超大型船舶性能的研究

目录

第1章 超大型船舶的操纵特点和性能 ???????????3 1.1超大型船舶定义 ???????????????????3 1.2超大型船舶的特性 ??????????????????3 1.2.1 线型尺度大 ???????????????????4 1.2.2 质量大1.2.3 超大型船舶的旋回性及航向稳定性 ???4 1.2.4 四是动量大 ???????????????????4 第2章 超大型船舶的操纵 ?????????????????4 2.1进出港和经狭水道的操纵 ????????????????4 2.1.1正确掌握转向的提前量和所用舵角 ??????????4 2.1.2正确掌握压反舵时机 ????????????????4 2.2超大型船舶在进人航道前应注意要点 ???????????4 2.3 进出港和经狭水道使用安全航速和注意前后船与本船之间的距离。???????????????????????????4 2.4. 超大型船舶港内操纵 ?????????????????5 第3章超大型船舶避让船舶的操纵??????????????6 3.1大海上避让机动船港内避让机动船 ????????????6 3.2港内避让机动船 ????????????????????6 3.3大海上避让渔船 ????????????????????6 3.4港内避让渔船 ?????????????????????7 结论???????????????????????????7

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超大型船舶性能的研究

[摘 要]： 随着超大型船舶的发展我国大吨位的传播正在逐年增加，对远洋运

输产生了很重要的作用。与普通的万吨轮相比较，超大船舶在实际操纵中具有一定的特性。本文根据自己掌握的航海知识，结合自己的海上经验，综合吸收航海人员的超大型船舶操纵经验和专家学者的文献及其相关资料，并且以两艘近17万总吨的CAPE SIZE超大型船舶“港明”轮和“港星”轮操纵经验为例，阐述了超大型船舶的操纵特点及性能。

[关键词]： 超大型船舶； 偏转现象；安全航速；

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第1章 超大型船舶的操纵特点和性能

1.1超大型船舶定义

超大型船舶指总吨位超过10万总吨的船舶，一般用于运输石油、矿砂。超大型船舶具有排水量大；惯性大；停船性能较差；追随性差；舵对船舶航向的控制能力较低等特点。

1.2超大型船舶的特性

超大型船操纵特点是线型尺度大、质量大，旋回性和航向稳定性差，动量大，受风、流和水深的影响突出。然而需要进行机动操纵时往往是在富余水深相对较小，回旋余地受限，通航密度较高的水域。 超大型船舶机动航行时一旦出事就会酿成灾难性的后果，所以掌握船舶机动航行性能是船长和驾驶员上船接班后必须尽快做到的头等大事。 1.2.1 线型尺度大

重载时的浅水效应和岸壁效应均较为突出,而且停车后会在很短的时间内丧失舵效,在海上,一般地说万吨级船舶余速2kn左右时,尚有舵效,而4万吨级的油轮在余速3.2kn时已就无舵效。在港内由于浅水效应，岸壁效应及海底形状的影响，有些超大型的满载船舶，甚至一旦停车就丧失舵效。因此如何维持舵效保持船舶在预定的航，将是超大型船舶在港区操纵的一个重要难题。 1.2.2 质量大

每单位所分摊的主机功率较一般船舶低，变速机动操纵较为呆笨，停船性能较差。所以靠泊前，一般超大型船舶在距泊位2海里时，余速应控制在以下1kn以下。距泊位1海里时余速控制在2kn以下。 距泊位1倍船长时，余速控制在4kn以下。因此超大型船舶在靠泊前，如何控制好船速又是一个关键的难题。它与保向维持舵效相,矛盾，速度高舵效好保向容易而速度低舵效差，保向难。 1.2.3 超大型船舶的旋回性及航向稳定性

由于超大型船舶船型肥大粗短，方形系数CB多高于0.8，尽管舵面积比多低于1/65却具有良好的旋回性，也就是说它的K值较大，但航向稳定性差，追随性差即具有较大的T值,操纵中特别是在浅水域，为保向就须频繁用舵而且舵角较大，还应早用舵，早回舵。 1.2.4 四是动量大

由于超大型船舶的质量很大，在船舶速度很低时仍具有很大的动量，靠泊时必须控制好靠泊速度。

第2章 超大型船舶的操纵

操船者必须充分了解和掌握它的特点之后，才能安全地操纵超大型船舶，笔者曾在两艘近17万总吨的CAPE SIZE超大型船舶“港明”轮和“港星”轮任船副，下面从实操方面谈谈关于CAPE SIZE超大型船舶操纵的体会。

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2.1进出港和经狭水道的操纵

2.1.1正确掌握转向的提前量和所用舵角。 船速 7-10节 7-10节 7-10节 7-10节 10节以上 10节以上 10节以上 10节以上 转向角度 大于90° 60-90° 30-60° 30°以下 大于90° 60-90° 30-60° 30°以下 满载下用舵角 空载下用舵角 满舵角 20°舵角 15°舵角 10°舵角 20°舵角 20°舵角 15°舵角 10°舵角 30°舵角 15°舵角 10°舵角 10°舵角 15°舵角 15°舵角 10°舵角 10°舵角 用舵角度时机 （离转向点距离） 0.6-0.8海里 0.6-0.8海里 0.5海里 0.5海里 0.6-0.8海里 0.5海里 0.5海里 0.5海里 2.1.2、正确掌握压反舵时机。

船首岸推力与船尾岸吸力形成转船力矩，使船首向航道中心侧偏转，即所谓的“偏转现象”。该力矩的大小与船速的平方成正比降低船速是减小岸吸力的最有效的手段 横力系数CF大小与航道的宽度b与船宽B之比b/B以及船舶首尾线与航道中心的距同船宽之比有关,航道越窄,船舶偏离航道中心线的距离越大,则横力系数Cv越大这就是船舶偏离航道中心线越多。为保向所需的压舵角越大的原因.

早用舵，早回舵，所操舵角比较大。大角度转向(大于60度)，当转到接近新航向前20度开始压反舵，反舵角等于或大于转向时所用舵角(视当时转头速度灵活掌握)，接近新航向5度回正舵，再小舵角调整把定在新航向上。小角度转向(30-60度)，当转到接近新航向前10度开始压反舵，反舵角等于或大于转向时所用舵角(视当时转头速度灵活掌握)。接近新航向3度回正舵，再小舵角调整把定在新航向上。

只有完全掌握船舶的操作特性，才能熟练、准确、安全地操纵船舶。

2.2.超大型船舶在进人航道前应注意以下几点：

（1） 航道是否清爽。超大型船舶进港通常均为单向通航，只有当条件允

许本船不与其它,较大船舶在航道上会遇时方可进人，并向VTS中心报告。

（2） 水位情况。潮水水位要满足船舶在航道上行驶时，龙骨以下留有

0.8m的富裕水深。

（3） 泊位情况. 泊位有否它船靠泊及泊位的水深,长度. 总之 因航道两侧水深的限制,超大型船舶一旦进人航道,尤其是主航道,要想驶出就很困难,几乎是不可能,所以超大型船舶进人航道前要特别谨慎,切不可

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盲目进入。

2.3.进出港和经狭水道使用安全航速和注意前后船与本船之间的距离。

进出港和经狭水道航行应使用安全航速；航经狭水道前后船与本船之间的距离最好保持在2海里以上。进出港由于受航道水深和可航水域的限制，加上个别港口进出港航道繁忙，船长应时刻注意本船与前后船舶之间的距离保持在倒车冲程以上，如有引航员在船，发现距离前船在本船当时安全航速的倒车冲程以内，有必要提醒引航员，用高频与前后船舶联系协调行动，保证本船与前后船舶之间的距离在本船倒车冲程以上；注意让开航道两边的浮标，浅点和障碍物。注意航道的富余水深和船舶航行时的下沉量，确保本船进出港航行安全。

航经狭水道注意让开狭水道两边的浅点和障碍物。实践证明，单方位避险线和单距离避险线是避让危险物的最简单实用的避让方法。有分道通航的狭水道应遵守分道通航制，没有分道通航的狭水道避让船舶应先用高频联系好，协调行动，谨慎驾驶，以策安全。

2.4、超大型船舶港内操纵

《国际避碰规则》第十五条指出 每一船舶均应以安全航速行驶，以便能够在适合当时环境和情况的距离内把船停住。但是《国际避碰规则》中并没有说明几节的速度才是安全航速。因为对安全航速做出量的规定是非常困难的，也是不现实的。驾驶人员要根据当时的具体情况做出最合理的判断。比如天津港监对天津港主航道做出了限速10kn的规定。限10kn并不是安全航速，它只是对最高船速的限额。超大型船舶行驶在天津港主航道时，依据浅水效应及岸吸力的影响，应适当地降低航速，这样既有利于减少船体下沉，也有利于减小岸吸力，还能为必要时留有储备螺旋桨转数。根据日本学者在伊士运河中实的结论：“速度过大时，即使对同一艘船来说，使用的舵角也显著增大，且用舵次数增多”。 因此适当降低船速将有利于船舶操纵。至于几节的速度最为合适，最符合安全航速，每一船舶或同一船舶环境不同都不一样。笔者认为超大型船舶满载时在天津港主航道上的航行速度应以8~9kn比较合适。 船速太慢也不好，首先是占用航道的时间过长，影响航道的通航能力；其次是舵效差不利于克服流压的影响。何为最佳航速还需驾引人员在操船实践中进一步总结。

大船顺着航道进人港区，应适时减速，并为以靠泊做准备。根据以往的操船实践，当大船接近浮时就开始减速，到防坡堤时应减到微速或停车，尤其是大型集装箱船和大型油轮靠泊四港池和南疆码头，更要提前降速，在防波堤前就要停车淌航。当然，减速的时机还与减速前的初始速度有关；也与减速的方法有关。如果超大型船舶靠自身减速，则应提前进行。 因超大型船舶质量大，惯性大，稳定性差；又受到浅水效应的影响，停车后会很快失去舵效， 大船一旦发生偏转，很难用舵克服，要不断地用车来配合，这样频繁地用车，大船降速就更为困难。而且利用倒车降速船首又会发生偏转，给操纵带来不利。但是如果采取拖轮

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协助降速，则降速时机可以适当地推迟。拖轮应选择大马力的全回转拖轮，将拖轮带在大船尾的中央导缆孔上全速向后倒车拖大船达到降速的目的。而舵效则靠进车维持，当船接近泊位时，如拖轮还没有将大船拖住，则大船用倒车配合，很快就可将大船停住。笔者见引领外轮“奥瑞萨”进靠新港19号泊位时。就是采用此方法 一般来说 如果大船的微速前进速度为5~6kn那么带上拖轮以后, 在拖力作用下,其微进的速度可降至3~4kn,以有的甚至更低.所以大船停车后，大船用后退二很短的时间内即可将大船停住。该方法操纵容易，尾拖轮的缆绳可以带得很短，其排出流也不会降低它的拖力，只有当大船的速度很慢时才有一定的影响。一旦有影响拖轮可以适当地松长拖缆。笔者认为操纵超大型船舶最主要的就是控速和保向，利用拖轮拖尾降速的方法值得推广。它的优点是：降速，二是增加舵效，使大船能够在很小的进距内转过较大的角度。

第3章 超大型船舶避让船舶的操纵

大部分船舶都是螺旋桨右旋转的船舶，由于受沉深横向力的影响，使得船舶向左转较向右转容易；超大型船舶由于追随性差，用左舵10度以上，10秒钟后船才开始有反应，15秒钟后船才开始转；用右舵10度以上，15秒钟后船才开始有反应，20秒钟后船才开始转；所以操纵超大型船舶要早用舵，早回舵。

3．1 大海上避让机动船

一般在大海上避让机动船，天气好的情况下，相距8海里以上开始用高频联系，对遇船双方商定哪一舷会遇，交叉船双方商定过船头还是过船尾，相距6海里采取协调行动，会遇距离在2海里左右；风浪较大时，会遇距离在2海里以上，以策安全。

3.2 港内避让机动船

港内避让机动船，一般都是靠右行驶，先用高频联系好，会遇距离一般在１海里左右，几个CABLE 也可以，根据具体情况而定。

3.3 大海上避让渔船 a.对拖网渔船

拖网渔船船速较低，一般在４节以下，应尽可能避免穿越密集渔船，不得不穿越时，对单拖网渔船，应尽可能从其船头经过；对双拖网渔船，不能从双拖网渔船中间穿越，并且尽可能从其船头经过；避让拖网渔船应在距离３海里开始用舵避让，如果从其船头经过，最近会遇距离在１海里以上。如果从其船尾经过，最近会遇距离在２海里以上。以策安全。

b.对非拖网渔船

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非拖网渔船有静止的钓鱼船和船速６节左右的其它捕鱼作业船。对静止的钓鱼船，在距离３海里开始用舵避让，最近会遇距离在１海里以上。对速度比较快的渔船在４海里左右开始用舵，最近会遇距离在２海里左右，以策安全。

3.4 港内避让渔船

由于超大型船舶受吃水和可航水域的限制，一般在港内避让渔船操纵比较难，国内有些港口管制不严，渔船经常占用航道捕鱼。当渔船占用航道时，应用汽笛警告渔船让开，当拖网渔船行动不便时，由于港内航行速度较低，应果断用大舵角避开，避开后大舵角压回控制船舶让清浅滩和危险物。超大型船舶停车淌航速度４节以下就没有舵效，所以，如果船舶淌航速度低情况下避让船舶，应用进车配合以增加舵效。谨慎驾驶，夜间应显示大船灯。提醒周围船舶注意宽让。 航速及减速时机和减速方法。

结论

以上观点点供参考 有不当之处请指正 如何才能更好更安全地操纵超大型船舶 还有待于在今后的操船实践中不断地总结。随着航海事业的不断发展，海上运输的船舶日趋大型化，专业化合高速化，为了更好的操纵大型，超大型船舶安全营运，保障迅速，安全进出港，船长和驾驶员，必须全面了解其特性，熟悉和掌握并结合实际营运情况合理运用船舶的操纵特性，以确保船舶航运安全。促进航海事业的房展，并促进全球经济的繁荣发展。

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英文文献（译文）

Dynamic Simulation of Very Large Ship Turning SHI Guo you;JIA Chuan ying;DU Jia li;HONG Bi guang (Dalian Maritime

University;Dalian 116026;China) In order to perform the analysis of ship maneuvering scheme and the evaluation of ship navigation

safety a mathematical model of very large ship maneuvering was set up based on the Japanese MMG separately building model idea. Using power series expansion theory and trigonometric power series calculating back method, a direct positive and negative solution algorithm of equal latitude in electric chart, and relative coordinate transforming algorithm were introduced, and a method of estimating the number of needed tugs for practical use was also given in this paper. On the above basis a monoboard computer simulation platform was established, and then real time dynamic simulation of a very large ship departing from shipyard, turning and berthing to outfitting wharf of Dalian New Ship Heavy Industry was carried out. The result of simulation was reliable and can be provided to captains and pilots for reference as well as offered scientific basis for making decision

超大型船舶旋回调头的实时动态仿真 ；史国友,贾传荧,杜嘉立,洪碧

光 为了进行船舶操纵方案论证、船舶通航安全评估 ,应用日本MMG分离建模方法 ,建立了大型船舶操纵运动的仿真模型。应用幂级数展开理论和三角级数回求方法 ,给出了电子海图中等量纬度的直接正反解算法和相关的坐标转换算法。给出了所需拖轮数量的实用估算方法。在此基础上 ,建立了单机版船舶操纵仿真平台并对大型船舶在出船坞旋回调头靠大连新船重工的舾装码头进行实时动态仿真。仿真的结果比较可靠 ,对船长、驾驶员具有重要的参考价值 ,也为需方在进行决策时提供了科学的依据

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致谢语

本课题在选题及研究过程中得到李老师的悉心指导与改善。李老师曾多次询问研究进程，并不断地为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。李老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且还教了我不少做人的真谛。虽历时三载，却给予终生受益之道。对李老师的感激之情有如滔滔江水连绵不绝。

感谢老师们对我的悉心教育与培养。他们细心的指导了我的学习与研究，使我的学习、做人方面更上一层楼。在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬，以示我的感激之情！

在论文即将完成之际，我的心情激情澎湃，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无私的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

最后，对本论文给予关心和帮助的领导老师航海家驾驶员再次表示衷心的感谢！

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