博客新闻资讯网致力于打造最新最快最具活力的新闻资讯门户网站

玻璃制品行业设备有限公司

11船舶旋回性

发布:admin04-17分类: 冶金

  1.1船舶旋回性_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。船 舶 操 纵 薛满福 第一章 船舶操纵性能 第一节 船舶旋回性 第二节 航向稳定性和保向性 第三节 船舶的变速运动性能 第四节 船舶操纵性试验 第一节 船舶旋回性 ? 变向性能概述 ? 船舶

  船 舶 操 纵 薛满福 第一章 船舶操纵性能 第一节 船舶旋回性 第二节 航向稳定性和保向性 第三节 船舶的变速运动性能 第四节 船舶操纵性试验 第一节 船舶旋回性 ? 变向性能概述 ? 船舶旋回运动过程分析 ? 旋回圈的大小及其要素 ? 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、变向性能概述 1.旋回性 定速直航的船舶操某一大舵角后进入定常旋回 的运动性能称为船舶的旋回性能,它是衡量船舶 回转运动所占最小水域范围大小的性能指标。 2.初始回转性 初始回转性是指操中等舵角时船舶航行单位距 离内航向角变化大小的性能,或在给定航向角变 化量时船舶所航行的距离长短的性能。单位距离 内航向角变化大或给定航向角变化量时船舶所航 行的距离短,称初始回转性好,反之则初始回转 性差。 ? 旋回性与初始回转性的区别 两者都是船舶的操纵性能之一,但评价船舶运 动性能的目的不同,旋回性评价船舶运动所占用 的最小水域,而初始回转性是评价船舶改变航向 的效率,即船舶航向对操舵的反应能力。 两者实质上都是船舶改变航向的性能,只是所 用舵角不同,旋回性比初始回转性的变向效果更 好,但在船舶正常航行过程中,除非紧急情况, 很少用满舵(或大舵角)进行变向操纵 3.首摇抑制性 首摇抑制性能是指船舶进入旋回状态,角速度 达到一定时向旋回相反方向操舵,船首向对舵的 反应能力的性能,即指操反舵后船首向对舵的响 应迅速程度的性能。 如果船首向很快就能响应舵的转动,我们称其 首摇抑制性好,反之,首摇抑制性差。例如,在 标准Z形操纵试验中的“超越角”越小,首摇抑制 性能越好,反之,首摇抑制性差。 二、船舶旋回的运动过程 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。 1.第一阶段 转舵阶段指从转舵开始到舵转至规 定角度为止,时间很短,通常船舶不 超过15s。 1)受力特点 船舶操舵后,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 。 2)运动特点 (1)船舶产生一定的漂角斜航; (2)船尾出现明显外移; (3)转心P在船首附近,也可能在 首尾线)船舶还将因舵力位置较船舶 重心位置低而出现少量的向操舵一舷 的横倾(内倾)。内倾角大小与船舶 初稳性GM值、所操舵角及船速有关 2.第二阶段 操舵后,随着船舶横移速度与漂角 的增大,船舶的运动速度矢量将逐渐 偏离首尾面而向外转动,越来越明显 的斜航运动将使船舶的旋回运动进入 加速旋回阶段 。 1)受力特点 水动力力矩N(β)与舵力转船力矩Nδ 相辅相成,使船舶产生较大的角加速 度,但在初始阶段,船舶的转动角速 度还比较小; 随着角速度的不断提高,船舶旋回 的阻尼力矩N(r)不断增大,角加速度 逐渐降低,从而使角速度的增加受到 限制。 由于船舶斜航阻力增加、螺旋桨推 进效率降低等方面的原因,船舶降速 明显。 随着船舶旋回角速度的增大,船舶 由于受旋回离心惯性力(矩)的作用, 船舶的横倾由内倾转变为外倾。 2)运动特点 ? (1)随漂角的增大,船舶旋回不 断加快; ? ? (2)转心由船首方向逐渐后移; (3)角加速度渐次降低,并逐渐 向定常旋回阶段过渡; ? (4)斜航中船舶降速加剧; (5)由于作用在船体的横向水动力超过舵力, 内倾消失,并且因横向摇摆惯性的存在将产生最 大的外倾角,最大外倾角一般为定常外倾角的 1.2~1.5倍。 旋回中船舶出现的横倾是一个应予注意的不安 全因素,尤其是航速较高的船舶。 当船舶在旋回中一旦产生较大的外倾角时,切 忌急速回舵或操相反舷舵,否则会进一步增大外 倾角,威胁船舶的安全。 3.第三阶段 随着旋回阻尼力矩的增大,当船舶 所受的舵力转船力矩Nδ、漂角水动力 转船力矩N(β)和阻尼力矩N(r)相平衡 时,船舶的旋回角加速度变为零,船 舶的旋回角速度达到最大值并稳定于 该值,船舶将进入稳定旋回阶段,因 此该阶段也称为定常旋回阶段 。 1)受力特点 船舶所受各力之合力为零;作用于 船舶的各力矩之和为零。 2)运动特点 (1)船舶的旋回角加速度为零, 旋回角速度恒定不变; (2)船舶旋回中漂角趋于稳定并保持定值, 一般船舶的旋回运动中重心处的漂角大约在3? ~ 15? 之间。漂角越大的船舶,其旋回性越好,超大 型船舶较一般货船的方形系数值较高,长宽比较 低,有着较好的旋回性,它在定常旋回中的漂角 也较大,最大可达到20? 左右。 (3)转心P逐渐稳定,对于不同船舶而言,该 点的位置大约在离船首柱后1/3~1/5船长处。船 处于后退中,转心位置则在船尾附近。对于不同 船舶而言,旋回性能越好、旋回中漂角β越大的 船舶,其稳定旋回时的转心P越远离船中。 (4)由于船舶旋回惯性离 心力矩的作用,横倾达到最 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。船舶旋回中定 常外倾角θ的大小与船速、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,船速越高、船舶的旋回 直径越小、船舶的初稳性高 度越低,定常外倾角θ越大。 (5)船舶的横移速度、线速度固定不变。一 般从操舵开始到船首转过90? 左右船舶进入定常 旋回后,速度不再下降。 减速的幅度与旋回性的关系是,旋回性越好, 减速越显著。 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 型油轮在旋回中的降速幅度最大可达到原航速的 65%。 船舶旋回过程中运动参数变化 三、旋回要素 旋回圈是定速直航(一 般为全速)的船舶操一定 舵角(一般为满舵)后, 其重心所描绘的轨迹。 1.旋回初径DT 旋回初径是旋回运动的船舶航 向角变化180? 时船舶重心的横向 移动距离。旋回初径是判断旋回 过程中船舶横向占用水域范围的 依据。 旋回初径越小,船舶旋回性越 好,反之,船舶旋回性越差。 一般运输船舶的相对旋回初径 (DT/L)为3~6,为保证良好的航 向机动性,通常应保证DT/L在 2.8~4.2之间,最大不应超过5.0 ,否则旋回性能较差。 2.旋回直径D 旋回直径是指船舶进入定常旋 回时的旋回圈直径。它是判断船 舶定常旋回过程中占用水域范围 的依据。 对于运输船舶来说通常D≈0.91.2DT。 3.进距Ad 进距也称纵距,是指从操舵开 始到船舶的航向转过任一角度时 重心所移动的纵向距离,通常将 航向角变化90? 时船舶重心的纵 向移动距离称为进距 。 它是判断旋回过程中船舶纵向 占用水域范围的依据。 进距越小,表示船舶对操舵的 反应越迅速,即船舶初始回转性 能越好。反之,进距越大,表示 船舶对操舵的反应越迟钝,即初 始回转性能越差。 据统计,进距大约为旋回初径 的0.6~1.2倍,一般运输船舶的 相对进距(Ad/L)在2.8~4.0之间 ,最大不应超过4.5。 4.横距Tr 横距是指从操舵开始到船舶的 航向转过任一角度时船舶重心所 移动的横向距离,通常,将航向 角变化90? 时船舶重心的横向移 动距离称为横距 。 横距大约为旋回初径的一半。 5.滞距Re 亦称心距。正常旋回时,船舶 旋回轨迹曲率中心O总较操舵时 船舶重心位置更偏于前方。滞距 是该中心O的纵距。 滞距大约为1~2倍船长,它表 示操舵后到船舶进入旋回的“滞 后距离”,也是衡量船舶舵效的 标准之一。 6.反移量 Lk 在旋回转舵阶段,在舵产生的 横向力的作用下,使船舶重心产 生向转舵相反方向的横移量,其 称为反移量 。 一般情况下,满舵旋回反移量 约为船长的1/100左右。 但操船中应注意的是,船尾的 反移量却不容忽视,其最大量约 为船长的1/5~1/10,约出现 在操舵后船舶的转头角达一个罗 经点左右的时刻。 反移量的大小与船速、舵角、 操舵速度、排水状态及船型等因 素有关;船速、舵角越大,反移 量越大。 四、影响旋回圈大小的因素 1.船型因素 1)方形系数Cb 一般说来,方形系数较低、 长宽比较高的船舶旋回性较差 。类似超级油轮之类的肥大型 船舶,方形系数一般在0.8左右 ,其旋回性较好。 2)长宽比L/B 长宽比较大的船舶,其船体外形比较瘦长,钝 度较小,纵向移动阻力较小,因此其快速性较好 ;但由于其船体瘦长,旋回阻尼较大,故这类船 舶的旋回性较差。 反之长宽比较小的船舶,其船体外形比较肥短 ,钝度较大,旋回阻尼较小,故这类船舶的旋回 性较好,如港作拖船。 3)船体水线下侧面积形状及分布 船首部分分布面积较大如有球鼻首者,或船尾 比较瘦削的船舶,水线下侧面积几何形心靠前, 水动力作用中心靠近船首,旋回性较好,旋回圈 较小。 而船尾部分分布面积较大者如船尾有钝材,或 船首比较削进的船舶,水动力作用中心靠近船尾 ,航向稳定性较好而旋回性较差,旋回圈较大。 4)舵面积比 舵面积比是指舵面积与船体浸水侧面积(LPP×d )的比值。 舵面积与船长吃水比越大,表示舵面积所占船 体水下侧面积的比例越大,舵力和舵力转船力矩 越大因而提高船舶的旋回性,旋回圈变小。 大型油轮由于具有易于旋回的肥胖船型,用不 着很大的舵面积比。而对于大型集装箱船,一般 靠增大舵面积来弥补由于长宽比较大而造成的旋 回性差的缺点。因此,大型集装箱船较大型油船 的舵力和舵力和舵力转船力矩要大,舵效要好。 2.装载状态 1)吃水 一般船舶均有舵面积比随吃水增加而降低的趋 势。 因此,若纵倾状态相同,吃水增加时,旋回进 距增大,横距和旋回初径也将有所增加。 2)吃水差 吃水差在较大程度上改变了船舶水线下船体侧 面积的分布状态,因而对船舶旋回性能带来明显 的影影响。尾倾增大,旋向圈也将增大。 对于Cb=0.8的船舶,若尾倾增大量为船长的1% ,旋回初径将可增加10%左右;对于Cb=0.6的船舶 ,若尾倾增大量为船长的1%,旋回初径将可增加 3%左右。 空载与满载时的旋回初径及横距相差无几,只 是满载时旋回的进距较轻载时大一些。 3)横倾 低速时,推力-阻力转矩起主要作用,推首向 低舷侧偏转。此时,若操舵向低舷侧旋回则其旋 回圈较小,反之如操舵向高舷侧旋回则其旋回圈 较大。高速时,首波峰压力转矩起主要作用,推 船首向高舷侧偏转。此时,如操舵向低舷侧旋回 其旋回圈较大,反之如操舵向高舷侧旋回则其旋 回圈较小。 但总的来讲,横倾对旋回圈的影响并不大。 3.操船因素 1)船速 一般说来,船速对船 舶旋回所需时间的长短 具有明显的影响,但对 旋回初径大小的影响却 呈现较为复杂的情况。 2)操舵时间 操舵时间主要对船舶的进距影响较大,进距随 操舵时间的增加而增加,而对横距和旋回初径的 影响不大,旋回直径则不受其影响。 3)旋回方向 由于受螺旋桨横向力的影响,船舶向左或向右 旋回时的旋回圈的大小将有所不同。对于右旋固 定螺距螺旋桨单车船而言,在其它条件相同的情 况下,向左旋回时的旋回初径要比向右旋回时的 旋回初径小一些。 对于超大型船舶而言,这一差别很小。 4.环境因素 在浅水中的旋回圈明显增大。当水深吃水比小 于2时,旋回圈有所增大(特别是对高速船而言) ;当水深吃水比小于1.5时,旋回圈明显增大;当 水深吃水比小于1.2时,旋回圈急剧增大。 风、流的作用都将对船舶旋回性产生影响,但 并不是简单地使旋回性变好或变差的问题。在不 同的情况下,风、流的作用不仅对旋回圈的大小 发生变化,而且会同时改变旋回圈几何形状。 五、旋回圈要素在实际操船中的应用 1.旋回初径可以用来估算船舶用舵旋回掉头所需 的水域; 2.横距可以用来估算操舵转首后,船舶与岸或其 它船舶是否有足够的间距; 3.滞距可以用来推算两船对遇时无法旋回避让的 距离,即两船对遇时的距离小于两船的滞距之和 ,则用舵无法避让; 4.两船的进距之和则可以用来推算对遇时的最晚 施舵点。 5.反移量在实际操船中的应用很多,例如: 1)本船航行中发现有人落水时,应立即向落水 者一舷操舵,使船尾迅速摆离落水者,以免使之 卷进船尾螺旋桨流之内。 2)在船首较近的前方发现障碍物时,为紧急避 开,应立即操满舵尽量使船首让开,当估计船首 已可避开时,再操相反一舷满舵以便让开船尾。 3)当船舶前部已离出码头,拟进车离泊时,如 操大舵角急欲转出,则由于尾外摆而将触碰码头 。为避免发生事故应适当减速,待驶出一段距离 后再使用小舵角慢慢转出。

温馨提示如有转载或引用以上内容之必要,敬请将本文链接作为出处标注,谢谢合作!



欢迎使用手机扫描访问本站