船舶操纵和避碰规则.ppt课件.ppt
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1、船舶操纵和避碰规则 主讲:苏维顺 厦门海事局 一、船舶操纵性能 1.推进系统介绍 ?推进系统由以下部分组成 ?主机 ?调速器 ?换向装置 ?传动轴 ?螺旋桨 ?螺旋桨种类: ?定距桨FPP ?可变螺距桨CPP 一、船舶操纵性能 定距桨与可变螺距螺旋桨对比 项目 定距桨FPP 可变螺距CPP 结构 换向 倒车推力 简单 慢 复杂 快 较进车差别大 与进车差别不大 装配船型 大、中、小型 中、小型船 一、船舶操纵性能 2.船舶操纵性 (1)船舶操纵性 船舶能保持或改变航向、航速和位置的性能称为船舶操纵性。 操纵性包括航向稳定性、回转性、转首性等。 (2)航向稳定性 保持原来航向的能力,称为航向稳定
2、性。 (3)回转性和转首性 回转性是指船舶经操舵后,船舶改变原航向作圆弧运动的性能。 转首性指船舶回转初期对舵的反应能力。 一、船舶操纵性能 3.冲程 船舶停船或倒车后,船舶沿原航向惯性前移的最大距离,称为冲程。 一、船舶操纵性能 停车冲程 表中C为减速时间常数(船舶停车后船速每递减1/2所需时间) ?排水量(t) C(min) 排水量(t) C(min) 排水量(t) C(min) 1000 3000 6000 10000 15000 21000 28000 1 2 3 4 5 6 7 36000 45000 55000 66000 78000 91000 105000 8 9 10 11
3、12 13 14 120000 136000 152000 171000 190000 210000 15 16 17 18 19 20 一、船舶操纵性能 倒车冲程 万吨级船舶 68L 5万吨级油轮 811L 10万吨级油轮 1013L 1520万吨油轮 1316L ?4.舵力与转船力矩 (1)舵力及其影响因素 舵的水动力在垂直于舵叶剖面中心线的法向分力称为舵力。 影响舵力的主要因素:舵叶面积、船速和舵角。 舵叶面积、船速和舵角越大,舵力越大,船舶的操纵性越好。 舵力的大小与船速的平方成正比。 (2)转船力矩 舵力对船舶重心G之矩称为转船力矩。 (3)舵角极限 钢质海船机械舵角的极限是35 一
4、、船舶操纵性能 5.船舶回转圈及其几何要素 (1)回转圈 在转舵后,船舶重心的运动轨迹曲线称为回转圈。 (2)回转圈几何要素 偏距Kk 进距Ad 横距Tr 旋回初径DT 回转直径D 相对回转直径D/L 一、船舶操纵性能 (3)回转产生横倾及减速 ?横倾:回转过程中船舶会出现横倾现象,其规律是:先内倾,后外倾。 ?减速:回转时船速将大幅下降,旋回中船速下降与相对旋回初径DT/L密切相关, DT/L越小,旋回性能越好,降速越明显。实船和船模试验结果表明,当DT/L=3时可降速40%-50% 一、船舶操纵性能 (4)影响回转圈大小的因素 ?方形系数Cb:船型肥大Cb大,旋回性好。 ?吃水:吃水大旋回
5、性差 ?吃水差:增加尾倾,旋回性变差 一、船舶操纵性能 纵 距 (5)不同类型船舶的旋回性能 满载大型油轮 瘦削型船 集装箱 浅吃水、空载船 横距 ?船舶变速对旋回圈的影响 二、环境因素对操船的影响 1.风 船舶操纵中受风的影响 ?使船的航速增加或减少 ?与重心形成的风压力矩使船发生偏转 ?风压倾倒力矩使船舶倾斜 二、环境因素对操船的影响 风力 风力可由下式表示: ?9. 822?Aacos?BasinFa?aCava2?2?二、环境因素对操船的影响 风力矩 风压与力臂的乘积。 风对船舶操纵的影响 ?在风力矩的作用下船将发生偏转。 ?在风压的作用下,船将向下风漂移 ?二、环境因素对操船的影响
6、2.流 ?水动力及其转船力矩 水动力由下式表示: 9 .8 F?CvLd2 转船力矩:水动力与力臂的乘积 ww?w?w2?二、环境因素对操船的影响 ?流对船速和舵效的影响 船速:航速与流速的矢量之和 舵效:可以等效认为顶流时舵效较顺流时为好 旋回:顺流旋回,其最大纵距、旋回直径较静水中大。顶流则相反 二、环境因素对操船的影响 受流影响的航道 江河中航道由于地形与水深的不同,水流的流速与方向因地而异。弯曲地段,凹岸的一边水深流急,凸岸的一边水浅流缓,不论涨落流,水流都向凹岸推压。直航道的中央,水深流急,岸边则水浅流缓。 ? 凹岸 3 排斥 凸岸 吸引 二、环境因素对操船的影响 3.浅水效应 当H
7、/d2时,(水深与吃水之比)即产生明显的浅水效应。此时可发现船首水花声减小,船尾出现明显的追迹浪,车叶打出泥浆水,以及船体振动等。当H/d1.5时,这种增加倍率将急剧增大。 将出现船体下沉,纵倾增大,阻力增加,螺旋桨负荷增加,推进效率下降,因而使船速下降。 二、环境因素对操船的影响 ?浅水对操纵性与旋回性的影响 舵力下降 旋回性下降 航向稳定性提高 冲程减小 二、环境因素对操船的影响 4.岸吸与岸推 岸吸:船在狭窄航道的一侧与陆岸平行航行时,船体与岸壁之间流速增大,形成低压区。螺旋桨盘面吸入流与排出流的作用,靠岸的一边前面的水来不及补充,水位下降其压力较外舷低,产生岸吸现象 岸推:船前进时推水
8、向左右两侧,靠岸一侧受岸壁阻挡,扩散不开,形成高水位;另一侧水流扩散快水位较低,造成船首向外偏的现象。 二、环境因素对操船的影响 岸吸与岸推正好形成一个力偶,结果使船首转向航道中央,而船尾迅速向岸边吸拢。 越靠近岸边,水深越浅,航道越狭窄,航速越快,船体越肥胖的船型,岸吸与岸推形象越明显。 二、环境因素对操船的影响 5.船间的相互作用 ?两船平行接近时引起的现象 ?波荡:处于他船行波不同位置而受到向前加速和向后减速的作用 ?转头:当船首向与他船散波方向存在夹角时,受波峰波谷不同方向的作用力,其结果产生了使船转头的力矩 增速 减速 波峰 波峰 波峰 波峰 二、环境因素对操船的影响 ?水位升高 吸
9、引与排斥:前进中的船舶,首尾处于水位升高,压力增高从而给靠近的他船以排斥作用;而船中部分水位下降,压力降低,则给靠近的船舶以吸引作用。 水位升高 水位降低 二、环境因素对操船的影响 ?船间相互作用的影响因素 两船间距:两船间距越大,约与横距的4次方成反比;船间作用力矩与两船横距的3方成反比。一般说来,当横距小于两船之和时就会长生这种作用,当横距小于两船之和的一半时,则相互作用明显增加。 船速:船速越大,则兴波越激烈,相互作用越明显船间作用力和力矩约与船速平方成正比。 两船作用时间长短:如对遇时间较短而追越相互作用时间较长(尤其两船的速度差小,作用更加明显。 大小相差较大的两船并航时,较小的船受
10、到的影响较大。 在较浅的受限水域中航行时,相互作用比广阔的深水域中明显。 二、环境因素对操船的影响 ?追越中两船的相互作用 B B B A 位1 A 位2 A 位3 B B A 位4 A 位5 二、环境因素对操船的影响 两船间相互作用的回转力矩达最大值时,比满舵旋回35度回转力矩大得多。因此在浅窄航道追越中,为减轻、避免船间的相互作用,应注意增大两船的横距、降低船速以确保安全。 距离的选择 ?深水:至少大船的一倍船长,最好两船长之和距离以上。 ?港内:至少大船的一倍船宽,最好两船中大船的船长之间隔。 ?二、环境因素对操船的影响 6.航道富余水深 ?富余水深的的确定及富余水深应考虑的因素 ?前进
11、中的船体下沉量 ?因波浪引起的摇荡、横摇、纵摇和垂荡使吃水增加。 ?海图水深的测量误差 ?水位的变化量 ?为安全操船应考虑的因素 二、环境因素对操船的影响 ?确定富余水深的实例 欧洲引水协会(EMPA),对进出阿母斯特丹等港口的船舶,建议采用如下的富余水深。 VLCC 水域水域 大型船大型船 吃水的吃水的20 吃水的吃水的15 外海航道外海航道 吃水的吃水的15 吃水的吃水的10 港内航道港内航道 吃水的吃水的10 吃水的吃水的5 港内港内 马六甲海峡、新加坡海峡对吃水15M以上的船舶及DW15万吨的以上的船舶过境时,规定了至少保持3。5M富余水深。 日本濑户内海主要港口规定富余水深为1050
12、CM。 三、港作拖轮及其运用 1.港作拖轮的种类及其特性 ?种类 1)可变螺距推进器(CONTROLLABLE PITCH PROPELLER) 三、港作拖轮及其运用 1.港作拖轮的种类及其特性 ?种类 2)平旋推进器(VOITCH-SCHNEIDER PROPELLER) 三、港作拖轮及其运用 1.港作拖轮的种类及其特性 ?种类 3)Z型传动推进器 三、港作拖轮及其运用 1.港作拖轮的种类及其特性 ?种类 4)固定螺距推进器(FIXED PITCH PROPELLER) 三、港作拖轮及其运用 港作拖轮的特性 1)VSP型的拖力要比CPP型稍差,但机动性能良好,横向牵引力可达到直向的45%左右
13、,可正横向方向进车。 2)CPP型前进推力很大,但后退拉力和运动性能稍差。另外,CPP型拖轮的拖力受波浪的影响很大,有时可降至一半;而VSP和Z型拖轮因耐波性能好,故波浪对其拖力影响甚微。 3)Z型采用的是360度旋转式螺旋桨,牵引力很大且操纵性能也佳,可向任意方向提供强有力的推力。 ?三、港作拖轮及其运用 2.运用拖力的方式及带缆 ?吊拖(LEADING AHEAD): 一般情况下应使拖缆的俯角小于15度,即拖缆长度应大于被拖船拖缆出口至水面高度的4倍,不小于45M。实际上一般取拖缆长度为拖轮长的2倍左右。 L 2L 三、港作拖轮及其运用 2.运用拖力的方式及带缆 ?顶推(PUSHING):
14、 顶推的带缆方式有单首缆、双首缆和紧绑三种。 三、港作拖轮及其运用 2.运用拖力的方式及带缆 ?旁拖(TOWING ALONGSIDE): 三、港作拖轮及其运用 3.所需拖轮的总功率和数量 拖轮所需的最大功率的条件包括两项要求:一是克服推船入泊的水阻力;二是克服推船入泊的横风流的影响,拖轮应提供的总推力可用下式计算: 1212P?w?Cyw?Lw?d?(uy?vc)?a?Cya?Ba?va22船舶横向水阻力 横向风压阻力 三、港作拖轮及其运用 所需拖轮马力的简易估算方法: 总的拖轮马力=船舶载重吨X10% 四、锚与锚泊 1.锚的用途 ?锚泊 ?港内用锚助操 1)抑制船速 2)控制船身横向移动
15、3)协助调头 4)稳住船首 ?应急操纵上的使用 1)避免碰撞、触礁、上滩 2)保证狭水道航行安全时使用 3)海上漂滞使用 4)系泊时缓和船体受外力的摇动 5)搁浅后固定船体以及协助脱浅 四、锚与锚泊 2.锚抓力与出链长度 根据试验,当底质为泥沙时,锚的抓力于链长、水深的关系如下表 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 出链长度/水深 0.66 1.01 1.39 1.74 2.09 抓力/锚在空气中的重量 四、锚与锚泊 单锚泊抓力 单锚泊时的锚抓力可用下式表达: P=PPcwwc 锚的种类 AC-14型 霍尔锚 斯贝克锚 波尔锚 通常锚泊时抓力系数 4 46 711 711 ?链的抓力系数
16、砂底0.75 泥底0.6 T0 四、锚与锚泊 l y s 单锚泊出链长度 2T(1)悬垂链长S; S?Y (Y?W) T0?awaL?(2)卧底链长L; ?cWc T?w2TY (Y?WW(3)出链长度Lc为 + 0c0aacc0)c四、锚与锚泊 经验公式: (1)当风速为20M/S时,出链长度为: Lc?3H?90 m (2)当风速为30M/S时,出链长度为: Lc?4H?145m四、锚与锚泊 3.港内锚地锚泊所需水域 单锚泊旋回半径R=船长L+实际出链长度Lc 船间最小安全距离 D=L2+2LC2 船间距 LC2 L2 六、避碰规则 1.海上避碰规则概述 ?1972年10月,IMCO在伦敦
17、召开修订1960年规则的大会,签署了1972年国际海上避碰规则公约,将避碰规则作为该公约的附件。该公约及其附件于1977年7月15日生效 ?1981修正案 ?1987修正案 ?1991修正案 ?1993修正案 ?2003修正案 六、避碰规则 中国与国际海上避碰规则 1957年接受1948年规则,但对国际海上避碰有关非机动船舶的规定作了保留,并于1958年8月16日颁布中华人民共和国非机动船海上安全航行暂行规则同样对60、72年规则作了相同的保留。 ?六、避碰规则 国际海上避碰规则的内容概要 1972年国际海上避碰分为五章38条和四个附录其内容结构为: ?六、避碰规则 2.适用范围适用范围App
18、lication ?适用的水域“连接于公海并可供海船航行的一切水域”。两个条件必须同时具备: 1)公海和连接于公海,2)可供海船航行。 ?适用的对象(船舶) 在规则适用水域中的一切船舶,一切船舶包括在航与不在航,包括不论战时还是和平时期的军用舰船、不论是否正在执行公务的政府公务船、在水面上漂浮的潜水艇及位于水面上的水上飞机。 六、避碰规则 3.一般定义 ?船舶:凡是用作或者能够用作水上运输工具,即能够装载人或物的一切船筏,不论其种类、大小、形态、用途、是否有适航条件,是否处于排水状态、是否处于锚泊、系岸或搁浅状态等,均属于船舶。 ?机动船:凡是使用任何类型机器推进的(除装有机器而不使用的驶帆船
19、外),都属于机动船。 ?帆船:指单纯用帆作为动力行驶的船。 ?从事捕鱼的船舶:一般只要同时满足如下的两个条件 ? 正在从事捕鱼作业。 ?作业时所使用的渔具使其操纵能力受到限制。 六、避碰规则 ? 失去控制的船舶:指由于某种异常的情况不能按照规则各条要求进行正常操纵(改向、改速)因而不能给他船让路的船 操纵能力受到限制的船舶:指由于工作性质,使其按本规则条款的要求进行操纵的能力受到限制,因而不能给他船让路的船舶。 限于吃水的船舶 吃水与可航水域的水深和宽度的关系 偏离所驶航向的能力 是一艘机动船 六、避碰规则 ?在航:指不在锚泊、系岸或搁浅。 互见:只有一船能自他船以视觉看到时,才应认为两船是在
20、互见中。 六、避碰规则 4.了望Look-out(第五条) ?条款内容 每一船在任何时候都应使用视觉、听觉以及适合当时环每一船在任何时候都应使用视觉、听觉以及适合当时环境和情况的一切有效手段保持正规的了望,以便对局境和情况的一切有效手段保持正规的了望,以便对局面和碰撞危险作出充分的估计。面和碰撞危险作出充分的估计。 ?条款解释 ?了望条款的适用范围 ?任何船舶: ?任何时候: ?任何能见度情况: ?了望的手段:视觉、听觉、一切有效的手段 六、避碰规则 ?正规了望 配备足够的、称职的了望人员; 了望人员应选择适当的了望位置以求最佳的了望效果; 应使用适合当时环境和情况的一切有效手段; 了望人员应
21、保持连续的、不间断的观察; 了望时应认真、全面、细致地对船舶周围情况及本船情况进行系统、全方位、科学的观察和鉴别。 六、避碰规则 5.安全航速 条款内容条款内容 每一船在任何时候都应用安全航速行驶,以便能采取适当而有效的行动避免碰撞,并能在适合当每一船在任何时候都应用安全航速行驶,以便能采取适当而有效的行动避免碰撞,并能在适合当时环境和情况的距离以内把船停住。在决定安全航速时,考虑的因素中应包括下列各点:时环境和情况的距离以内把船停住。在决定安全航速时,考虑的因素中应包括下列各点: 1.对所有船舶:对所有船舶: (1)能见度情况;能见度情况; (2)通航密度,包括渔船或者任何其他船舶的密集程度
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