船舶操纵和避碰规则

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结构简单复杂换向慢快倒车推力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）10001～360008～12000015～30002～450009～13600016～60003～5500010～15200017～100004～6600011～17100018～150005～7800012～19000019～210006～9100013～21000020～280007～10500014～一、船舶操纵性能倒车冲程万吨级船舶6～8L5万吨级油轮8～11L10万吨级油轮10～13L15～20万吨油轮13～16L4.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、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：吃水大旋回性差吃水差：增加尾倾，旋回性变差一、船舶操纵性能（5）不同类型船舶的旋回性能横距纵距集装箱浅吃水、空载船瘦削型船满载大型油轮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：22sincos28.92aaaaaaBAvCF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2.流水动力及其转船力矩水动力由下式表示：转船力矩：水动力与力臂的乘积dLvCF228.9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凸岸吸引排斥二、环境因素对操船的影响3.浅水效应当H/d＜2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/d＜1.5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波峰波峰减速增速波峰波峰二、环境因素对操船的影响吸引与排斥：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BABBBBAAAA位1位2位3位4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。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10％ｄ＋50CM。水域大型船VLCC外海航道吃水的20％吃水的15％港内航道吃水的15％吃水的10％港内吃水的10％吃水的5％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(CONTROLLABLEPITCHPROPELLER)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-SCHNEIDERPROPELLER)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(FIXEDPITCHPROPELLER)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,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（LEADINGAHEAD）：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。L2L三、港作拖轮及其运用2.运用拖力的方式及带缆顶推（PUSHING）：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（TOWINGALONGSIDE）：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:2221)(21aayaacywywwvBCvudLCP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、水深的关系如下表出链长度/水深1.52.02.53.03.5抓力/锚在空气中的重量0.661.011.391.742.09四、锚与锚泊单锚泊抓力单锚泊时的锚抓力可用下式表达：P=Pａ＋Pc＝λwａ＋λwcｌ链的抓力系数砂底－0.75泥底－0.6锚的种类霍尔锚斯贝克锚波尔锚AC-14型通常锚泊时抓力系数44～67～117～11四、锚与锚泊单锚泊出链长度（1）悬垂链长S;（2）卧底链长L;（3）出链长度Lc为+ccaaWwTL0ccaaWwT0)2(0cWTYYS)2(0cWTYYlsyT0四、锚与锚泊经验公式：（1）当风速为20M/S时，出链长度为：（2）当风速为30M/S时，出链长度为：mHLc903mHLc1454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L2LC2六、避碰规则1.海上避碰规则概述1972年10月，IMCO在伦敦召开修订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Application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