船舶操纵

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。

船舶操纵和避碰规则船舶在海上操纵的基本原则是安全、合法、高效。

下面将介绍一些船舶操纵和避碰规则的主要内容。

首先，船舶应遵守海上交通规则，包括正常航行、近岸航行、进港、离港和遇险等各种情况的规定。

船舶应根据自身情况和实际需要，采取适当的操纵方式，并遵循导航标志和灯光信号的指示。

其次，船舶在遇到其他船舶时，需要遵守避碰规则。

主要有以下几个原则：1.第一原则是尽量避免碰撞。

船舶在遇到其他船舶时，应尽量采取行动以避免碰撞，特别是在接近情况下。

船舶应及时调整航向和航速，采取必要的避让动作，确保安全间隔。

2.第二原则是维持航行通道。

船舶应在通道中心或标有航行指示标志的位置航行，遵循航行通道的规定。

如果需要改变航行方向，船舶应提前发出相应的信号，并确保周围船舶安全。

3.第三原则是给予避让权。

在遇到交叉航线、相对航向以及重合航线的情况下，船舶应给予避让权。

避让的原则是尽量避免对避让船舶造成困扰，采取明确且安全的行动。

另外，船舶还应注意合理的安全距离。

船舶在与其他船舶或障碍物有接近距离时，应维持合理的安全距离，以确保可以及时避让或减速等应急操作。

此外，船舶还需特别注意近岸航行。

在接近陆地、港口或其他船只停泊区域时，船舶应严格遵守相关规定，按照导航标志、灯光信号和约定的航线进出港口，确保安全。

以上只是船舶操纵和避碰规则的一些主要内容，实际上，这些规则还涉及到较为复杂的航行情景，如船舶相遇、逃避危险、改变航向和速度等。

为了确保船舶操纵和避碰的安全性，船舶操纵人员应进行专业的培训，熟练掌握这些规则，并在实际操作中加以运用。

总之，船舶操纵和避碰规则是保障海上航行安全的重要规范，船舶操纵人员应熟悉并遵守这些规则，以确保船舶在海上的安全航行，避免碰撞和意外事故的发生。

这对于保护人员和财产的生命安全至关重要。

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）。

{（1）定常旋回阶段第一章船舶操纵性基础1、定义：保向、改向、变速。

2、船舶操纵性能：①变速性能：（1）停船性能（2）启动性能（3）倒车性能②旋回性能③保向性能④航向稳定性能3、一些主要概念：①转心：转轴与船舶首位线交点（垂足）通常位于船首之后1/3L （船长）它的位置稍有移动②通常作用在船上的力及力矩：水动力、风动力、舷力、推力③漂角：船舶运动速度与船首位线的夹角4、①水动力及其力矩：水给予船舶的运动方向相反的力②特点：船前进时，水动力中心在船中前船后退时，水动力中心在船中后③附加质量：惯性质量及惯性矩大型船舶纵向附加质量≈0.07m （m 为船的质量）附加惯性矩≈1.0Iz （Iz 为船的惯性矩）④水动力角：水动力方向与船首位线的夹角它是漂角的函数，随它漂角的增大而增大⑤水动力中心大概位置:前进平吃水：漂角为0时，中心在船首之后1/4L （船速越低，越靠近船中，前进速度为0时，在船中）后退平吃水：漂角为0时，中心距船中1/4L⑥水动力距：与力矩系数水线下面积、船体形状有关力矩系数是漂角的函数5、船体阻力摩擦阻力→主要阻力占70%—90%速度越大，其值越大（与V 2成正比）兴波阻力（低速时：与V 2成正比；船高速时：急剧增大）涡流阻力空气阻力：约占2%附体阻力6、船舶的变速性能①停船性能（冲程）：与惯性有关②冲程：往往是对水移动的距离（对水移动速度为0）③一般万吨船：倒车停船距离为6—8L倒车冲程：5万：8~10L 10万吨:10~13L 15—20万吨：13~16L④当船速降到60%~70%时，转速降到25%~35%倒车⑤换向时间：从前进三到后退三所需时间汽轮机：120s~180s 内燃机：90s~120s 蒸汽机：60s~90s7、船舶的旋回性：转船阶段①旋回圈：过渡阶段—变速旋回阶段{剩余阻力：附加阻力：{②旋回初径：操舵后航向转过180°时，重心移动的横向距离一般为3~6L③旋回直径：船定常旋回时，重心轨迹圆的直径通常为旋回初径的0.9~1.2倍④进距：开始操舵到航向转过任一角度，重心移动的纵向距离通常为旋回初径的0.6~1.2倍⑤横距：指操舵让航向转过任一角度，垂心所走的横向距离约为旋回初径的1/2倍⑥制距：操舵开始时的重心位置到定常旋回率重心的纵向距离1~2L（2）船舶旋回运动是舷力的横向分量、水动力横向分量共同作用的结果（3）船舶旋回运动中的性能：降速车旋回的初始阶段：内倾；定常旋回：外倾旋回时间：旋回360°所需的时间；万吨级船旋回时间约为：6min（4）影响旋回特性的因素：①方形系数大旋回性好旋回圈小②船首水线下面积多旋回性好旋回圈小③船尾有钝材或船首瘦削旋回性差旋回圈大④舵面积大旋回性好旋回圈小⑤吃水增大横距、旋回初径增大，反移量减小⑥横倾，影响较小：低速时，向底舷一侧旋回旋回性好高速时，向高舷一侧旋回旋回性好船速低于某一值时，旋回圈加大⑦浅水：水变浅阻力加大转船舵力作用小旋回圈大旋回性变差⑧旋回圈在实际操船中的应用：反移量（kick ）：向操舵相反一舷移动的距离0.1~0.2L （10%~25%L ）9、操纵指数：k r r T =+.（T ：追随性指数.r :r 的导数角速度<r>的加速度k:旋回性指数）阻尼力矩惯性力矩=T （T 大，惯性大，实际操舵中T 越小越好）阻尼力矩转舵力矩=k （k 大，转舵效应好，实际操舵k 越大越好）无因次的k’、T’)(')('v L T T v L k k ==（k/T 表示舵效）{{第二节航向稳定性及保向性1、船向稳定性定义：船受外力干扰，干扰消失后，不用舵的前提下，船能自动恢复直线运动①恢复到原航向平行的航向航向稳定性（方向稳定性）稳定性②彻底恢复到原航行完全相同的航向上③直线稳定航向稳定性：方形系数低，长/宽高的船航向稳定性好瘦船稳定性好船首侧面积大航行稳定性差（例如：球鼻首bulous）2、保向性概念：船首线运动受外力干扰通过用船纠正使其恢复到原航向与航迹上继续做直线运动一般来说：航向稳定性好的船保向性好3、影响保向性因素瘦船好浅吃水差船尾肥大（有钝材）好干舷高差尾倾较首倾好轻载比满载保向性好（如有风，另当别论）船速高好水深浅好逆风逆流好第三节变速性能补充1、启动性能：静止定常运动定常速度v、所需距离与排水量成正比，与v2成反比，与阻力成正比经验：满载启动距离20L轻载为满载的1/2~2/32、减速性能：停车冲程：对水速度为0通常对水移动能维持舵效的最低速度，即认为停船万吨级船2节、超大船3节，即认为停船一般货船停船冲程8~20L、超大船停船冲程20L3、制动性能：前进三后退三变螺距船CPP是FPP船紧急停船距离的60%~80%总结：排水量大停船距离大船速大停船距离大污底严重停船距离小主机功率大停船距离小顺流顺风停船距离大第四节船舶操纵性试验1、旋回试验：在直航情况下，左35°或右35°，使船旋回旋回试验的目的:测定旋回圈，评价船舶旋回性2、冲程试验冲程条件：风流小水深≥3Bd 采用投掷法测定倒车使船停下（这种试验）要求船首改变90°3、螺旋试验、逆螺旋试验该试验目的，判断船舶航向稳定性好坏逆螺旋试验：求取船舶达某一回旋角速度所需舵角4、Z 性试验该试验主要评价船舶首摇抑制性，也可测定旋回性，追随性，航向稳定性获得操纵性指数第五节IMO 要求1、①对旋回性：进距＜4.5L 旋回初径＜5L操10°舵角航向改变10°时的进距＜2.5L②对停船性：全速倒车停船距离＜15L超大船倒车停船距离＜20L③对于首摇抑制性、保向性3、Z 型试验结果：左右10°舷角第一超越角：a 、当L/v ＜10s 时：＜10°b 、当L/v ＞30s 时：＜20°c 、当10s ＜L/v ＜30s 时：[5+21（L/v ）]°第二超越角：a 、当L/v ＜10s 时：＜25°b 、当L/v ＞30s 时：＜40°c 、当10s ＜L/v ＜30s 时：＜[17.5+0.75（L/v ）]°第三章车、舵、锚、缆、拖船第一节螺旋桨（propeller ）1、关于阻力的补充摩擦阻力占到70%~80%，它与大约船速1.852的次方成正比2、吸入流与排出流①进入螺旋桨的流吸入流：范围广、流速慢、流线平行②螺旋桨排出的流排出流：范围小、流速快、水流旋转3、推力有船速关系（还与滑失有关）推力：排出流对船的反作用力船速一定，螺旋桨转速高推力大螺旋桨转速一定，船速高推力小4、滑失：螺旋桨对水实际速度与理论上能前进速度之差理论速度滑失滑失比=螺旋桨推力主要取决于其转速及滑失比。

第三节船舶操纵与避碰一、船舶操纵(一)船舶操纵基础知识1•船速与冲程1)船速为了保护主机不使其超负荷运转，方便操纵和保证安全上来说，就需要对船速做出相应的规定。

(1)额定船速①额定功率供海上长期使用的最大功率。

②额定转速额定功率下的主机转速。

③额定船速在额定功率与额定转速条件下，船舶在静水中所能达到的速度，称为额定船速。

额定船速是船舶在深水中可供使用的最高船速。

(2)海上船速在海上常用功率和常用转速条件下，船舶在静水中航行的速度，称为海上船速。

目的：由于海上气象多变，为确保长期安全航行，需储备部分主机功率，海上常用功率为额定功率的90%,常用转速为额定转速的96〜97%。

(3)港内船速为保护主机和便于操纵与避碰，规定船舶在港内的航行速度，称为港内船速，或称备车船速。

一般为海上船速的70〜80%。

车(telegraph)：前进三(Full ahead)> 前进二(Half ahead)、"前进一(Slow ahead)、微速前进(Dead Slow ahead)；后退三(Full astern)后退二(Half astern)后退一(Slow astern)> 微速后退(Dead Slow astern)；停车(Stop Engine)；完午(Finish with Engine) o2)冲程⑴定义船舶以不同速级的转速前进中停车或倒车，需要经过一段时间和前冲相当长的一段距离才能使船停住，这段距离称为冲程。

(2)产生原因船舶运动惯性。

(3)影响冲程的因素①排水量排水量越大，冲程越大；②船速船速越大，冲程越大；③风流顺风顺流，冲程增大。

④污底船舶污底严重时，冲程减小。

⑤水深浅水中，冲程较小(因受浅水阻力作用)。

⑥主机类型主机倒车功率越大，换向时间越短，冲程越小(4)冲程的获取冲程通常是通过实测求得。

(5)冲程的大小通常，一般货船的倒车冲程约为6〜8倍船长，载重量5万吨左右的船舶约为8〜10倍船长，10万吨左右的船舶约为10〜13倍船长，15〜20万吨左右的船舶约为13〜16倍船长。