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船舶操纵性

/ship maneuverability/
条目作者洪碧光

洪碧光

最后更新 2023-03-10
浏览 183
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船舶对外界干扰或操船人员操纵的反应能力。一艘操纵性好的船舶既能按操纵人员的要求,方便、稳定地保持运动状态,又能迅速、准确地改变运动状态。又称船舶运动性能。

英文名称
ship maneuverability
又称
船舶运动性能
所属学科
交通运输工程 水路运输

从传统意义上讲,船舶操纵性是船舶按操船人员的意图保持或改变航向的性能。但在实际操纵过程中,海上长距离航行要经常保持船舶的航向;港内航行或避碰时要改变船舶的航向和(或)船速。故人们对传统意义上的船舶操纵性又进行了扩展,不但包括航向控制性能,还包括加速、减速、停船等变速的控制性能。

从物理意义上讲,船舶操纵性也称为船舶运动性能。船舶运动性能分为船舶固有运动性能和船舶控制运动性能两类。其中,船舶固有运动性能是不考虑控制措施(如车、舵、锚、缆绳、侧推器和拖船等)时船舶固有的操纵特性;船舶控制运动性能是考虑控制措施时船舶的操纵特性。按照国际海事组织船舶操纵性标准的要求,船舶操纵性包括航向稳定性、保向性、回转性(旋回性)、初始回转性(应舵性)、首摇抑制性和停船性等6种性能。船舶操纵性的优劣可通过实船试验测定的参数进行判别。例如,旋回试验判别船舶的回转性(图1);停船试验判别船舶的停船性(图2)。

航向稳定性(course stability)。是船舶在直线航行中因受外力(如风浪)的作用而偏离原航向,当外力消除后,不经过操纵就能逐渐稳定于新航向的性能。它是船舶的固有性能,严格来讲,不属于船舶操纵性范畴。航向稳定性良好的船舶,能降低推进功率的损失,提高船速。

保向性(course-keeping ability)。是船舶保持原航向的性能。即使船舶具有航向稳定性,若不对其进行操纵,一般也不具有保持航迹的性能。因此,保向性是操舵保持船舶直线运动的性能。

回转性(turning ability)。是操满舵使船舶作回转运动的性能。船舶靠离码头,避免触礁、碰撞,掉头操纵等都涉及船舶回转性。对航行于限制航道的船舶、港湾拖船和渡船等尤为重要。回转过程通常分为三个阶段,即转舵阶段、过渡阶段和定常旋回阶段。衡量回转性能好坏的主要有进距、横距、旋回初径、定常旋回直径和横倾角等参数。

初始回转性(initial turning ability)。是船舶对操中等舵角的反应能力,它是衡量船舶改变航向能力的性能。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,初始回转性好,反之则初始回转性差。

首摇抑制性(yaw checking ability)。是船舶操舵转向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。

停船性(stopping ability)。是船舶在任意前进速度时使用倒车使船舶停止(对水停止移动)的性能。一般分为两种情况:一种是从全速前进操全速后退直至对水停止移动,称为紧急停船性能(crash stopping ability);另一种是从港内速度操半速或慢速倒车直至对水停止移动,属于正常停船操纵。

为了给操船人员提供更多船舶操纵性,使船舶操纵性有关信息的内容和格式达成一致,1987年11月,国际海事组织大会通过了A601(15)决议,要求船舶配备引航卡、驾驶台操纵性图及船舶操纵手册3种形式的随船资料。引航卡(pilot card)是一种船长与引航员之间关于船舶操纵性能进行信息沟通的资料卡。驾驶台操纵性图(wheelhouse poster)是一种详细描述船舶旋回性和停船性的图表资料,置于驾驶台显著位置。船舶操纵手册(maneuvering booklet)是详细描述船舶实船操纵性试验结果的手册,它是重要的船舶资料之一。此外,国际海事组织对100米及以上的船舶操纵性标准提出了要求。例如,旋回圈的进距应不超过4.5倍船长,相应的旋回初径应不超过5.0倍船长;船舶全速倒车停船试验中的航迹进距不超过15倍船长。

图1 旋回试验轨迹图1 旋回试验轨迹

图2 停船试验轨迹图2 停船试验轨迹

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