操纵第四章

国家级精品课程《船舶操纵》第四章港内操纵上海海事职业技术学院王忠一、系泊设施（一）普通泊位为船舶停泊专门设的水域为普通泊位：岸壁式码头、桩基码头、分离墩基码头、浮码头和系船浮筒（二）海上泊位是专用于装卸油品的码头1、系船敦式的海上泊位2、系船浮筒式的海上泊位（1）单点系泊方式（2）多点系泊方式第一节系泊设施及系缆第四章港内操纵二、系缆（一）系缆的名称和作用第四章港内操纵（二）缆的绞收1、绞收船首横缆2、绞收船首尾缆调整船舶位置（三）系缆与舵的配合运用第四章港内操纵（四）船有进退运动时，系缆的作用（五）用缆注意事项1、靠泊掌握出缆先后次序，应根据当时风、流和靠泊方式来确定。顶流吹开风第四章港内操纵2、单绑根据风、流情况确定单绑所需留的缆逆流或顶风顺流或顺风3、离泊时使用首尾倒缆注意事项（1）强度应足够；（2）应使首、尾倒缆缓缓受力并一次吃紧；（3）收尾倒缆时应迅速。4、停泊用缆注意事项（1）各缆受力要均匀；（2）防止摩擦（3）角度要适宜（4）试车前应检查缆，使各缆受力均匀；（5）系缆在桩上要挽牢。第四章港内操纵一、拖船的种类及其特性（一）拖船种类1、Z型传动螺旋桨拖船(ZP型）2、平旋螺旋桨拖船（VSP）3、可变螺距螺旋桨拖船（CPP)4、普通固定螺距螺旋桨拖船（FPP)(二）拖船性能1、一般性能及尺度主机功率大、尺度小、L/B=3.2-4.2、GM0.75m2、拖船拖力（1）标准拖力拖船拖力，以系桩全速试验测定的拖力，又称系桩推力。第二节港作拖船的运用第四章港内操纵（2）拖航中的拖力定速拖航中，拖船对被拖船的拖力：拖速增大，拖力降低。拖船主机常用输出平均为最大连续输出功率的75%，输出功率为最大连续输出功率的80%以上时，工作时间为30%-50%。因此，计算拖船实际拖力时可按最大连续输出功率的80%。3、拖船的操纵性推进方式特性CPP型VSP型ZP型回转性劣优优主机操作可控制推力大小可控制推力大小和方向可控制推力大小和方向启、制动性能良优优第四章港内操纵各种港拖船的性能比较拖船种类性能ZPVSPCPPFPP舵设备无无导流管、舵普通舵柴油机中高速中速中速齿轮变速、低速中速齿轮变速、低速换向装置无无无有变速控制快快稍快快回转性可原地掉头可原地掉头回转直径稍大回转性差横移性能可以可以可以不可正车时（每75.5kW主机功率给出）(t)1.500.951.351.00倒车/正车0.90.90.60.8二、运用拖船的方式与带缆（一）吊拖拖缆俯角应小，一般小于15°，即拖缆长度应大于被拖船拖缆出口至水面高度的4倍；拖缆不应少于45m。实际拖缆长度为拖船长度的2倍。第四章港内操纵（二）顶推（三）傍拖第四章港内操纵（四）作舵船用（五）组合拖曳第四章港内操纵三、拖轮的配置根据辅助任务确定拖带和拖船类型拖船任务宜采取的拖带方式宜选用的拖船类型使本船前进或后退吊拖，傍拖ZP、VSP、CPP使本船横向移动吊拖，顶推ZP、VSP、CPP使本船掉头顶推，吊拖，作舵船ZP、VSP使本船制动尾吊拖，傍拖ZP、VSP第四章港内操纵四、拖轮作用下的船舶（被拖船）运动（一）单拖轮顶推或吊拖时被拖船的运动被拖船的运动是边横移，边回转。顶（拖）首时，其转心P约在距船尾1/3船长处；顶（拖）船尾时，其转心P约在距船首1/3船长处。转心距重心的距离GP可由下式估算：GP=(0.35L)2/GC式中：L为船长；GC为拖力作用点到重心的距离。（二）本船低速直进时拖轮顶尾与拖首时的运动比较1、水域足够，需加速回转时应采用顶尾方式；2、水道较窄不允许向外侧过多摆出时，则采用拖首方式较为有利。第四章港内操纵（三）拖轮斜向拖曳大船的首与尾1、单拖轮斜向拖曳船舶一端时本船斜航运动将拖轮拖力T分解成前进力T1和横向力T2。T1使船前进并形成转船力矩；T2使船横移并形成转船力矩。由于船舶横向虚质量较大，横移阻力较高，所以单拖轮斜拖静止中的本船一端时，本船该端在缓慢转向拖轮的同时，将沿较拖力方向更靠近首尾线的某一方向斜航。本船向拖轮所在一舷转头的回转力矩为：M=TSinb－TCosa2、双拖轮同时以相等的拖力、角度同向拖本船首尾这种情况大致相当于单拖轮拖首与单拖轮拖尾的叠加。其结论是：拖力角大于斜航漂角。第四章港内操纵五、拖轮助操的极限条件（一）本船航行中拖轮协助转头的极限航速经验表明：前进中本船的拖轮效果的极限速度一般为5~6节；当本船后退中拖轮顶尾时，类似情况不仅会出现，航速甚至会变得更低。（二）拖轮全速倒车使本船制动的极限速度经验表明，本船航速达到6kn或6kn以上时，拖轮采用全速倒车使本船制动将会造成危险的后果。第四章港内操纵（三）拖轮协助本船转向时的保位极限速度经验表明，为使拖轮在协助本船转向中保位，即拖轮与本船之间较好地保持其相对位置，本船在船速控制上应注意以下两点：1、拖轮顶推运动船舶的前端时，本船船速需控制在3kn以下；2、拖轮经拖钩拖带运动船舶后端时，本船船速需控制在5kn以下。若不能满足上述条件，便会出现拖轮难于保位的问题。尤其在第二种情况下，还会产生横拖拖轮的危险局面。操船者必须明确，拖轮仅仅是船舶处于静浮或低速运动状态下的强有力的助操设备，拖轮的助操作用将因船速的提高而降低，甚而丧失殆尽。第四章港内操纵六、使用拖轮的几种常见情况（一）协助大船港内掉头。（二）吹开风较大时协助大船靠拢码头。（三）吹拢风较大时协助大船离泊。（四）吹拢风较大时提尾协助靠泊。（五）协助大船过急湾。（六）拖无动力船。第四章港内操纵七、所需拖船总功率及艘数根据船舶的排水量、水域条件和系泊方法确定经验算式：（一）普通万吨船所需拖轮总功率的经验估算式为：（DWT）×10%（ps）或（DWT）×7.4%（KW）或（GT）×15%（ps）或（GT）×11%（KW）（二）对VLCC1、满载时为：（DWT）×5%（ps）或（DWT）×3.68%（KW）2、空载时为：（DWT）×7%（ps）或（DWT）×5.15%（KW）第四章港内操纵八、使用拖轮协助操纵时的注意事项（一）严防横拖倒拖1、横拖：在拖船拖带本船时，由于拖缆对拖船的拉力和拖船本身的推力的合力与拖船首尾面垂直时而出现的拖船被横拖的现象。第四章港内操纵2、倒拖：在拖船拖带本船时，由于本船动车产生大幅度的前冲或后退，拖船被倒拖，拖船在拖缆的拉力和倒行中所受的水动力的合力作用下，很快接近本船的现象。第四章港内操纵（二）拖船必须良好就位1、充分拖船协助作用关键是灵活地控制拖力的作用点和方向第四章港内操纵2、采取最有利的拖带方式（1）需获最大转船力矩，拖船远离被拖船重心横顶或横拖；（2）需取得适当横移力，拖船就位于被拖船同一舷，使拖力前后对称；（3）需帮助被拖船提高舵效；（4）需控制被拖船进退。（1）（2）（3）（4）第四章港内操纵（三）拖缆必须有足够的强度，采用∞字挽桩，而不宜将琵琶头直接套在缆桩上，以便随时解缆。（四）按照拖带常规，协调好拖缆系带、挽桩、起拖、加速、减速等环节，并保持本船与拖轮的有效通信联系。第四章港内操纵一、掉头地点及掉头时机的选择（一）掉头地点1、障碍物少，水流平缓，航道宽广。2、水域狭窄，船舶密集，情况复杂的港口，应在指定的掉头区。3、根据泊位附近的航道、水流及本船操纵性，掌握掉头时机。4、在潮流河段或港，应选潮流流速较缓时。5、在大风浪中，应避免船舶转致横浪时遇大浪。第三节港内掉头第四章港内操纵（二）掉头时机及水域1、先使船舶降速，而后提高主机转速，满舵向右调头约需直径为3倍船长的圆形水域；2、如可使用一艘拖轮，则约需直径为2倍船长的圆形水域；3、利用顺流抛锚条件自力向右调头约需直径为2倍船长的圆形水域；4、完全使用拖轮调头时（二艘或二艘以上），约需直径为1.5倍船长的圆形水域。第四章港内操纵三、掉头方向的选择（一）根据船、桨、舵效应横向力的综合作用方向选择掉头方向。1、单螺旋桨船掉头（1）连续正车旋回掉头时，应朝回转圈直径较小一舷掉头（2）正倒车掉头时，右旋式螺旋桨船应向右舷掉头2、双螺旋桨船掉头外旋式双螺旋桨船可朝任一舷掉头（二）根据航道中的水流情况选择掉头方向1、顺流航行船舶掉头时，应由主流向缓流掉头2、逆流航行船舶掉头且下水航行时，应由缓流向主流掉头第四章港内操纵第四章港内操纵•在较平直的宽阔河段中，顺流船由主流朝缓流掉头；逆流船由缓流朝主流掉头•在航道弯曲度不大，且航道宽度比回转圈直径大很多时，上水航行船应由陡岸朝主流掉头；下水船可由主流朝陡岸掉头•在航道弯曲度较大，且航道宽度小于回转圈直径时，上、下水航行船均应由陡岸朝浅水岸掉头（三）在有侧风作用时掉头方向的选择1、风致偏转主要受风致偏转和漂移影响，使船舶在整个掉头过程中，随着风舷角的变化，有助转、碍转和无影响三种情况。但掉头方向不同，出现三种情况先后顺序不同，因此实际掉头效果也不同。第四章港内操纵逆风掉头顺风掉头1、风致偏转第四章港内操纵2、风致漂移D’DDD’第四章港内操纵结论：•船舶在侧风中，一般采用逆风掉头较为安全。•当水动力作用点在风动力作用点之后，顺风转船力矩与螺旋桨斜流效应横向力顺风转船力矩之和大于或等于舵压力逆风转船力矩时，船舶逆风掉头掉不过来。•当侧风来自船首，宜采用顺风转并使用倒车后退“尾找风”的原理掉头。•当侧风来自船尾，采用抛锚逆风掉头。•风、流和船、桨、舵效应横向力同时存在，应抓住主要矛盾，风、流小时，主要考虑船、桨、舵效应横向力影响。•船舶空载及风力大时，主要考虑风动力。•船舶满载及流强时，主要考虑水动力。第四章港内操纵四、常用掉头操纵方法（一）连续正车回转掉头1、条件：航道宽度大于回转圈初径2、特点：操作简便，需时最短第四章港内操纵（二）正、倒车掉头1、条件：强风中，船首部受风面积大，航道狭窄2、特点：所需掉头水域小3、注意：充分利用船、桨、舵效应横向力第四章港内操纵（三）抛锚掉头条件：航道宽度明显不足，采用上述两种掉头操纵方法有困难。第四章港内操纵无流水域抛锚掉头第四章港内操纵（四）鸳鸯车掉头1、条件：双螺旋桨船可在任何水域使用。常在航道狭窄水域用。2、特点：回转圈初径较小，如用车得当，船舶可原地回转掉头，但掉头时间较长。第四章港内操纵（五）利用流力掉头掉头船舶利用航道内流速、流向分布上的差异进行掉头。（六）利用码头系缆掉头1、离码头利用系缆掉头2、航行中驶向码头利用系缆掉头第四章港内操纵（七）拖船协助掉头1、条件：大、中型船舶在狭窄水域掉头（1）顶流拖首掉头特点：减少流压漂移、便于控制船位、缩小掉头所需水域第四章港内操纵第四章港内操纵（2）拖尾掉头常用于静水港第四章港内操纵（3）拖船顶船首掉头是船舶由顺流掉向逆流时，用拖船顶推船首协助掉头方法。（4）拖船拖首顶尾掉头用于船舶顺流离浮筒掉头操纵，一般由两艘拖船同时拖曳船首和顶推船尾协助船舶掉头。第四章港内操纵第四节船舶靠离码头操纵第四章港内操纵一、靠码头（berthingalongside）（一）准备工作1、了解港口与码头情况码头方面有码头线方向、长度、泊位水深、前后停船情况、泊位空挡大小（一般为船长的115%~120%）以及码头附近水域宽度等。2、掌握预计靠泊时码头边的风、流条件。3、制定靠泊操纵计划（进港准备、港内外航道航行与操纵、靠泊操纵各阶段的安排、各阶段的主要操纵环节、应急措施）（二）操纵要领1、控制速度•在保证舵效的前提下，驶靠速度应尽可能低，从而有利于控制船位和船首向。•“宁可进三车，切忌倒一车”2、摆好船位•指慢车、停车时船舶位置，用纵距和横距衡量。•纵距：靠泊船的船首在停车淌航时至泊位上端点的纵向距离。一般为2-3倍船长。•横距：靠泊船的船首在停车淌航时，和驶抵泊位正横处位置处于泊位外缘线的垂直横距，如图中d1（初始横距）和d2（靠泊横距）。第四章港内操纵•摆好船位就是选择合理可行的入泊航迹线。•航迹线由初始横距和靠泊横距的横开端点连线——“串视线”。一般可利用岸上显著的物标作为串视标。•d2的确定d2为靠泊横距，一般为20-30m；根据风、流适当调整。•d1的确定d1为初始横距，比d2大NABFPd2d1第四章港内操纵•d=d1-d2由船舶从A