船舶操纵

船舶操纵第1章1. 额定船速是指A. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速；B. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；C. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；D. 主机以额定功率和转速在深水、风浪中航行的船速。

[单选题] *ABC(正确答案)D2. 额定船速是指在深水中，在额定功率与额定转速条件下，船舶所能达到的 [单选题] *A. 对水的速度；B. 对地的速度；C. 理论上的速度；D. 静水中的速度。

(正确答案)3. 海上船速是指 [单选题] *A. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速；(正确答案)B. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；C. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；D. 主机以额定功率和转速在深水、风浪中航行的船速。

4. 海上船速是指 [单选题] *A. 考虑风浪较大，较额定船速为高的船速；B. 考虑常遇风浪时的平均船速；C. 较港内船速高一倍的船速；D. 主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速。

(正确答案)5. 为了留有一定的储备，主机的海上功率通常定为额定功率的： [单选题] *A. 60％B. 70％C. 80％D. 90％(正确答案)6. 为了留有一定的储备，主机的海上转数通常定为额定转数的 [单选题] *A. 80～85％B. 85～90％C. 90～95％D. 96～97％(正确答案)7. 经济航速速是指 [单选题] *A. 主机以海上常用功率和转速在深水、风浪中航行的船速；B. 船舶在实际航行环境中以海上常用功率和转速行驶并考虑机动航行后的平均速度；C. 船舶在实际营运中能够保证船期的实际使用速度；D. 以节约燃油、降低成本为目的，根据航线条件等特点而采用的速度。

(正确答案)8. 港内船速是指 [单选题] *A. 主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；B. 主机以额定功率和转速在浅水中航行的静水船速；C. 主机以港内功率和转速在深水中航行的静水船速；(正确答案)D. 主机以港内功率和转速在深水、风浪中航行的船速。

在紧迫危险环境下的船舶操纵措施1.紧急停船：在紧急情况下，船舶应立即停止前进，并通过使用舵柄将方向保持在恰当的位置。

如果需要紧急停船，可以将发动机切断或者反推，同时关闭舵机。

2.泊位进出：在进出紧急泊位时，船舶应遵循严格的程序。

首先，船舶需要减速，并通过舵柄控制船舶方向。

同时，船舶在进入泊位或离开泊位时，船员需要密切关注泊位的周围环境，并与相关部门进行沟通以获取必要的信息和指导。

3.紧急转向：在紧迫情况下，船舶可能需要立即转向以避免碰撞或其他潜在危险。

为了实现紧急转向，船员应快速且准确地操作船舶的舵机，并适时调整油门以保持船舶的稳定性。

4.紧急制动：在必要时，船舶可能需要进行紧急制动以减慢船速或停止前进。

为了实现紧急制动，船员应及时停止发动机，并通过以逆时针方向操纵舵柄来控制船舶方向。

5.紧急避让：在遇到其他船只或障碍物时，船舶应采取紧急避让措施以防止碰撞。

船员应观察周围环境，并通过调整舵柄、油门和其他操纵设备来实现避让。

6.深水操纵：当船舶需要操纵进入或离开深水区域时，船员需要密切关注船的位置和水深，并通过调整舵柄和油门来保持船舶的稳定性和安全。

7.紧急转弯：在一些情况下，船舶可能需要紧急转弯以避免碰撞或航道阻塞。

船员应快速操作舵柄，并与相关部门进行沟通，以确保安全地完成转弯动作。

在紧迫危险环境下，船舶操纵措施需要快速、准确和稳定。

船员需要具备丰富的操纵经验和技能，并且应熟悉船舶的操纵设备和操作规程。

此外，船员应保持冷静，灵活应对各种突发情况，并始终保持与船舶相关部门的沟通和协调。

通过合理和有效地应对紧急情况，船舶和船员的安全将得到保障。

4.4 船舶操纵控制船舶操纵是指船舶驾驶员根据船舶操纵性能和风、浪、流等客观条件，按照有关法规要求，正确运用操纵设备，使船舶按照驾驶员的意图保持或改变船舶水平运动状态的操作。

下面介绍现代船舶航向控制和船舶主机遥控操纵。

4.4.1 船舶操纵基本原理船舶操纵是一个大系统，由人、船舶和操船环境三个小系统构成，如图4–24所示。

该系统中，船舶驾引人员是主要组成部分，他们通过掌握和处理大量信息，将操船指令输人船舶，使船舶保持或改变运动状态而达到预期的目的。

图4–25为船舶驾引人员操纵船舶流程。

图中信息A 为本船运动状态，信息B为自然环境，信息C 为航行环境，信息D 为操船手册。

操纵船舶运动的机构，主要有舵和推进动力装置。

舵是船舶操纵的重要设备，操舵者通过操舵可以使船舶保持或改变其航向，达到控制船舶方向的目的。

推进器是指把主机发出的功率转换为推船运动的专用装置或系统，目前应用最广泛的推进器是螺旋桨。

螺旋桨分为等螺距螺旋桨、变螺距螺旋桨、固定螺距螺旋桨（FPP ）和可调螺距螺旋桨（CPP ）等不同类型。

20世纪50年代以来，船舶自动化经历了单元自动化、机舱集中监测与控制以及主机驾驶室遥控等几个阶段。

随后，由于计算机技术和自动化技术在实船上的应用，以及空间技术和通信技术的发展，使得船舶自动化由机舱自动化朝综合自动化和智能化方向发展。

螺旋桨转速舵 角锚的使用缆的使用拖船的使用图4–25 船舶操纵流程图4.4.2 船舶航向控制船舶航向控制的主要任务有二：一是保持航向；二是航向跟踪。

航向操纵部分——自动操舵系统自1922年自动操舵仪（也称自动舵）问世到今天，已经历了机械式自动舵、PID 自动舵和自适应自动舵三个发展阶段，目前正处于第四个研究发展阶段——智能自动舵。

1. 自动操舵系统1) 常规PID 自动舵在航海自动化系统中，船舶是系统的调节对象，若略去动力装置的影响，船舶运动状态的调节，将由舵来实现，并从船首方向表现出来。

第二章船舶操作基本知识船舶操纵是指船舶驾驶人员根据船舶操纵性能和客观环境因素，正确地控制船舶以保持或改变船舶的运动状态，以达到船舶运行安全的目的。

船舶操纵是通过车、舵并借助锚、缆和拖船来实现的。

要完成操纵任务，除保证所有操纵设备处于正常良好的技术状态外，操纵人员必须掌握船舶操纵性能(惯性和旋回性等)及对客观环境（风、流、水域的范围等）的正确估计。

第一节车的作用推动船舶向前运动的工具叫船舶推进器，推进器的种类很多，目前常见的有明轮、喷水器推进器螺旋桨、平旋推进器、侧推器等。

因为螺旋桨结构简单、性能可靠且推进效率高，所以被广泛应用于海上运输船舶。

一、螺旋桨的构造1、螺旋桨的材料和组成螺旋桨常用铸锰黄铜、青铜和不锈钢制作。

现在也有采用玻璃制作的。

螺旋桨有桨叶和浆毂两部分组成，连接尾轴上。

（1）桨叶，一般为三片和四片，个别也有五片甚至六片的，低速船采用宽叶，高速船采用窄叶。

（2）桨毂，多数浆毂与桨叶铸成一体。

浆毂中心又圆锥形空，用以套在尾轴后部。

（3）整流帽（4）尾轴2、螺旋桨的配置一般海船都采用单螺旋桨，叫单车船。

也有部分船舶（客船和军舰）采用双螺旋桨，叫双车船。

单桨船的螺旋桨通常是右旋转式的。

右旋是指船舶在前进时，从船尾向船首看，螺旋桨在顺车时沿顺时针方向转动的称为右旋，沿逆时针方向转动的称为左旋。

目前，大多数商船均采用右旋式。

双桨船的螺旋桨按其旋转方向可分为外旋式和内旋式两，对于双桨船，往舷外方向转动的称为外旋，反之称内旋。

通常采用外旋，以防止水上浮物卷入而卡住桨叶。

进车时，左舷螺旋桨左转，右舷螺旋桨右转，则称为外旋式；反之，称为内旋式。

二、推力、阻力和功率1、船舶推力在主机驱动下，螺旋桨正车旋转时推水向后运动，水对螺旋桨的反作用力在船首方向的分量就是推船前进的推力，倒车时则产生指向船尾的拉力。

流向螺旋桨盘面的水流称为吸入流（suction current）；离开螺旋桨盘面的水流称为排出流（discharge current）。

第二章系、离泊操纵第一节抛起锚操纵1.锚设备的作用有：停泊用锚、操纵用锚、应急用锚。

2.操纵用锚分：抛锚制动、控制船舶首向两种方法。

3.控制船舶速度和冲程时用锚的方法为：抛锚制动。

4.抛锚掉头、驶靠用锚、驶离用锚、抛锚倒车后退以稳定船首的方法都是控制船舶首向。

5.锚在操纵中可用于：控制余速、协助掉头、抛开锚利于离泊。

6.避免碰撞、触礁、搁浅，拖锚或拖链漂航、滞航，船舶搁浅后船体的固定及脱浅都属于应急用锚。

7.锚的抓力大小与：锚重、链长、底质、水深、抛锚方法有关。

8.锚的抓力大小决定于：锚型、锚重、锚杆的仰角、抛锚的方法；底质、水底地形、水深；与船舶的排水量和风、流、浪等外力的大小无关。

9.锚抓力为：锚的抓力系数与锚重的乘积。

链抓力为：锚链的抓力系数与平卧河底锚链重量的乘积。

10.锚型不同，锚的抓力系数不同。

按抓力系数的大小将不同锚型从小到大排列顺序为：霍尔锚——斯贝克锚——AC-14型大抓力锚。

11.当锚在河底被拖动2倍锚长时，锚爪开始抓土，锚的抓力将达最大值，一般为3～5倍锚重，这种姿势称为稳定抓底姿势。

12.锚在正常抓底状态下，抓力大；走锚状态下，抓力小。

13.当锚杆仰角为50时，抓力减小1/4,150时抓力减小1/2。

14.锚泊船的出链长度由两部分组成：悬垂链长和卧底链长。

15.锚泊力由锚抓力和链抓力两部分组成，其中链抓力等于卧底链长与河底的摩擦力。

16.悬垂链长不直接产生抓力，其作用是:使锚杆仰角为零，拉力呈水平方向，保证锚能充分发挥最大抓力，同时缓冲阵发性地作用在船体上的外力。

17.单锚泊时，锚链悬链长度：与锚重无关，与锚链单位长度重量有关。

18.单锚泊时，锚链卧底链长：与锚链单位长度重量有关，与船舶受到的外力有关。

19.单锚泊时，安全出链长度应：大于或等于悬链长度与卧底链长之和。

20.风速与锚泊船出链长度的关系为：风速为20m/s时，出链长度为3h+90m；30m/s时，出链长度为4h+145m。

第一章船舶操纵基础理论通过本章的学习，要求学员概念理解正确，定义描述准确，对船舶操纵性能够正确评估，并具有测定船舶操纵性能的知识。

根据船舶操纵理论，操纵性能包括：1）机动性（旋回性能和变速运动性能）2）稳定性（航向稳定性）第一节船舶操纵运动方程为了定量地描述船舶的操纵运动，我们引入船舶操纵运动方程，用数学方法来讨论船舶的运动问题。

一、船舶操纵运动坐标系1．固定坐标系Ox0y0z0其原点为O，坐标分别为x0，y0，z0，由于我们仅讨论水面上的船舶运动，因此，该坐标系固定于地球表面。

作用于船舶重心的合外力在x0，y0轴上的投影分别为X0和Y0对z0轴的合外力矩为N2． 运动坐标系Gxyz其原点为点G （船舶重心），坐标分别为x ，y ，z ，该坐标系固定于船上。

这主要是为了研究船舶操纵性的方便而建立的坐标系。

x ，y ，两个坐标方向的运动速度分别为u 和v ，所受的外力分别为X 和Y ，对z 轴的转动角速度为r ，z 轴的外力矩为N 。

二、 运动方程的建立根据牛顿关于质心运动的动量定理和动量矩定理，船舶在水面的平面运动可由下列方程描述：y 0⎪⎩⎪⎨⎧===ϕZ og o og o I N y m Y x m X该式一般很难直接解出。

为了方便，将其转化为运动坐标系表示，这样可以使问题大为简化。

经过转换，得：⎪⎩⎪⎨⎧=+=-=r I N ur vm Y vr u m X Z )()( 该方程看似复杂，但各函数和变量都与固定坐标系没有关系，因此，可以使问题大为简化。

三、 水动力和水动力矩的求解对于上述方程中的水动力和水动力矩可表示为：⎪⎩⎪⎨⎧===),,,,,,(),,,,,,(),,,,,,(δδδr v u r v u f N r v ur v u f Y r v u r v u f X N Y X经过台劳级数展开，可得X ，Y ，N 对各自变量的偏导数，称为水动力导数和水动力矩导数，它们可以通过船模试验求得。