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船舶操纵知识主讲人：蔡壮标 第一章 船舶操纵性能 第一节 船舶旋回性能 第二节 船舶航向稳定性 第三节 船舶变速运动性能 第四节 外界因素的影响 第一节 船舶旋回性能 旋回性：船舶匀速直航时，转舵使船舶作圆弧运动的性能,称为船舶回转性。 主要内容 船舶旋回运动过程分析 旋回圈（turning circle）及旋回圈要素 旋回运动的运动要素 影响旋回圈大小的因素 旋回圈要素在实际操船中的应用 一 、 船舶旋回运动过程 船舶以一定航速直进当中操某一舵角并保持之，船舶将进入旋回过程。根据船舶在旋回运动过程中所受外力特点之变化，以及运动状态之不同，可将船舶旋回过程划分为三个阶段： 转舵阶段 过渡阶段 定常阶段 一 、 船舶旋回运动过程 一 、 船舶旋回运动过程 第一阶段（转舵阶段） 转舵阶段: 从转舵开始到舵转至规定角度为止，时间很短(约15s) 受力情况：由舵角引起横向力和力矩，使船产生横向加速度和回转角加速度。 运动特点 ： 由于船体本身的惯性很大，还来不及产生明显的横向速度和回转角速度； 船舶重心G操舵相反一舷的小量横移； 船舶横向向操舵一舷倾斜（内倾）； 第二阶段 （过渡阶段） 过渡阶段：转舵结束起到船舶进入定常回转运动为止的动态过程 受力情况：随船舶横移、漂角增大，作用于船体的流体力和力矩增大； 运动特点 ： 斜航运动； 旋回加速； 纵向速度下降； 内倾渐渐向外倾变化。 第三阶段(定常阶段) 定常阶段（steady turning） : 受力与运动处于稳定状态 受力情况：作用于船体的力和力矩将最后达到平衡。 运动特点 ： 船舶以一定的横向速度和回转速度绕固定点作定常回转运动。 船舶的横向运动为外倾 运动变量历时曲线 二、旋回圈及旋回圈要素 二、旋回圈及旋回圈要素 1.反移量（Kick） 1.反移量（Kick） 2.进距（Advance） 3.横距（Transfer） 4.旋回初径 4.旋回初径 5.旋回直径 6. 滞距（Reach） 三、船舶旋回运动要素 表征船舶旋回运动状态的运动要素： 漂角； 转心； 旋回中的降速； 旋回中的横倾等， 运动要素与船舶的旋回性能有着密切的关系。 1. 漂角（Drift angle） 定义： 船舶首尾线上某一点的线速度与船舶首尾面的交角叫作漂角，用β表示之。 大小： 一般船舶重心漂角大约在6-15°之间，超大型船舶最大可达到25°左右。漂角越大的船舶，其旋回性越好，旋回直径也越小。 2.转心（pivoting point） 定义： 旋回运动可视为以一定的速度前进的同时绕通过某一点的竖轴而，这一点就是转心，通常以P代表之。 从几何学上讲，转心P的位置是旋回圈的曲率中心O作船舶首尾面的垂线的垂足。 位置： 转心的位置大约在离船首柱后1/3～1/5船长处，也可能出于船首前某一点。旋回性能越好、旋回中漂角β越大的船舶，旋回时转心越靠近船首。 3. 旋回中的降速 降速原因： 舵阻力增加； 船体的斜航阻力增加与旋回初径DT有密切的关系，DT/L值越小，旋回性越好，降速越显著。 主机特性，推进效率降低 降速幅度： 与旋回初径DT有密切的关系，DT/L值越小，旋回性越好，降速越显著。 一般船舶旋回中的降速幅度大约为旋回操舵前船舶速度的25%～50%，而旋回性能很好的超大型油轮最大可达到原航速的65%。 4. 横倾（list） 横倾变化 船舶操舵不久，将因舵力横倾力矩而出现少量内倾； 接着由于船舶旋回惯性离心力矩的作用，内倾将变为外倾； 因横向摇摆惯性的存在将产生最大的外倾角θmax，最大外倾角一般为定常外倾角的1.2～1.5倍，θmax的大小与操舵时间有关，操舵时间越短，θmax越大； 达到最大外倾角后，船舶经过1～2次摇摆，最后稳定于某一定常外倾角θ上。 4. 横倾（list） 4. 横倾（list） 影响因素： 船舶旋回横倾大小与船速、所操的舵角、船舶的旋回性能和船舶的初稳性高度GM等有关。 注意事项： 操船过程中应特别注意回转突倾，避免用急舵特别是急回舵。 1999年10月17日盛鲁轮在避让渔船时因操舵造成横倾过大，引起汽车碰撞起火，最后沉没。 5. 旋回时间 旋回时间是指船舶旋回360°所需的时间。它与船舶的排水量有密切关系，排水量大，旋回时间增加。万吨级船舶快速满舵旋回一周约需6min，而超大型船舶的旋回时间则几乎要增加一倍。 四、影响旋回圈的因素 旋回圈的大小与船型、舵面积、所操舵角、操舵时间、载态、水深、船速、船舶的纵倾和横倾、螺旋桨转速等密切相关。另外，受风、流的影响，旋回圈的大小也有很大变化。 1．方形系数Cb 规律： 方形系数越大，船舶的旋回性越好，旋回圈越小。 实验结果：方形系数较低的瘦形高速船（Cb≈0.6）较