大型船舶操纵性能特点概要.docx

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大型船舶操纵性能特点概要

由于超大型船舶的尺度和载重量极大而主机相对单位吨位所具有的马力反而变小，从而使超大型船舶与一般1–2万吨级船舶在操纵性能上具有了很多需要注意的不同特点。

一．操纵性能下降

1．舵效差，反响迟钝，甚至3–4节船速时已无舵效；

2．追随性差，故在改向或过弯曲航道时，需予以充分估计，及时施舵；

3．航向稳定性〔方向稳定性〕差，施舵后，一旦船首开场偏转那么需注意及时压舵驶上新航向；

4．保向性能差，在风浪中航行因B/L.D值较高，易产生偏航；

5．旋回性相对好，虽旋回圈较大，但其D/L值较低，呈良好旋回性能；

6．启动，停车惯性大，呈显出变速操纵较为呆笨，停船性能较差；

7．转向惯性大，故需施大舵角，早施舵，早回舵，施大压舵角；

8．紧急停船性能下降〔停车惯性大〕。

二．浅水，狭水道中受限水域中产生的效应更为明显

1．阻力增大，船速下降；

2．船体下坐，产生纵倾；

3．旋回性变差；

4．振动加剧，产生异常振动；

5．舵力产生变化；

6．航向稳定性提高；

7．因纵倾与横摇，要求足够的富裕水深；

8．沿岸航行，易产生侧壁效应；

9．因风，流压差，要求足够的海底宽度；

10．追越与对驶时，保持必要间距，以防船吸效应。

三．港内操船特点

1．由于港口码头水域有限，超大型船舶的操纵港作拖轮是主力；

2．靠离码头，横向移动需要使用多艘拖轮；

3．所配拖轮位置应据不同作业状态而应有所不同；

4．回转中需注意本船船尾的反移量。

四．操纵用锚上的受限

1．锚泊时，几乎都是抛单锚锚泊；

2．如抛锚调头等操纵用锚时，应倍加注意，因锚机制动力缺乏，船速必须小于1/4节，否那么有危险；

3．因船舶动量特大，一般不可应用锚来制动，最忌违的是航行中下锚；

4．一般均采用深水抛锚法，用锚机倒至海底，松出一定长度锚链后，再用常规方法松链。

超大型船舶的船型均肥胖而粗短，其方型系数多高于0.8，船越大CB亦越大，即是压载时CB也可达0.75以上，其长度比L/B为6.0–6.7，比一般货船小，而宽与吃水之比多大于2.5，比一般货船大，其舵面积比A/Lpp*d多低于1/65，但却具有良好的旋回性，从而使得超大型船舶的追随性和航向稳定性能较差，而旋回性能较好，主机功率随船型的增大而增大，但并不与其吨位成比例，其单位吨位马力值有较大降低，且其全速倒车速度也仅能到达全速前进时的30%左右，一般均在6节以下。

OutlineofManoeuvreCharacteristicsofVLV

OwingtothelargemeasuresandgreatDWTofVLVandrelativelysmallermainenginehorsepowerperton,therearemanycharacteristicsdifferentfromthoseofthe10,000tonto20,000tonvessels.

1.Ship’sManoeuvrabilityingDown

1.1Badsteering:

slowreaction,noruddereffect,turnatthe3-4ktspeed.

1.2Badyawquickresponsibility:

makeenoughestimateandmakerudderintimewhenalteringcourseorpassingthebendchannels.

1.3Poorcoursestability（directionalstability）:

aftermakingrudderpayattentiontomakeoppositerudderintimetheshipheadbeingtoslant.

1.4Badcoursekeepingability:

inthestormweather,easytobeoffcourse,becauseoflowB/L*Dvalue.

1.5Goodsteadyturningability:

althoughthereisabigturningcircle,D/Lvalueissmallgoodturningabilityappearing.

1.6Bigstartingandstoppinginertia:

changingspeedappearduller,stoppingabilityisnotsogood.

1.7Bigturninertia:

inordertomakebigrudderangle,makerudderearly,makeearlyreturnrudder,makebigoppositerudderangle.

1.8Becauseofbigstoppinginertiacrushstoppingabilityesdown.

2.MoreevidenceeffectsinShallowandNarrowChannel

2.1Resistanceincrease,speedingdown.

2.2Trimhappeningbecauseofshipbodysinking.

2.3Steadyturningabilitybeingnotsogood.

2.4Vibrationintensifying,abnormalvibrationappearing.

2.5Coursestabilitybeingbetter.

2.6Rudderforcechanging.

2.7RequireenoughU.K.C,becauseoftrimandheel.

2.8Bankeffecteasytohappeninnarrowchannelsailing.

2.9Requireenoughbreadthofseabottomforleeway.

2.10Keepnecessarydistancefromothershipwhileisgoingtoovertakeorhead-on.

3.IntheHarborManoeuvreCharacteristics

3.1TugsbeemainforcetomaneuverVLVbecauseoflimitedharborwaterarea.

3.2Needseveraltugstogoalongsideorleaveberthormovetransversely.

3.3Needdifferenttugdispositionaccordingtodifferenttasks.

3.4Inturningprocesspayattentiontothekickofownshipstern.

4.RestrictedtouseAnchorinManoeuvring

4.1Almostusesingleanchoratanchorage.

4.2Payspecialattentiontousinganchorinmaneuver,ex.Turningwithanchor,speedhavetobelessthan1/4KT,otherwisetherearedangersbecausethebrakeofwindlasshasnoenoughbreakpower.

4.3Usuallydon’tuseanchortobrake,fortheship’sverybigmomentum.Anchoringinnavigationisprohibited.

4.4Usuallyusethedeepwatermooring,anchoristosendbywindlasstotheseabottom,aftersendingoutcertainlengthofchainusenormalmethodtoslackchain.

VLVtypeshipisfat,shortandbulk;itsblockcoefficientisalmostmorethen0.8.ThebiggertheCb,evenintheballastCbwillbemorethen0.75.It’sradiooflengthandbreadthis6.0–6.7,smallerthengeneralcargoship,butratioofbreadthanddraftismorethen2.5biggerthengeneralcargoship.It’sratioofrudderareaandsideareaAR/Lpp*disalmostsmallerthen1/65,butithasgoodturningability.SotheyawquickresponsibilityandthecoursestabilityofVLVarenotsogoodbuttheturningabilityisbetter.Withtheincreaseoftheship’stonnagethemainenginepowerisraised,butitsHPpertonehasbiggerdescend.

大型船舶操纵特性

1．大型船舶惯性

11停车惯性

超大型船质量大,其冲程冲时均长，一般至余速5节时的冲程达14L，〔3海里〕4节时为18L，3节的冲程均达23L以上，冲时可达接近半小时。

12倒车惯性

据IMO暂行规定，全速倒车停船行程不应超过15倍船长。

13影响惯性因素

●排水量

●主机倒车功率及换向时间

●船速

●船型

●外界因素

●推进器种类

14各种制动方法及其运用

●倒车制动法：

倒车制动，是一种有效的制动方法。

尤其是在低速航行时更为见效。

但由于会出现较大的偏航量和偏航角，故在受限水域使用时应慎重。

●大角度旋回制动法：

通常使用满舵旋回一周，当回转360度时可使船速减少1/3，大型油轮甚至可降速50%。

如水域不受限，采用此法是有效的。

终究是车让还是舵让，除水域条件外，尚需视旋回最大纵距与倒车制动纵距的大小，应采用小者，一般情况下，低速时用车让，高速时用舵让。

●Z型操纵制动法：

直航中通过左右满舵和减速，倒车的联合操作使船舶快速停住的方法，此法是英国造船研究协会〔BSRA〕提出的，其特点是：

其偏航量和偏航角均较小，且分阶段降低车速，有利于主机的维护，对大型船舶，方型系数较大的船舶更为有效，但在较窄水域或港内外航道内不宜使用，操纵上略感复杂。

●拖锚制动法

●拖轮助制法

2．旋回圈turningcircle及其要素

●纵距〔Headreach〕：

自施舵至船首转过90度时重心所移动的纵向距离，而至任意角度时的纵向距离为进距advance。

一般纵距=〔0.6–1.2〕旋回初径tacticaldiameter。

●横距transfer：

自施舵而船首转过90度时重心所移动的横向距离，一般横距约等于1/2旋回初径。

●旋回初径TD：

自施舵至船首转过180度时重心所移动的横向距离，一般TD=3–6L

●旋回直径FDfinaldiameter：

定长旋回中重心轨迹园的直径。

一般FD=0.9–1.2TD

●滞距reach〔心距〕：

是旋回直径中心O的纵距，一般均在施舵时船舶重心位置之前方。

●反移量kick：

船舶重心向操舵相反一侧横移的距离，也叫偏距。

满舵旋回时，回转达1个罗经点左右时，反移量达最大值，约为船长1%左右，大型船尤需注意船尾的偏移量，其最大值约为〔1/5–1/10〕L。

●漂角driftangle：

重心处的切线速度与首向线的交角叫漂角。

首尾线上各点的漂角不同，满舵旋回时，深水中漂角约20度左右，不同舵角的漂角约在3–15度之间。

●转心pivotingpoint：

位于自旋回曲率中心向首尾线的垂足，在定长旋回时约在首柱后〔1/3–1/5〕L处，相当于在重心前〔1/6–1/3〕L处，随着船速的变化转心位置也变化，该点的漂角为零，船舶绕转心的竖轴自转，故该点的横移速度为零。

●旋回中的降速：

旋回中漂角的出现船舶呈斜航，致使阻力增加，船速下降。

漂角越大，F.D/L越小，方型系数大，那么速度下降越大。

在旋回过程中，开场时降速小，随着回转的加快，降速增加，进入定长旋回阶段，降速达最大，肥胖型的大型船速降较大，可达〔40–50〕%初速。

●旋回时间：

旋回360度所需时间，与其大小与排水量，船速，船型有关。

船速高时间短，排水量大时间长。

万吨级快速船其时间约为6分钟，而大型船舶那么需增加一倍。

●旋回中的横倾：

旋回中所产生的船舶离心力与水动力构成的力矩大过由舵力产生的横倾力矩时，船舶形成外倾。

在由内倾过渡到外倾时产生最大的外倾角，进入定长旋回阶段横倾角那么稳定在一定角度。

一般货船3–5度，大型船舶因复原力矩大，故横倾角很小。

外力对大型船舶操纵的影响

1．风对操船的影响

1.1风致偏转：

●船舶静止中受风时，发生偏转，最后停顿于呈正横附近受风状态，其风舷角约为100度。

●船舶前进中受风，其风舷角小于90度，当风动压力转船力矩大于水动力转船力矩时出现顺风偏转，当风动压力转船力矩小于水动力转船力矩时出现逆风偏转，其风舷角大于90度，因船在前进中，故W在重心G之前，又风动压力转船力矩和水动力转船力矩方向一样，使船首逆风偏转。

●船舶后退中受风，不管风向来自何方向，均使船尾呈逆风偏转，即为尾找风现象。

1.2风致漂移：

停船时的漂移速度与当时风速和水线上下面积之比有关，而航行中的漂移速度还与本船航速密切相关。

船速越低漂移越大，风速越大，漂移速度亦大；深水较浅水，漂移速度大。

因此在港内或狭小水道内操船时不可无视风力影响。

大型船吃横风时，其漂移速度可达4–5%风速。

1.3受风保向界限：

在风中航行时船舶将向下风漂移，同时还产生偏转，为保向必须加以压舵。

但压舵有时有效，有时却不能。

这需视相对风速与船速比值及相对风向而定，故该比值称为受风保向界限。

2．流的影响

2.1水流对船速和冲程的影响：

顺水航行，实际船速等于静水船速加流速；顶流时那么减去流速。

故顺逆流实际船速相差两倍流速，对冲程的影响亦同，顺流时增加，逆流时那么减小。

2.2水流对舵力和舵效的影响：

不管顺流还是逆流，船对水的相对速度不变，即舵效不变，故舵力，舵力转船力矩均不变。

对舵效而言，顶流较顺流舵效好，反响快，但因流压力矩的作用，有时出现迎流回转困难的现象，重载大型船遇强斜流时尤其如此。

2.3流压的影响：

当流向与船首成交角，因流速与静水船速的合成速度，将船推向另一舷侧的运动，称为流压。

流速越大，交角越大，船速越慢，流压那么越大。

2.4水流对旋回的影响：

在有流水域中旋回时，受流的推移而产生流致漂移距离Dd.

Dd=T*Vw.80%（m）

式中T为旋回1800所需时间（S）,VW为流速（m/s）。

T的大小与排水量有关，可估算为：

5万吨约4.5M，10万吨约5.5M，20万吨约6.5M，故慢速船，大型船其旋回时间长，漂距也更大，尤应注意。

旋回掉头所需水域D1可估算为

D1=Adm+-Dd+平安余量

式中Adm为旋回最大纵距，Dd顺流时加，顶流时减。

3．受限水域的影响

3.1浅水效应：

船舶驶入浅水区域时会出现的几种现象有

●附加质量增加，故大型船舶在港内操纵时需事先配足拖轮马力。

●船速下降，因水流速度加快，阻力增加，故船速降低。

●船体下沉，出现纵倾

●旋回性能下降，航向稳定性提高；

●冲程减小

3.2侧壁效应

3.3斜底效应

3.4船间效应

3.5受限水域中操船的考前须知

●注意掌握狭水道的流向，流速变化以及对风对操船的影响，正确予配风流压差；

●及早备车，控制船速，遵守航行规那么，正确避让；

●能见度不良除开启雷达，加强了望，减速行驶外，应根据情况派人了头和备锚航行；

●驶过浅水区应连续测深，保持足够的富裕水深并尽量选高潮通过，必要时应降速航行以减小首倾；

●近岸侧航行应减速，防止浪损及首向深水侧偏转；

●在航行中要经常检查和核对有关助航仪器和设备；

●假设用浮标导航要逐个进展核对并记录，以防错认或遗漏；大风浪中，浮标有可能移位与灭失或灯光失常，不要盲目信赖；

●通过险要，复杂航段或潮流较强的水道时，应选于视界良好，交通量较少的平流时进展，以免陷入为难境地。

●操纵困难或紧急避让时应毫不犹豫地抛单锚或双锚配合车，舵助操。

在操船方法上，应正确评估船舶自身的操纵能力以及在受限水域中操纵性能的特点，在此根底上进展定量化操船。

在受限水域航行时，应着重注意本船以下几个方面操纵性能：

●船舶处于低速时的操纵性能；

●采用适当的倒车可直线保向的停船性能；

●船舶对操舵，用车响应时间的快慢；

●操舵或压舵可给出的适当转头作用或控制作用；

●船舶舵效的好坏在外界条件影响下的变化；

●各航速下的紧急停船距离；

●船舶的启动性和减速性能。

4.8.3最小充裕水深MinimumUnderKeelClearance

船舶无论海上航行、锚泊和系泊都应始终保持足够的充裕水深。

1）对最小充裕水深的要求：

a.夏季吃水小于10米的船舶

●泊位=0.3米。

●锚泊=1.0米。

●进/出港航道=10%吃水。

●海上航行=20%吃水。

b.夏季吃水在10-17米之间的船舶

●泊位=0.6米。

●锚泊=2.0米。

●进/出港航道=10%吃水。

●海上航行=20%吃水。

c.夏季吃水17米以上的船舶

●泊位=0.9米。

●锚泊=3.0米。

●进/出港航道=10%吃水。

●海上航行=20%吃水。

确定富裕水深的实例：

1欧洲引航协会对超大型船舶富裕水深的规定：

〔水域〕〔大型船舶〕〔ULCC〕

外海航道吃水的20%吃水的15%

港外航道吃水的15%吃水的10%

港内吃水的10%吃水的5%

2〔船舶吃水〕〔富裕水深〕

吃水在9M以下吃水的5%

吃水在9–12M吃水的8%

吃水在12M以上吃水的10%

水岛港石油泊位吃水的10%+50CM

3新加坡，马六甲海峡

深吃水船〔d＞15m〕及VLCC（15万吨DWT油船）通过时，一般至少保持3.5M富裕水深

4XX港为0.7M富裕水深

5XX港对深吃水油轮富裕水深1.5M

2）船舶系泊于海上泊位/单点系泊时，必须考虑涌浪的影响，适当增加充裕水深。

3）对巨型油轮〔VLCC〕穿越马六岬/新加坡海峡航行，应遵守ICS/OCIMF的指南〔注意变化〕。

还应遵守船东/租船人的特殊要求。

4）当确定船舶最小充裕水深时应考虑以下因素：

a.海况和涌浪。

b.潮汐情况，特别是潮差情况。

c.异常潮汐/潮流。

d.大气压力或潮流引起的海平面变化。

e.海图水深的准确度和测量年代，潮汐资料及预报精度。

f.本船吃水观察和计算的准确性〔包括中拱/中垂〕。

g.船舶横倾/纵倾导致吃水增加，特别是船宽很大的船舶。

h.海水密度的变化导致吃水变化。

i.海底的稳定程度〔如海底沙波情况—易于移动〕。

j.下沉量的影响。

5）充裕水深计算UKCCalculations