分别为桨叶数、螺距比、盘面比的函数。
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二、滑失和船速
1、吸入流与排出流
（1）吸入流 流向螺旋桨的流称为吸入流。其特点是：范围大；流速慢；流线平行。 （2）排出流 离开螺旋桨的流称为排出流。其特点是：范围小；流速快；流线旋转 （3）排出流在操纵中的应用 可利用排出流的特点增加舵效。