知识点一 浅水对船速的影响讲解.pptx

《船舶操纵》知识点：浅水对船速的影响主讲人：方诚浙江交通职业技术学院

浅水对船速的影响船舶在浅水域中航行时,水动力将发生明显变化,其运动状态也将随之改变，并影响操纵安全。浅水是一个相对概念，同一水深，对于小吃水船舶可能是深水，而对于大吃水船而言可能是浅水。通常采用相对水深的概念来表示水深的大小，即水深吃水比（H/d）。对于一般运输船舶，从对船体前进时阻力的影响来区分，低速船H/d≤4，高速船H/d≤10，即可作为浅水域对待。

浅水对船速的影响船舶在水中运动的同时，会带动其周围部分的水一同运动。船舶前进运动、横移运动时，相当于在船舶本身质量上增加了一部分质量，增加的质量称为附加质量；船舶作回转运动时，会比船舶本身转动惯矩相应增加一部分惯矩，增加的惯矩部分称为附加惯矩。附加质量与船体质量之和称为虚质量；附加惯矩与船舶惯矩之和称为虚惯矩。在水深充分的条件下，船舶运动的附加质量及附加惯矩的比例，大致可取值为：前后方向运动时的附加质量为船体质量0.07～0.10倍；横向运动时的附加质量为船体质量0.75～1.0倍；附加惯矩为船体惯矩的1.0倍。

浅水对船速的影响1．附加质量和附加惯矩增加在浅水中，船舶运动时附加质量和附加惯矩比深水中明显增加。实践证明，随着相对水深H/d减小，船舶附加质量和附加惯矩增加。当H/d≤2时，增加比较明显；当H/d≤1.5时这种增加倍率将急剧地增大。此外，船型越肥大，船速越高，附加质量和附加惯矩越大。由于浅水中附加质量和附加惯矩的增加，即虚质量和虚惯矩增加，船舶在浅水中就很难加速，不同水深时大型油轮的附加惯矩要使加速了的船舶减速也很困难。此外，船舶在静止中使用同样拖力的拖船来转首时，在浅水中的转首运动要比深水中来得慢。

浅水对船速的影响2．兴波发生变化船舶航进中，船体周围水压分布特点是，在船首处，因前进时船首推压水，水流流速降低，压力增高，水位上升，呈高波峰；在船侧中部，水流流速大，水位下降，形成低压处，呈波谷；在船尾部，因通过船侧和船底的水流在尾部会合，形成又一水位较高的区域，压力较高，呈低波峰。这种水压力的变化、高低及沿船长分布情况与船型、船速、水深与吃水之比有关。肥大型船，船速越高，这种压力变化越激烈，兴波也越大。以上是深水中航行时船体首尾向水压力变化的一般特点，当船舶驶入浅水域时，随着水深变浅，具有一定船速和吃水的船舶，其船体中央部分的低压区将逐渐向船尾方向扩展。由于船舶前进时周围的水位有升降，形成了兴波运动，即船行波。船行波可分为首波系和尾波系。发生于船首柱稍后的称为首波系；发生于船尾柱稍前的称为尾波系。尾波系不如首波系明显。这两个波系各有两种波，一是散波，它是由两舷向外扩散的短波；另一是横波，它处于船体两侧散波之间，垂直于船舶运动方向，由前向后传播。散波与横波相遇处呈较高波峰，各连接点的连线近似成一直线，此直线与船舶首尾线的夹角称为散波角。在深水中，散波角约为18°～20°，而在浅水中，船舶前进时，散波角增大，当该角度增加到40°，则说明浅水阻力的影响开始出现。角度越大，浅水的影响就越显著。

浅水对船速的影响在浅水域中，如果水深极浅，船行波受到水深变浅的强烈影响，可能形成一种浅水中特有的波，称为孤立波。这种波是以一种与水深H的平方根成正比的波速推进的波。在浅水中，船行波受到干扰，船首和船尾两个散波和横波相互叠加，产生高波峰，因此浅水域中横波的范围和高度增大，消耗能量增大，兴波阻力增大，散波角增大，宛如散波在向前追赶船舶，称为“赶浪”。如果航速达到孤立波传播的速度，此时波峰线与船舶中纵剖面间的夹角达90°，即散波和横波完全相互叠加在一起，形成两个同船一起横向移动的巨大横波，船员称之为“拖浪”，此时兴波阻力达到最大值。此外，船舶进入浅水后，还会出现下列现象：首散波变小，水花声减小；尾波增大，船尾及其两侧由于螺旋桨流作用而致水变混浊；船尾伴流增强，螺旋桨上下桨叶推力之差较深水明显，船体振动加剧。

浅水对船速的影响3．船速下降驶于浅水域中的船舶，船体周围的水流因空间受限，水流流速加快，因而摩擦阻力增加；此外，浅水域中航行时，船体下沉，吃水增加，纵倾加大，也增加了摩擦阻力；同时船舶在浅水域中航行时，兴波阻力增加；船尾涡流增大，涡流阻力增加；以及由于推进器附近涡流的增强而导致推进器效率下降。所以浅水中航行，船舶在相同转速下船速比深水域低。