学习本课程的目的本课程是航海技术专业的专业必修课程，根据航海技术专业的特点和专业培养目标，本课 程的教学任务是：精心组织并实施理论教学与 实验教学，传授科学的操纵船舶理论和最新的 操纵船舶技术，培养学生既有扎实的理论功底 ，又有相应的实船操作技能的目的，达到本专 业培养人才目标的要求WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong绪绪 论论本课程内容共分为三部分内容: 上篇为船舶操纵基本理论; 中篇为实船操纵及船舶操纵模拟器操纵; 下篇为应急操船和水上搜救 一．船舶操纵的含义： 船舶在海上航行、进出港口、锚地以及靠离泊等操纵 过程中，都需要进行，行为主体是船员(引航员)但 需要学习和掌握这门知识和技能的则是甲板部的高级 船员，特别是管理级的高级船员绪绪 论论• 船舶驾引人员根据船舶操纵性能和外界客观条件，按照 有关法规要求，正确运用操纵设备，使船舶按照驾引人 员的意图保持或改变船舶运动状态的操作（包括观察、 判断、指挥、实施等）•船舶操纵设备：车、舵、锚、缆和辅助拖轮（侧推器）•船舶操纵任务： •1.保持航向（course keeping or steering)•2.改变航向（manoeuvering or course changing)•3.改变船速(speed changing)•4.保持航迹(tracking control)•5.保持姿态(configuration stabilization):船舶姿态包括船位、船速 、航向等所有自由度，控制或保持船舶姿态是船舶最复杂和最困难 的操纵WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong二.船舶操纵的阶段（操纵任务）船舶操纵的任务根据不同操船环境,可大致分为三个阶段:大洋 中的操船,沿岸操船,浅窄水道及港内系离泊操船. 三．船舶操纵系统 1．船舶操纵大系统：人、船、环境（管理）。
即通常所说的“三性”绪绪 论论WUT NCWUT NCYang Yang yaya dong dong2．操船信息图绪绪 论论3．信息处理流程图 yang yang yaya dong dongWUT NCWUT NC绪绪 论论• 四.船舶操纵研究由于船舶航行环境比较复杂,对船舶运动状态影响较大,加上船舶本身尺度和 惯性较大,操纵设备性能存在局限性,船舶的操纵安全需要良好的操纵技术加以 保证.因此,研究船舶操纵对船舶运输的效率和安全具有重要的意义 1.研究任务 从安全的角度出发,船舶操纵研究的目的或任务是: 1)明确船舶操纵特性 2)研究操纵方法：操纵方法研究是针对各种常规操纵和应急操纵任务，根据船舶操纵运动规 律，研究在不同的环境条件下保证安全操纵的基本程序、方法和操纵要领 3)操纵安全评价:建立给定条件的船舶操纵过程安全的定量或定性分析的模型或方法,以便 对船舶操纵的安全性进行评价,最终制定安全措施,或为船舶设计,航道以及其 他水工设施规划等提供决策依据 2.研究方法 目前,研究船舶操纵的方法主要包括以下几种; 1)实船试验; 2)船模实验; 3)数模仿真; 4)经验总结五、船舶种类概述• 船舶操纵运动不但与船舶运动控制有关，还与船舶建造规 模、船型参数等因素有关。
不同排水量、不同船型参数的 操纵性能不尽相同，随着船舶向大型化方向发展，这种性 能上的差别更加明显 • 现代船舶种类繁多，有多种分类方法，可按用途、船体数 目、推进方式、推进器数目以及航行状态等进行分类最 常用的方法是按用途分类：军用船和民用船两大类民用 船：运输船、工程船、渔船、港作船等 • 从船舶操纵角度分：小型船舶、中型船舶和大型船舶小型船舶：一般指载重量1万吨以下的船舶；中型船舶; 一般指载重量3-5万吨以下的船舶；大型船舶：一般指载重量8万吨以上、船长250m以上的船 舶；绪绪 论论• 五．船舶操纵课程的学习要求 •1．全面掌握船舶操纵性能、船舶操纵性指数的含义及其在操船 中 的应用； •2．全面了解船舶所配备的操纵设备的基本性能，熟悉它们在操 船中的具体应用； •3．掌握外界环境条件对操船的影响，在实际操船中趋利避害加 以运用或控制； •4．了解在各种环境下的操船方法； •5．了解船舶操纵模拟器，并在模拟器上进行模拟操船（在实验 课中完成）；WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong绪绪 论论• 六．海上搜救 •1．了解有关搜救法规； •2．了解搜救组织机构； •3．熟悉各种搜救方法。
• 七、参考书 •周东平编《船舶操纵》人民交通出版社出版 •李勇主编《船舶操纵》人民交通出版社出版 •古文贤编《船舶操纵》大连海事大学出版社 •岩井聪【日】 《操船论》人民交通出版社出版 •洪碧光主编《船舶操纵》大连海事大学出版社 •International Aeronautical and Maritime Search and Rescue Manual (IAMSAR).IMO •中国海事服务中心组织编审《船舶操纵》人民交通出版社大连海 事大学出版社(2008)WUT NCWUT NCYang Yang yadongyadong第一篇 船舶操纵基本理论 第一章第一章 船、桨、舵的性能船、桨、舵的性能 第一节 螺旋桨的性能 一．船舶阻力1.船舶基本阻力的组成 压差阻力（剩余阻力）（1）摩擦阻力：船体运动 摩擦伴流（内大外小） 速度梯 度 摩擦阻力 影响摩擦阻力的因素：船体长度、船体湿表面积、船体表面光洁度、流 体密度等低速时在总阻力中所占比重较大，约占总阻力的70%—80% ，对于高速船，如集装箱船、客船则可达45%，它与船速的二次方成正 比。
（2）压差阻力的大小取决于船体的形状和船速，高速时可达45%-60%涡流阻力（粘性阻力）：影响因素：流休水质点的速度梯度，船尾 部涡流阻力较大 兴波阻力： 与 的4-6次方成正比 WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong2、影响船舶基本阻力的因素：在船型一定的情况 下主要是船速和吃水①一定时，②一定时，③较小时， 增加缓慢，与船速近似线性变化较大时，增加明显，⑤增大，所占比重增加④各种阻力具体所占比例见下表阻力种类高速船低速船 摩擦阻力45%90% 兴波阻力40%5%涡流阻力5%3%空气阻力10%2%WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong一．船舶阻力一．船舶阻力2．附加阻力（1）空气阻力 ：水线以上部分所受阻力，比重较小在航海界，一般 将3级 风以下的空气阻力计入基本阻力2）污底阻力 ：水线以下船体表面锈蚀、海生物附着3）附体阻力 ：水线以下船体突出物，如龙骨、推进器轴、支架、舵等4）波浪阻力（汹涛阻力） ：波浪冲击，船体摇摆，顶浪航行时可 使总阻力增加50%-100%。
5）浅水附加阻力 ：受限水域中流体作用发生变化附加阻力所占总阻力的比重大小,决定于风浪大小,船体污底轻重以及航 道浅窄情况,其中空气阻力在无风时约占基本阻力的2%-3%.顶风4-5级时,为10%- 15%,风力达到8-9级时,为30%-40%3．船舶总阻力： WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong二．推力二．推力推进器——把能源（主机）发出的功率转换为推船运动功率的专用装置或 系统 推进器的种类：明轮、平旋推进器、Z型推进器、喷水推进器、超导推进 系统和螺旋桨等 螺旋桨种类：* 等螺距螺旋桨、变螺距螺旋桨、固定螺距螺旋桨（FPP） 、可调螺距螺旋桨（CPP） * 单桨船——右旋式螺旋桨/左旋式螺旋桨； •双桨船——外旋式螺旋桨（FPP）/内旋式螺旋桨（CPP）•螺旋桨的吸入流与排出流 中大型螺旋桨螺旋桨的要素• 1．螺旋桨推力产生的原理—螺距角 P—螺距 r—半 径WUT NCWUT NCYang Yang yaya dong dong推力产生的原理 简述螺旋桨产生推力的基本原理.WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong影响螺旋桨推力的因素影响螺旋桨推力的因素1．伴流影响 伴流：船舶在水中以某一速度向前航行时，附近的水受到船体的影响而产生 运动，表现为船体周围伴着一股水流，这股水流称为伴流或追迹流。
与船舶 运动方向相同者称为“正伴流”，相反者为“负伴流” 伴流按形成原因可分为“摩擦伴流”、“势伴流”和“兴波伴流” 摩擦伴流——船体运动时由于水的粘性引起的一种追随水流，方向与船舶运 动方向一致，为正伴流，是伴流主要成分；在紧靠船身处最大，由船身向外 则急剧减小，离船体不远处即迅速消失，但在船后相当距离处摩擦伴流依然 存在，并有相当的厚度，与螺旋桨直径相当 势伴流——若船舶前进一段距离，首部将这一段水向两舷挤开，尾部则有空 出一段水的趋势，使外围水自首和两舷挤入，这种随船体运动自船首经两舷 再流向船尾的水流称为势伴流船首和船尾附近的势伴流为正伴流，船中附 近的势伴流为负伴流因势伴流稍离船体迅速分散，所以作用不甚显著，即 离船体愈远，势伴流愈小 兴波伴流（波浪伴流）——船行波形成的伴流，其数值较前两者为小影响螺旋桨推力的因素影响螺旋桨推力的因素• 总体而言，伴流在船舶首尾向的分布是：船舶前进中， 伴流的大小与厚度自船首至船尾逐渐扩大，船首处为零 ，最大处位于船尾附近；船舶后退中，则船尾处伴流为 零，最大处位于船首附近 • 伴流的对螺旋桨进速的影响： ； • 所以：WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong影响螺旋桨推力的因素影响螺旋桨推力的因素2．吸力影响螺旋桨叶背压力 吸流 船尾部流速 ，压力 船体阻 力 ； 若 一定， 不变，螺旋桨产生的推力一方面克服船体阻力，还要克 服因吸力增加的阻力，相当于减小了螺旋桨的推力， 。
3．螺旋桨负荷影响螺旋桨推力： （1）若螺旋桨直径一定，则 ，负荷增大，推进效率下降 ； （2）螺旋桨直径增大，若推力 不变，可提高螺旋桨效率 4．船速影响 螺旋桨推力随船速而变化的关系是一条横卧的“S”形曲线WUT NCWUT NCyang yang yaya dong dong四．滑失与滑失比1．滑失、滑失比 滑失Slip： 其中： ——螺距；——进程， ， 为螺旋桨进速； 所以，螺旋桨旋转 转时的滑失Slip： 滑失比： 用船速代替螺旋桨进速，得虚滑失比：• 2．影响滑失比的因素•A．给定船舶时：•B．船速一定时：螺旋桨推力及转矩∝•C． 一定时： 推力和转矩达到最大• 3．滑失在操船中的应用•（1）有利：降低船速，增加转速 提高滑失比 提高舵效•（港内操船大幅度转向时）ΔP=K’Sr1.5•（2）有弊：滑失比大造成主机超负荷工作而损坏主机。
侧推器（side thruster）• 一些船舶在船首、尾部装有侧推器（多数仅在首部） ，侧推器均为电力拖动侧推器一般直接由驾驶室操 纵首侧推器在船舶处于低速时才能发挥较大的功率 ，随着船速的增加，前进斜航时阻碍回转与横移的水 阻力明显增加，首侧推器的效率相对降低。