您好!欢迎您光临船舶转心在引航实践中的重要运用_汕头港湾! 棋牌 I 论坛 I 企业建站 I

会员注册

I

本站搜索

I

收藏本站

当前位置:首页 >>>航海舵轮>>>船舶转心在引航实践中的重要运用
船舶转心在引航实践中的重要运用
发表日期:2010/4/17 18:33:00 出处:青年论坛 作者:锦州站 张曾华 发布人:pilots 已被访问 924
    惠州港是一个快速发展的油品类港口,2008年港口吞吐量达到3千万吨,2011年预计将达到7千万吨,当然这些数据与许多兄弟港口相比相去甚远,但是惠州港引航站在引航力量严重缺乏, 油品船舶作业相对危险等困难面前,引航站吴站长提出要狠抓年前一代引航员的培养,打造一批能完全胜任在超大型船舶,复杂气象条件下等困难的优秀引航员。引航这项事业在我国已跨过了两个世纪的历程,各位引航前辈在推进我国引航技术水平的前进做出了重要的贡献,今天,作为你们青年一代的引航员,承载着历史赋予的重要责任,承前启后,既吸纳着老一代引航前辈们的精湛技术,又需要在新世纪将引航技术水平进行不断地创新,不断地丰富,将引航技术水平提高到一个全新的艺术水准。我刚好赶上这样一个大好的学习机会。在这里把我平时学到的关于船舶转心这方面的知识与经验与大家共分享,共探讨,希望大家多多批评指正。
    船舶转心是指船舶作旋回运动时,船舶的回转中心。转心的位置是旋回中某瞬时的旋回中心至船舶首尾线垂线的垂足点,因此,转心又称为“瞬时转动中心”。转心处船舶的漂角为零,横移速度为零。我们也可以把船舶运动看作成一个保向斜航运动和静止绕转心的旋回运动的合运动。船舶转心是一个动态的点,在船舶无左右横倾时,对水运动速度V及船舶方型系数C将直接影响转心在船舶首尾线上移动快慢,当船舶对水前行时,船舶转心移至重心之前,速度V越大则转心前移得越多,反之亦然。对于总长(LOA)和吃水相同的船舶,方型系数C越大其转心前移的越多,而由于军舰的方型系数较小,转心前移的也就越少,越不利于船舶旋转,机动性差,因此需要在船尾并排安装多部推进器,这样一方面增加其推进动力,更重要的是为了增加其机动性能。船舶转心的使用价值表现为:当在离转心越远处对船舶施加外力,则船舶越容易旋转; 而在转心附近处对船舶施加外力,则船舶旋转效应很差,且越接近转心处,旋转效果越差,其作用效果越接近于船舶静止时在重心处施予外力时船舶的运动效果:只作保向斜航运动而不偏转。
 
一、船舶转心产生原理及变化规律
 
    船舶运动的同时推开其周围的流体,而周围的流体又来填充之前被船舶所占据的空间。当船舶相对于水向前运动时,紧贴船艏处的水在瞬时被加速起来(即水压力很大),当该水流速度达到与船速相同时,我们可把水看做是一个固态的与船舶融合在一起的一个整体,即无形中增加了船舶的虚拟质量或简称附加质量。而船尾处由于水流(伴流)速度已经被提起来了,即加速度很小,其水压力也就很小,因此其产生的附加质量就小的多。而静止情况下船舶转心随船舶重心变化而做同向变化,当船舶相对于水向前运动时,相当于船艏处增加了重量,重心前移,船舶转心也就自然无形中向前移动。至此,我们就可以得出以下转心变化规律的结论:船舶对水运动速度越快,其顶流的一面船舶受到的水压力也越大,产生的附加质量也就越大,重心就朝顶流面移动得更多,因此船舶转心也就朝顶流面移动更多。当船舶对水向前运动,则船舶转心移至重心之前,相对速度越快,则转心前移越多,船舶对水朝后运动时其原理也一样,船舶转心移至重心之后,且对水运动速度后退越快,船舶转心则后移的也越多。
    通常学术界在研究船舶转心时不考虑风压力的影响。其实风压力对船舶转心的变化也是具有一定影响的,由于空气密度远远小于水的密度,其所能产生的附加质量相比水就要小得多,因此研究转心变化规律时,对于重载商船(指机动船)就只需要考虑水流影响即可。
 
二、转心的运用实例
1拖轮协助船舶旋回掉头时转心的运用
    见图1,①至④为拖轮的四个作用点,既可拖也可顶,当船速对水朝前运动时,即SPD>0,当利用拖轮来控制船舶朝右转向时,我们来比较①至④四个作用点的旋回效果(朝右转向则图示中①和④为顶推点,②和③为拖拉点),由于船舶朝前运动,转心前移至接近船艏位置,③和④的作用力臂远大于①和②的作用力臂,因此③和④的作用效果远大于①和②的作用效果。而一般施加的拖力其效果仅为顶推力的70%左右,因此,我们很容易得出以上四点的旋回效果的大小顺序为④>③>①>②。。
图1 拖轮作用位置图
 
    在引言中我们提到转心的轨迹是一个保向斜航运动与旋转运动的合运动轨迹。①和②的作用点越接近转心点其作用效果越接近于船舶静止时在重心处的顶推效果,即无旋转效果,因此其容易导致整个船舶只保留斜航运动朝右正横前移动。根据笔者的经验,30万吨级满载油轮(VLCC),当SPD<1kt,其转心的利用价值就几乎不能体现了,即类似于静止状态。而对于速度达到一定值,在图1中,在③和④处施力会大大增加其旋转效果,易导致整个船舶朝左前方移动,因此当我们发现左前方水域受限或右舷受风流压影响时,应采取在①或②处施力。而当我们发现右正横附近水域受限或左舷受风流压影响时,应采取在③或④处施力而避免在①和②处施力。
2侧推及拖轮作用时转心对船速控制的要求
    在首侧推器操纵仪盘面上,我们经常发现标有“SPD<3kt”字样,意思是要使侧推器能有效发挥其侧推效果必须将船速控制在3节以下。其实道理很简单,我们在上一节提到当船速朝前时,转心位置接近船艏,速度越快则转心距首侧推距离越近,相当于静止时在重心附近施与一推力,其侧推作用效果自然就差。同时由于存在前进速度,侧推器横向排出流在船舶纵向伴流的冲击下减少其流压效果,此时侧推力也远不及静止时的侧推力大。
拖轮在船艏带缆协助转向,一般来说,应尽可能将大船船速SPD降至6kt以下,其原因有二:一方面,其原理与侧推器一样,拖轮的作用点在船艏,船速越快,转心向船首移动越多,转心点就越接近拖轮作用点,因此拖轮的作用效果就越差,另一方面拖轮必须保持正横方向的顶推使其随大船一起运动,这样也大大削减了其顶推力。从上面分析我们可以得出以下结论:船速越慢拖轮的顶推效果就越好。这一点也是许多船舶驾驶员在航海实践中也都应该深有体会,因此为发挥拖轮的最大效应而应对本船船速有所控制。
3转心对“尾找风”和“首迎流”的原理解析
    船舶后退时,当船尾来风则船尾将朝来风的方向偏转,直至船尾稳定在正对来风的方向上。
 
           
图2 “尾找风”风力图  
 
        
图3 “首迎流”风力图
 
    假定船舶左船尾受风,受风面船舶首尾受力均匀。见图2,将其风力F分解成船首、船尾两个等大同向力F1、F2。由于船舶后退,船舶转心后移至船尾约1/3L(L为船长)处,因此F1的作用力臂远大于F2的作用力臂,从而F1的旋转力矩也远大于F2的旋转力矩,因此船首向右旋转,即出现船尾迎风偏转,也就是我们所谓的“尾找风”。
   “首迎流”与“尾找风”的原理一样。当船舶向前航行时,发现船首将迎向来流方向偏转,即“首迎流”。见图3,我们现将流压力F分解成船舶首尾两个等大同向的分力F1和F2,当船舶向前航行时,转心位于船首约1/3L处,F2的作用力臂远大于F1的作用力臂,从而F2的旋转力矩远大于F1的旋转力矩。因此出现船首迎流偏转现象。
    “首迎流”与“尾找风”在实践中,既要避免又要加以利用,现以实例来说明
 
图示4 尾找风的避免与利用
 
    如图4所示,船舶在内档泊位离泊,由于受左船尾的来风,最初船舶后退速度较慢时,整个船舶将被吹向岸壁A区。由于船舶后退速度越快则“尾找风”越明显,因此此时我们应加速后退,则船舶开始受“尾找风”影响则船尾开始向左转向,逐步退出港池而不至于退向岸壁B区。在这个实例中我们利用了“尾找风”的作用而安全的退出港池,但运用时必须要加速后退,才能让“尾找风”充分发挥其作用,否则有可能退至岸壁A和B交汇区,则成为一个困局。但如果右船尾来风则因注意尽量避免“尾找风”的影响,应慢速后退,当然退速过慢则可能出现船舶被风吹向码头,要加以注意。
 
4船舶在弯道中避让渔船时转心的运用
    对于在航道或狭水道中航行时遇到如图5的所示情况,小渔船停泊在航道弯道处的水域中央,船头朝右,而弯道左边是浅水区,小渔船与浅水区之间的可用水域十分狭窄。此时我们应如何既安全让清小渔船又不至于冲入浅滩或船尾甩向航道外呢?首先我们要选择从小渔船的船尾处绕航,但要注意是否撒有渔网,其次要提前降速,甚至停车淌航,当船头驶过小渔船,并过1/3L船首时,即立即施予一定的向右的舵角并用慢车右转。而如果最初把定直航至船尾驶过小渔船再向右转,就可能发生船舶因前冲过快而来不及右转就驶入前方浅水处导致搁浅。另一方面,如果船首1/3L过小渔船时就施与大舵角及用快车,船尾将会直接甩出航道外导致搁浅。解析原因:在本案例中转心处于距船首约1/3L处,因此当小渔船过1/3L位置就应立即向右转,船尾将向左甩,不至于触碰小渔船,而大舶将紧贴着小渔船绕其航行,又不至于冲入前方浅滩。因此在距船艏1/3L处就右转向的避让效果比船尾驶过小渔船之后再向右转更安全。同时,由于前进时船舶转心前移,船尾向左甩出的距离将远远超过船首右转的距离,所谓“首动一尺,尾动一丈”就是这个道理,因此右转时应施与小舵角及慢车方可保证船尾的安全。对于超大型船舶,由于其船长较大,船尾向外甩开的距离比一般尺度的船舶大的多,因此在航道及狭水道航行时应特别引起注意。
 
 
    我们在船舶操纵实践中还能发现许多地方蕴藏着船舶转心的重要运用。例如对于尾机型船舶,在驾驶台前左舷系带拖轮(即船中与船尾的中间附近位置),假设船舶后退在无外力作用下船艏不偏转,则当船舶后退,拖轮施加拖力时,我们会发现船艏转向会随着船舶后退的快慢而发生变化,最初船艏向右偏转,随着后退速度加快,船艏又向左偏转。我们也同样可以用转心来解释。后退速度慢时,船舶转心位于拖轮作用点之前,船艏自然向右偏转,随着后退速度加快,船舶转心也相应后退至拖轮作用点之后,因此就出现船艏向左偏转。可见,操船实践中船舶驾驶员掌握好船舶转心的原理和影响因素,合理地分析船舶偏转现象,及时用车、舵、拖轮或侧推器给予配合,对于船舶的安全航行具有十分重要的指导意义。船舶驾驶员在船舶靠离泊、掉头和避碰的过程中巧妙的利用转心的变化规律,能使使船舶操纵变得更便捷、航行更安全。

 

双击自动滚屏 【打印本页】 【关闭窗口

上篇文章:浅析年轻引航员引航安全

下篇文章:引航业与竞争机制------二者可和谐共存吗?

 相关评论:



ttm
(2011/10/6 21:39:00) [58.41.94.]

实际上不是这样。

 发表评论:共有 1 条评论

身份选择:会员 游客(游客不需要输入密码)
用 户 名: 密 码:
评论内容:
(最多评论字数:500)

汕头港湾(二站) | 设为首页 | 加入收藏 | 联系我们 | 进入管理 | 关于站长 | 本站搜索

联系电话:491341756 联系人:常青树

琼icp备09005167