风对船舶操纵的影响

第二节风对船舶操纵性的影响一、风动力及其转船力矩Ma（一）风动力三要素1、大小：Fa=g/2aCaVa²(Aacos²+Basin²)Ca随的变化特点：首尾受风时，Ca最小；风舷角为30°-40°和140°-160°时，Ca达极大值；正横受风时，Ca较小。2、方向：随而增大，在40°-140°区间内时，约在80°-100°之间3、作用点：随增大，N自船首部逐渐移向尾部。a/L在0.2-0.7范围内成直线增大。VaFaFa’Fa’’FayFaxNGa（二）风动力转船力矩Ma=g/2aCNa(Aacos²+Basin²)Va²LMa=Fasin(lG-a)FaFa’Fa’’GNLalG船首固定时：Ma=Fasina船尾固定时：Ma=Fasin(L-a)Ma二、水动力及其转船力矩Rw=g/2wCwVw²LwdMw=g/2wCNwVw²LwdCw、CNw、aw、与流舷角和水深/吃水之间的关系：•Cw随的增大而由小到大，再由大到小；=90°左右时Cw达最大值。Cw随水深/吃水的下降而增大。•船首顺流转，=0°~80°时，CNw由小到大，再由大到小，当=40°左右时CNw达最大值；船首逆流转，=90°~160°时，|CNw|由小到大，再由大到小，当=140°左右时|CNw|达最大值。CNw随水深/吃水下降而增大。•aw/L随的增大而增大，范围为0.25~0.75.•约为90°左右。RwRw’Rw’’RwyRaxWGVwMw三、风致偏转（一）风致偏转规律船舶偏转方向由风动力作用点、水动力作用点和重心三者间关系确定。1、船舶静止中受风向下风漂移NW转向横风GFaRw•船舶尾迎风并向下风漂移；•船舶首迎风并向下风漂移；•船舶趋向横风状态并向下风漂移。2、船舶前进中受风空船、慢速、尾倾、首受风面积大时顺风偏WGFaRwNWGFaRwNNWGFaRw满载、快速、尾受风面积大时逆风偏尾部受风逆风偏3、船舶倒退中受风NWGFaRw尾迎风尾迎风NWFaRwG“尾找风”（二）船舶风中保向界限定义：船舶前进中受风时船首偏转，需压舵保向，那么当船舶在某一相对风舷角下，能否保向的相对风速与船速的比值为保向界限。保向界限的大小取决于相对风速、相对风向和船速。从试验测得某油船在强风中压舵角分别为15°和35°时的可保向界限曲线中可得到下列结论：•风舷角=60°~120°时，可保向范围小；风速达9~10倍时，满舵亦无法操舵保向，船首呈极强的逆风偏转。•船舶首尾受风时，可保向范围扩大，操舵保向性变好。•船首偏顶风或顶风时的保向性较船尾偏顺风或顺风时为好。•强风中船舶保向性随风速Va的减小而提高，随船速的减小而下降，增大压舵角可提高保向性。不同船速、风舷角情况下，船舶可保向的极限风速：Vam/s可保向范围不可保向范围403020100246810KnVLCC压舵15°压舵35°2019/12/159正横受风时，船速、压舵角、可保向极限风速关系船速压舵角可保向极限风速（级）船速压舵角可保向极限风速（级）615°6415°535°9~1035°7~8四、风致漂移（一）风压差a=arctgVT’/Vs’VxVaXYVoVT’VwVsVs’a（二）漂移速度1、船舶静止中的漂移速度Fa=gaCaBaVa²/2Rw=gwCwBwVT²/2Fa=RwVaFaGVTRwVwVT=aCaBa/wCwBwVaK=aCa/wCwVT=KBa/BwVaK=0.038~0.041VLCC:空载Ba/Bw1.8,VT1/20Va满载Ba/Bw0.8,VT1/30Va2、船舶航行中漂移速度Vy’=Vye=KBa/BweVa-0.14Vs’-0.14Vs’•当正横相对风速Va增大，漂移速度Vy’增大；•当Ba/Bw增大时，漂移速度Vy’增大；•当Vs增大时，Vw、Rw随之增大，漂移速度Vy’减小；Fa=Rw时，船舶以Vy作匀速横移；•船舶在风中航行时a的变化随Vy’变化，Vy’大a亦大，Vy’小a亦小。