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1、船舶操纵的基本原理本讲稿第一页，共十一页uu船舶改变航行方向的快慢能力。或者船舶受外力作用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、慢能力快、慢能力(或船舶追随航向或舵角的快、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追随性的优劣可用追随性指数T值来衡量。值来衡量。T值越小，值越小，操舵时船舶对舵角响应所需的时间越少，追随性能越操舵时船舶对舵角响应所需的时间越少，追随性能越好；好；T值越大，操舵时船舶对舵角响应所需的时间越值越大，操舵时船舶对舵角响应所需的时间越多，追随

2、性能越差。多，追随性能越差。uu船舶航向稳定性是指船舶保持指定船向航行的能力。它船舶航向稳定性是指船舶保持指定船向航行的能力。它可用为了保持船舶按指定的航向航行所需的操舵次数和可用为了保持船舶按指定的航向航行所需的操舵次数和所用舵角的大小来衡量。航向机动性所用舵角的大小来衡量。航向机动性(追随性追随性)好的船舶，好的船舶，其航向稳定性也较好；但航向稳定性好的船舶，其追随其航向稳定性也较好；但航向稳定性好的船舶，其追随性不一定好。性不一定好。uu二、船舶的启动和制动能力二、船舶的启动和制动能力二、船舶的启动和制动能力二、船舶的启动和制动能力uu船舶启动能力是指开动主机后，船舶是否能即刻起动运行船

3、舶启动能力是指开动主机后，船舶是否能即刻起动运行船舶启动能力是指开动主机后，船舶是否能即刻起动运行船舶启动能力是指开动主机后，船舶是否能即刻起动运行的性能。它可用船舶达到与主机功率相应的船速所需的时的性能。它可用船舶达到与主机功率相应的船速所需的时的性能。它可用船舶达到与主机功率相应的船速所需的时的性能。它可用船舶达到与主机功率相应的船速所需的时间和航行距离来衡量。间和航行距离来衡量。间和航行距离来衡量。间和航行距离来衡量。本讲稿第二页，共十一页uu船舶制动能力是指船舶在某一船速下，主机停车或倒车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。它可用主机停车或以

4、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。长短来衡量。uu第二节第二节 旋回圈要素与船舶操纵性的关系旋回圈要素与船舶操纵性的关系uu船舶在定速直航状态下，操某一舵角船舶在定速直航状态下，操某一舵角船舶在定速直航状态下，操某一舵角船舶在定速直航状态下，操某一舵角(一般为满舵一般为满舵一般为满舵一般为满舵)，船舶，船舶，船舶，船舶将作纵向和横向相结合的复合运动，称为旋回运动。船舶将作纵向和横向相结合的复合运动，称为旋回运动。船舶将作纵向和横向相结合的复合运动，称为旋回运动。船舶将作纵向和

5、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。旋回圈几何作旋回运动时重心运动的轨迹，称为旋回圈。旋回圈几何作旋回运动时重心运动的轨迹，称为旋回圈。旋回圈几何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：特征是：特征是：特征是：uu最初重心除继续前移外，同最初重心除继续前移外，同uu时向操舵相反一侧横移，随时向操舵相反一侧横移，随uu后变成瞬时曲率半径后变成瞬时曲率半径后变成瞬时曲率半径后变成瞬时曲率半径r1r1逐渐逐渐逐渐逐渐 插入图插入图插入图插入图1-1(1-1(船舶操纵船舶操纵船舶操纵船舶操纵7575页页页页)。uu减小的螺旋线；当航向改变减

6、小的螺旋线；当航向改变uu量量量量90090012001200之后，进入之后，进入之后，进入之后，进入uu定常旋回运动，此时，曲率定常旋回运动，此时，曲率本讲稿第三页，共十一页uu半径半径半径半径r r值称为定常旋回圈半值称为定常旋回圈半值称为定常旋回圈半值称为定常旋回圈半uu径。旋回圈及其诸要素如图径。旋回圈及其诸要素如图uu1-1所示。所示。uu1、旋回圈要素、旋回圈要素uu1）进距）进距LAuu进距是指船舶开始操舵到航向转过某一角度时，船舶进距是指船舶开始操舵到航向转过某一角度时，船舶重心向前移动的直线距离。进距又称纵距，通常所说重心向前移动的直线距离。进距又称纵距，通常所说的进距是指航

7、向转过的进距是指航向转过90时的进距。其中沿原航向前时的进距。其中沿原航向前进的最大距离，称为最大纵距，用进的最大距离，称为最大纵距，用LAmax表示。表示。uu2）横距）横距LTuu横距是指船舶开始操舵到航向转过某一角度时，船舶重心向横距是指船舶开始操舵到航向转过某一角度时，船舶重心向横距是指船舶开始操舵到航向转过某一角度时，船舶重心向横距是指船舶开始操舵到航向转过某一角度时，船舶重心向操舵一侧偏横向移动的距离。通常所说的横距是指当航向转操舵一侧偏横向移动的距离。通常所说的横距是指当航向转操舵一侧偏横向移动的距离。通常所说的横距是指当航向转操舵一侧偏横向移动的距离。通常所说的横距是指当航向转

8、过过过过9090时的横距。其中向操舵一侧偏移的最大距离称最大横时的横距。其中向操舵一侧偏移的最大距离称最大横时的横距。其中向操舵一侧偏移的最大距离称最大横时的横距。其中向操舵一侧偏移的最大距离称最大横距，用距，用距，用距，用LTmaxLTmax表示。表示。表示。表示。本讲稿第四页，共十一页uu3 3）反移量（偏距）反移量（偏距）反移量（偏距）反移量（偏距）LKLKuu反移量是指转舵后，船舶重心从原航向向操舵相反一侧横反移量是指转舵后，船舶重心从原航向向操舵相反一侧横反移量是指转舵后，船舶重心从原航向向操舵相反一侧横反移量是指转舵后，船舶重心从原航向向操舵相反一侧横移的距离。又称偏距。在满舵旋回

9、时，当船舶回转达到一移的距离。又称偏距。在满舵旋回时，当船舶回转达到一移的距离。又称偏距。在满舵旋回时，当船舶回转达到一移的距离。又称偏距。在满舵旋回时，当船舶回转达到一个罗经点时，反移量达到最大值，约为船长的个罗经点时，反移量达到最大值，约为船长的个罗经点时，反移量达到最大值，约为船长的个罗经点时，反移量达到最大值，约为船长的1%1%左右，左右，左右，左右，而船尾反移量的最大值可达船长的而船尾反移量的最大值可达船长的而船尾反移量的最大值可达船长的而船尾反移量的最大值可达船长的1/101/101/51/5。uu4）旋回圈初径）旋回圈初径DTuu旋回圈初径是指开始操舵到航向转过旋回圈初径是指开始

10、操舵到航向转过180时重心所移时重心所移动的横向距离。在内河，对船舶选择旋回掉头的位置是动的横向距离。在内河，对船舶选择旋回掉头的位置是很重要的参考。很重要的参考。uu5 5）旋回圈直径）旋回圈直径）旋回圈直径）旋回圈直径DDuu旋回圈直径是指船舶进入定常旋回运动时的旋回圈直径旋回圈直径是指船舶进入定常旋回运动时的旋回圈直径旋回圈直径是指船舶进入定常旋回运动时的旋回圈直径旋回圈直径是指船舶进入定常旋回运动时的旋回圈直径（D=2rD=2r）。）。）。）。uu船舶旋回圈各要素是船舶操纵的重要依据，特别是航向改变船舶旋回圈各要素是船舶操纵的重要依据，特别是航向改变船舶旋回圈各要素是船舶操纵的重要依据

11、，特别是航向改变船舶旋回圈各要素是船舶操纵的重要依据，特别是航向改变量为量为量为量为30304040时的纵距、横距、反移量时的纵距、横距、反移量时的纵距、横距、反移量时的纵距、横距、反移量本讲稿第五页，共十一页uu及对应的时间极为重要，驾驶员应熟练掌握，以便准确操纵船舶。及对应的时间极为重要，驾驶员应熟练掌握，以便准确操纵船舶。及对应的时间极为重要，驾驶员应熟练掌握，以便准确操纵船舶。及对应的时间极为重要，驾驶员应熟练掌握，以便准确操纵船舶。uu2 2、影响旋回圈大小的因素、影响旋回圈大小的因素、影响旋回圈大小的因素、影响旋回圈大小的因素uu1 1）舵角）舵角）舵角）舵角uu在极限舵角的范围内

12、，随着舵角的减小，旋回初径将会急剧增大。在极限舵角的范围内，随着舵角的减小，旋回初径将会急剧增大。在极限舵角的范围内，随着舵角的减小，旋回初径将会急剧增大。在极限舵角的范围内，随着舵角的减小，旋回初径将会急剧增大。舵角越小，旋回圈的增大率就越大，同时旋回时间也将明显地增舵角越小，旋回圈的增大率就越大，同时旋回时间也将明显地增舵角越小，旋回圈的增大率就越大，同时旋回时间也将明显地增舵角越小，旋回圈的增大率就越大，同时旋回时间也将明显地增大。一般大。一般大。一般大。一般1515舵角旋回时与操满舵相比，旋回初径可能将增加到舵角旋回时与操满舵相比，旋回初径可能将增加到舵角旋回时与操满舵相比，旋回初径可

13、能将增加到舵角旋回时与操满舵相比，旋回初径可能将增加到130130170170，而掉头时间则可能增加到，而掉头时间则可能增加到，而掉头时间则可能增加到，而掉头时间则可能增加到140140左右。左右。左右。左右。uu2 2）操舵时间）操舵时间）操舵时间）操舵时间uu据据据据19741974年年年年SOLASSOLAS公约规定，船舶主操舵装置应具备在船舶最公约规定，船舶主操舵装置应具备在船舶最公约规定，船舶主操舵装置应具备在船舶最公约规定，船舶主操舵装置应具备在船舶最大航海吃水和以最大营运船速航行时，将舵从一舷的大航海吃水和以最大营运船速航行时，将舵从一舷的大航海吃水和以最大营运船速航行时，将舵从

14、一舷的大航海吃水和以最大营运船速航行时，将舵从一舷的350350转至转至转至转至另一舷的另一舷的另一舷的另一舷的350350，或且从任何一舷的，或且从任何一舷的，或且从任何一舷的，或且从任何一舷的350350转至另一舷的转至另一舷的转至另一舷的转至另一舷的300300的时的时的时的时间应不超过间应不超过间应不超过间应不超过28s28s；一般情况下，由正舵至一舷；一般情况下，由正舵至一舷；一般情况下，由正舵至一舷；一般情况下，由正舵至一舷350350为止的时间为止的时间为止的时间为止的时间约约约约15s15s左右。内河船舶装备机动舵机，当左右。内河船舶装备机动舵机，当左右。内河船舶装备机动舵机，

15、当左右。内河船舶装备机动舵机，当L L30m30m时其主操舵时其主操舵时其主操舵时其主操舵装装装装 本讲稿第六页，共十一页uu置由一舷置由一舷置由一舷置由一舷350350至另一舷的至另一舷的至另一舷的至另一舷的300300的时间要求不大于的时间要求不大于的时间要求不大于的时间要求不大于20s20s；在；在；在；在急流航段，要求不大于急流航段，要求不大于急流航段，要求不大于急流航段，要求不大于12s12s；操舵时间越短，即转舵速度；操舵时间越短，即转舵速度；操舵时间越短，即转舵速度；操舵时间越短，即转舵速度越快，进距越小，舵效越好。越快，进距越小，舵效越好。越快，进距越小，舵效越好。越快，进距越

16、小，舵效越好。uu3）舵面积系数（）舵面积系数（）uu舵面积系数舵面积系数舵面积系数舵面积系数 越大，旋回圈直径就越小。但舵面积系数不宜越大，旋回圈直径就越小。但舵面积系数不宜越大，旋回圈直径就越小。但舵面积系数不宜越大，旋回圈直径就越小。但舵面积系数不宜太大，否则在转船力矩增大的同时，回转阻力矩也增大，旋太大，否则在转船力矩增大的同时，回转阻力矩也增大，旋太大，否则在转船力矩增大的同时，回转阻力矩也增大，旋太大，否则在转船力矩增大的同时，回转阻力矩也增大，旋回圈直径反而会增大。因此，不同的船舶有它不同的最佳舵回圈直径反而会增大。因此，不同的船舶有它不同的最佳舵回圈直径反而会增大。因此，不同的

17、船舶有它不同的最佳舵回圈直径反而会增大。因此，不同的船舶有它不同的最佳舵面积系数。面积系数。面积系数。面积系数。uu4）方型系数）方型系数uu方形系数又称为船型系数。方形系数较小的瘦形高速船方形系数又称为船型系数。方形系数较小的瘦形高速船方形系数又称为船型系数。方形系数较小的瘦形高速船方形系数又称为船型系数。方形系数较小的瘦形高速船（Cb0.6Cb0.6）比方型系数较大的肥大型船）比方型系数较大的肥大型船）比方型系数较大的肥大型船）比方型系数较大的肥大型船(Cb0.8)(Cb0.8)旋回旋回旋回旋回性差得多。因此，方形系数越大，旋回性越好，旋回圈直性差得多。因此，方形系数越大，旋回性越好，旋回

18、圈直性差得多。因此，方形系数越大，旋回性越好，旋回圈直性差得多。因此，方形系数越大，旋回性越好，旋回圈直径也越小。径也越小。径也越小。径也越小。本讲稿第七页，共十一页uu5 5）船体水线下侧面积）船体水线下侧面积）船体水线下侧面积）船体水线下侧面积uu水线下船首侧面积较大的船舶，旋回圈直径较小；船尾侧面积较水线下船首侧面积较大的船舶，旋回圈直径较小；船尾侧面积较水线下船首侧面积较大的船舶，旋回圈直径较小；船尾侧面积较水线下船首侧面积较大的船舶，旋回圈直径较小；船尾侧面积较大的船舶，旋回圈直径较大。大的船舶，旋回圈直径较大。大的船舶，旋回圈直径较大。大的船舶，旋回圈直径较大。uu6 6）船速）船

19、速）船速）船速uu船速对船舶旋回所需时间的长短具有明显的影响，船速越快，旋回时船速对船舶旋回所需时间的长短具有明显的影响，船速越快，旋回时船速对船舶旋回所需时间的长短具有明显的影响，船速越快，旋回时船速对船舶旋回所需时间的长短具有明显的影响，船速越快，旋回时间大大缩短。在间大大缩短。在间大大缩短。在间大大缩短。在0.180.18FrFr0.3(Fr0.3(Fr为傅汝德系数为傅汝德系数为傅汝德系数为傅汝德系数)范围内范围内范围内范围内,船速对旋船速对旋船速对旋船速对旋回初径的影响很小；但当船速增加到回初径的影响很小；但当船速增加到回初径的影响很小；但当船速增加到回初径的影响很小；但当船速增加到F

20、rFr0.30.3时，旋回初径将随船速时，旋回初径将随船速时，旋回初径将随船速时，旋回初径将随船速的增高而增大。实际操船中，可以通过控制增减船速来调整旋回圈的的增高而增大。实际操船中，可以通过控制增减船速来调整旋回圈的的增高而增大。实际操船中，可以通过控制增减船速来调整旋回圈的的增高而增大。实际操船中，可以通过控制增减船速来调整旋回圈的大小。大小。大小。大小。uu7 7）吃水）吃水）吃水）吃水uu对同一艘船而言，吃水大、满载时的纵距较大。对同一艘船而言，吃水大、满载时的纵距较大。对同一艘船而言，吃水大、满载时的纵距较大。对同一艘船而言，吃水大、满载时的纵距较大。uu8 8）吃水差）吃水差）吃水

21、差）吃水差uu尾倾船的旋回圈直径将增大，若尾倾增大量为船长的尾倾船的旋回圈直径将增大，若尾倾增大量为船长的尾倾船的旋回圈直径将增大，若尾倾增大量为船长的尾倾船的旋回圈直径将增大，若尾倾增大量为船长的1%1%，旋回圈初径，旋回圈初径，旋回圈初径，旋回圈初径可增加可增加可增加可增加10%10%左右。直径将减小，若首倾增大量为船长的左右。直径将减小，若首倾增大量为船长的左右。直径将减小，若首倾增大量为船长的左右。直径将减小，若首倾增大量为船长的1%1%，旋回初径，旋回初径，旋回初径，旋回初径可减少可减少可减少可减少10%10%本讲稿第八页，共十一页uu左右。左右。左右。左右。uu9 9）横倾）横倾）

22、横倾）横倾uu船体横倾时，由于左右浸水体积不等，低速时，受阻力推力转船力船体横倾时，由于左右浸水体积不等，低速时，受阻力推力转船力船体横倾时，由于左右浸水体积不等，低速时，受阻力推力转船力船体横倾时，由于左右浸水体积不等，低速时，受阻力推力转船力矩作用，操舵向低舷侧回转的旋回圈直径较小；高速时，受首波峰矩作用，操舵向低舷侧回转的旋回圈直径较小；高速时，受首波峰矩作用，操舵向低舷侧回转的旋回圈直径较小；高速时，受首波峰矩作用，操舵向低舷侧回转的旋回圈直径较小；高速时，受首波峰压力转船力矩的作用，向高舷侧回转的旋回圈直径较小。压力转船力矩的作用，向高舷侧回转的旋回圈直径较小。压力转船力矩的作用，向

23、高舷侧回转的旋回圈直径较小。压力转船力矩的作用，向高舷侧回转的旋回圈直径较小。uu1010）对右旋单桨船，慢速航行时，由）对右旋单桨船，慢速航行时，由）对右旋单桨船，慢速航行时，由）对右旋单桨船，慢速航行时，由SWTSWT的作用，向左回转的的作用，向左回转的的作用，向左回转的的作用，向左回转的旋回圈在直径较小，但对旋回圈在直径较小，但对旋回圈在直径较小，但对旋回圈在直径较小，但对VV型船尾高速航行掉头时，由于伴流效型船尾高速航行掉头时，由于伴流效型船尾高速航行掉头时，由于伴流效型船尾高速航行掉头时，由于伴流效应横向力、尾流螺旋性效应横向力均使船首右偏，且大多能克服应横向力、尾流螺旋性效应横向力

24、均使船首右偏，且大多能克服应横向力、尾流螺旋性效应横向力均使船首右偏，且大多能克服应横向力、尾流螺旋性效应横向力均使船首右偏，且大多能克服水面效应横向力的作用，因此向右回转时，其旋回圈直径小于向水面效应横向力的作用，因此向右回转时，其旋回圈直径小于向水面效应横向力的作用，因此向右回转时，其旋回圈直径小于向水面效应横向力的作用，因此向右回转时，其旋回圈直径小于向左回旋的旋回圈直径。同理，左旋单桨船航进中旋回的情况正好左回旋的旋回圈直径。同理，左旋单桨船航进中旋回的情况正好左回旋的旋回圈直径。同理，左旋单桨船航进中旋回的情况正好左回旋的旋回圈直径。同理，左旋单桨船航进中旋回的情况正好相反。相反。相

25、反。相反。uu1111）外界因素）外界因素）外界因素）外界因素uu（1 1）浅水）浅水）浅水）浅水uu（2 2）污底）污底）污底）污底uu（3 3）逆风回转时的旋回圈直径小于顺风回转时的旋回圈直径；）逆风回转时的旋回圈直径小于顺风回转时的旋回圈直径；）逆风回转时的旋回圈直径小于顺风回转时的旋回圈直径；）逆风回转时的旋回圈直径小于顺风回转时的旋回圈直径；uu（4 4）流速分布的均匀程度，掉头方向的选择对旋回圈直径有效明）流速分布的均匀程度，掉头方向的选择对旋回圈直径有效明）流速分布的均匀程度，掉头方向的选择对旋回圈直径有效明）流速分布的均匀程度，掉头方向的选择对旋回圈直径有效明显的影响。显的影响

26、。显的影响。显的影响。本讲稿第九页，共十一页uu在操纵中必须注意和运用。例如：在操纵中必须注意和运用。例如：uu（1）航行中有人落水时，为了防止落水被卷入船尾螺旋）航行中有人落水时，为了防止落水被卷入船尾螺旋桨，应立即向落水者一侧转舵，使船尾摆开，以保落水桨，应立即向落水者一侧转舵，使船尾摆开，以保落水者的安全。者的安全。uu2 2）避让本船前方较近距离的小船时，应立即用满舵使船首）避让本船前方较近距离的小船时，应立即用满舵使船首）避让本船前方较近距离的小船时，应立即用满舵使船首）避让本船前方较近距离的小船时，应立即用满舵使船首让开，当估计船首已能让过时，再立即用相反的满舵使船让开，当估计船首

27、已能让过时，再立即用相反的满舵使船让开，当估计船首已能让过时，再立即用相反的满舵使船让开，当估计船首已能让过时，再立即用相反的满舵使船尾摆开以避免碰撞。尾摆开以避免碰撞。尾摆开以避免碰撞。尾摆开以避免碰撞。uu3 3）在采用横移驶靠码头或横移驶靠他船的停泊操纵中，及）在采用横移驶靠码头或横移驶靠他船的停泊操纵中，及）在采用横移驶靠码头或横移驶靠他船的停泊操纵中，及）在采用横移驶靠码头或横移驶靠他船的停泊操纵中，及离泊出港或近距离驶过系泊船时，应充分利用反移量来进离泊出港或近距离驶过系泊船时，应充分利用反移量来进离泊出港或近距离驶过系泊船时，应充分利用反移量来进离泊出港或近距离驶过系泊船时，应充分利用反移量来进行靠离作业和避碰。行靠离作业和避碰。行靠离作业和避碰。行靠离作业和避碰。本讲稿第十页，共十一页本讲稿第十一页，共十一页