船舶值班操纵与避碰 绪 论n何为船舶操纵？n何为船舶操纵系统？船舶操纵系统的组成部分？n何为船舶操纵性？ 一、船舶操纵n n操纵： 为了保障达到确定的目的而控制某种过程的组织方法n n船舶操纵：在人、船、环境系统中，操船者利用船舶本身或其他手段如车、舵、锚、缆、拖轮等，以保持或改变船舶运动状态为目的而进行的必要观察、判断、指挥、实施等 n n船舶操纵的一般任务：需要将船舶沿给定的航迹从水面上的一点开往另一点n n操纵任务分解：一般都将总任务分解成若干子任务，为了完成某一子任务，有目的地操纵船舶n n一般来看，操纵船舶的目的总是为了保持或改变某一决定船舶的运动量n n作为操纵目的而必须保持或改变的的那个量称为被控坐标 操纵目的n n第一，船舶必须在横向上移动直线A-A’到B-B’之间的距离；n n第二，要求最终保持船舶纵中剖面的初始方向；n n第三，船舶要停在B点 这三个目的的被控坐标：横向位移y1，航向角和纵向位移x1 船舶操纵的被控坐标n n船舶运动的船首方向n n船舶运动的转首角速度n n船舶运动的纵向距离n n船舶运动的纵向速度n n船舶运动的横向距离n n船舶运动的横向速度 二、船舶操纵系统n n操纵对象（即要操纵的是什么）n n操纵设备（即用什么来进行操纵）n n操纵装置（即由什么来实现操纵） 操纵对象和操纵设备的性质与操纵装置的必要完善程度之间存在着联系。
几个例子： n n例1：自行车被控系统，可见自行车为被控对象： 三轮自行车， 二轮自行车，一轮自行车 第一种自行车在纵向平面和横向平面里都是稳定的 第二种自行车在纵向平面里是稳定的 第三种自行车在纵向平面和横向平面里都是不稳定的 被控对象的性质不同 操纵装置或操纵的人是无法使其完善 例2：具有良好操纵性的船舶，航行在狭水道中，并且进入浓雾地带船上没有雷达，当完全失去能见度时，船长作出决定：主机停车并抛锚 操纵装置不完善所致，即船舶的方向量测设备失去了作用 例3: 小舢舨船，小吨位船, 万吨级船， VLCC 响应时间，船舶运动的范围 为了能够完成操纵任务n n了解船舶的操纵特性 ----了解操纵对象的性质n n了解船舶操纵设备的性能和特性 ----了解操纵设备的性质n n学习船舶在港内、狭水道中操纵的方式方法n n了解船舶在不同外界环境中的操纵特性 外界环境: 风、流、浪n n特殊环境下的操船 ----完善操纵装置 提高操纵人员的水平 三、船舶操纵性n n船舶操纵性能（maneuverability）是指船舶对驾引人员实施操纵的响应能力总称船舶操纵性能内容:n n船舶的旋回性n n船舶运动稳定性n n船舶的机动性 船舶的惯性性能，包括改向性及保向性以及船舶的变速运动性能等。
第一章 船舶操纵性能 第一节 船舶旋回性能 n n在在实实际际操操船船中中，，对对舵舵的的使使用用大大致致可可分分为为小小舵舵角角的的保保向向操操纵纵、、一一般般舵舵角角的的转转向向操操纵纵及及大大舵舵角角的的旋回操纵旋回操纵三种n n匀匀速速直直航航时时，，转转舵舵使使船船舶舶作作圆圆弧弧运运动动的的性性能能, ,称称为船舶回转性为船舶回转性n n它它是是船船舶舶操操纵纵性性当当中中极极为为重重要要的的一一种种性性能能因因为为回回转转性性与与船船舶舶避避让让、、靠靠离离泊泊、、灵灵活活调调头头等等操操纵密切相关纵密切相关 主要内容n n船舶旋回运动过程分析船舶旋回运动过程分析n n旋回圈（旋回圈（turning circle）的大小及）的大小及其要素其要素n n描述船舶旋回运动状态的运动要素描述船舶旋回运动状态的运动要素n n影响旋回圈大小的因素影响旋回圈大小的因素n n旋回圈要素在实际操船中的应用旋回圈要素在实际操船中的应用 一一 、 船舶旋回运动过程分析 n n船舶以一定航速直进当中操某一舵角并保持之，船舶将进入旋回过程根据船舶在旋回运动过程中所受外力特点之变化，以及运动状态之不同，可将船舶旋回过程划分为三个阶段，如图1－1所示。
图1－1船舶旋回的运动过程 1 1 1 1．第一阶段（．第一阶段（．第一阶段（．第一阶段（转舵阶段转舵阶段转舵阶段转舵阶段）））） n n转转转转舵舵舵舵阶阶阶阶段段段段: : 指指从从转转舵舵开开始始到到舵舵转转至至规规定定角角度为止，时间很短度为止，时间很短( (约约15s)15s)n n受力情况：受力情况：受力情况：受力情况：随着舵的转动，由舵角引起横随着舵的转动，由舵角引起横向力和力矩，使船产生横向加速度和回转向力和力矩，使船产生横向加速度和回转角加速度角加速度n n运动特点运动特点运动特点运动特点 ：：：：由于船体本身的惯性很大，由于船体本身的惯性很大，由于转舵阶段的时间很短，还来不及产生由于转舵阶段的时间很短，还来不及产生明显的横向速度和回转角速度明显的横向速度和回转角速度 v’ v’ 0,r’ 0,r’ 0,v=r=00,v=r=0n n船舶运动分析船舶运动分析船舶运动分析船舶运动分析 ：：：： 船舶重心船舶重心G G操舵相反一舷的小量横移操舵相反一舷的小量横移 船舶横向向操舵一舷倾斜船舶横向向操舵一舷倾斜（内倾）（内倾） 转舵阶段转舵阶段过度阶段过度阶段定常阶段定常阶段 2 2 2 2．第二阶段．第二阶段．第二阶段．第二阶段 （（（（过渡阶段）过渡阶段）n n过过过过渡渡渡渡阶阶阶阶段段段段：：：：指指从从转转舵舵结结束束起起到到船船舶舶进进入定常回转运动为止的动态过程入定常回转运动为止的动态过程n n受受受受力力力力情情情情况况况况：：：：操操舵舵后后，，随随着着船船舶舶横横移移速速度度增增加加，，漂漂角角增增大大，，流流体体产产生生作作用用于于船船体体的的力力和和力力矩矩，，将将使使船船舶舶的的旋旋回回运运动进入动进入加速旋回加速旋回n n运动特点运动特点运动特点运动特点 ：：：：v<0,r>0,v<0,r>0,v<0,r>0,v<0,r>0,v’ v’ 0, r’ 0, r’ 0 0n n船船船船舶舶舶舶运运运运动动动动分分分分析析析析 ：：：：船船舶舶的的运运动动速速度度矢矢量量将将逐逐渐渐偏偏离离首首尾尾面面而而向向外外转转动动，，越越来来越越明明显显的的斜斜航航运运动动将将使使船船舶舶的的旋旋回回运动进入加速旋回阶段运动进入加速旋回阶段 船船舶舶的的横横向向运运动动由由内内倾倾渐渐渐渐向向外外倾倾变变化化 3 3 3 3．．．．第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段( ( ( (定常阶段（定常阶段（steady turningsteady turning））) )n n受受受受力力力力情情情情况况况况：：：：经经过过过过渡渡过过程程的的发发展展变变化化，，作作用用于于船船体体的的力力和和力力矩矩将将最最后后达达到到平平衡衡，，船船舶舶以以一一定定的的横横向向速速度度和和回回转转速速度度绕绕固固定定点点作作定定常常回回转转运运动。
动n n运动特点运动特点运动特点运动特点 ：：：： v’=0, r’=0 , v=const. , r=const. v’=0, r’=0 , v=const. , r=const. n n船舶运动分析船舶运动分析船舶运动分析船舶运动分析 ：：：： 船舶的横向运动为外倾船舶的横向运动为外倾船舶的横向运动为外倾船舶的横向运动为外倾 二、旋回圈（二、旋回圈（二、旋回圈（二、旋回圈（turning circleturning circle）的大小及其要素）的大小及其要素）的大小及其要素）的大小及其要素 n n定定速速直直航航（（一一般般为为全全速速））时时，，操操一一定定的的舵舵角角（（一一般般为为满满舵舵））后后，，其其重重心心G G的的运运动动轨轨迹迹叫做旋回圈叫做旋回圈n n表征旋回圈大小的几表征旋回圈大小的几何要素何要素 ：：：： 反反移移量量、、进进距距、、横横距距、、旋旋 回回初初径径、、旋旋回回直直径径、、滞滞距距等等，，如如图图1 1－－2 2所所示 图1－2 旋回圈的尺度与名称 1.反移量（Kick） n n反反移移量量亦亦称称偏偏距距是是指指船船舶舶重重心心在在旋旋回回初初始始阶阶段段向向操操舵舵相相反反一一舷舷横横移移的的最最大大距距离离。
通通常常，，该该值值较较小小，，其其最最大大量量在在满满载载旋旋回回时时仅仅为为船船长长的的1/2~1B1/2~1B左左右右但但操操船船中中应应注注意意的的是是，，船船尾尾的的反反移移量量却却不不容容忽忽视视，，其其最最大大量量约约为为船船长长的的1 1／／1010～～1 1／／5 5，，约约出出现现在在操操舵后船舶的转头角达一个罗经点左右的时刻舵后船舶的转头角达一个罗经点左右的时刻n n反反移移量量的的大大小小与与船船速速、、舵舵角角、、操操舵舵速速度度、、排排水水状状态态及及船船型型等等因因素素有有关关；；船船速速、、舵舵角角越越大大，，反反移移量量越大 2.进距（Advance）n n进距也称纵距，是指从从转舵开始时刻船舶重心Ｇ点所在的位置，至船首转向900时船舶纵中剖面的距离Ad 它约为3~4L，约为旋回初径DT T的0.6～1.2倍其数值越大，表示船舶对操舵反映越迟钝，即应舵较慢 3.横距（Transfer） n n船舶从操舵开始转首900时，重心Ｇ距原航线的距离，该值越小，则回转性就越好并以Tr表示之，它大约为旋回初径DT T的一半 4.旋回初径（Tactical diameter） n n从船舶原来航线至船首转向1800时，船纵中剖面所在位置之间的距离DT，其值越小，则回转性越好。
对一般船舶DT约为3~6L，回转性较差者可达7~8L 5. 旋回直径（Final diameter） 定常旋回直径n n旋旋回回直直径径是是指指船船舶舶作作定定常常旋旋回回时时重重心心轨轨迹迹圆圆的的直直径径，，亦亦称称旋旋回回终终径径，，并并以以D D表表示示之之它它大约为旋回初径大约为旋回初径D DT T的的0.90.9～～1.21.2倍 6. 滞距（Reach） n n亦亦称称心心距距从从发发令令位位置置起起，，船船舶舶重重心心至至定定常常旋旋回回曲曲率率中中心心的的纵纵向向距距离离正正常常旋旋回回时时，，船船舶舶旋旋回回直直径径的的中中心心O O总总较较操操舵舵时时船船舶舶重重心心位位置置更更偏偏于于前前方方滞滞距距是是该该中中心心O O的的纵纵距距，，并并以以R Re e代代表表之之，，大大约约为为1 1～～2L2L，，它它表表示示操操舵舵后后到到船船舶舶进进入入旋旋回回的的“ “滞滞后后距距离离” ”，，也也是是衡衡量量船舶舵效的标准之一船舶舵效的标准之一 n n上述六个尺度，各从不同的角度在实际上规定着旋回圈的形状及大小在航海实践中，旋回圈的大小常常用其旋回初径D表示。
有的也采用其旋回初径与其船长L（一般为两柱间长）的比值D／L来表示，称为相对旋回初径 三、描述船舶旋回运动状态的运动要素 n n表征船舶旋回运动状态的运动要素主要有漂角表征船舶旋回运动状态的运动要素主要有漂角、、转转心及其位置心及其位置、、旋回中的降速旋回中的降速和旋回中的横倾和旋回中的横倾等等，它，它们与船舶的旋回性能有着密切的关系们与船舶的旋回性能有着密切的关系 1. 漂角（Drift angle） n n船船舶舶首首尾尾线线上上某某一一点点的的线线速速度度与与船船舶舶首首尾尾面面的的交交角角叫叫做做漂漂角角，，如如图图1 1－－3 3所所示示用用β β表表示示之之一一般般船船舶舶重重心心漂漂角角大大约在约在3 30 0～～25250 0之间n n漂漂角角越越大大的的船船舶舶，，其其旋旋回回性性越越好好，，旋旋回回直直径径也也越越小小超超大大型型船船舶舶较较一一般般货货船船的的方方形形系系数数值值较较高高，，长长宽宽比比较较低低，，有有着着较较好好的的旋旋回回性性，，它它在在定定常常旋旋回回中中的的漂漂角角也也较较大大，，最最大可达到大可达到25250 0左右。
左右图1－3 船舶首尾面上各点的漂角 2.转心（pivoting point）及其位置n n旋回中的船舶可视为一方面船舶以一定的速度前进，同时绕通过某一点的竖轴而旋转的运动的叠加，这一点就是转心，通常以P代表之从几何学上讲，转心P的位置是旋回圈的曲率中心O作船舶首尾面的垂线的垂足 n n对于不同船舶而言，该点的位置大约在离船首柱后1/3～1/5船长处船处于后退中，转心位置则在船尾附近旋回性能越好、旋回中漂角β越大的船舶，其旋回时的转心越靠近船首 3. 旋回中的降速 n n原因：原因：1 1）舵阻力；）舵阻力； 2 2）船体的斜航阻力；）船体的斜航阻力； 3 3）主机特性）主机特性n n船船舶舶在在旋旋回回中中，，主主要要由由于于船船体体斜斜航航（（存存在在漂漂角角））时时阻阻力力增增加加，，以以及及舵舵阻阻力力增增加加和和推推进进效效率率降降低低等等原原因因，，将将会会出出现现降降速速现现象象一一般般从从操操舵舵开开始始到到船船首首转转过过90900 0左左右右船船舶舶进进入入定定常常旋旋回回后后，，速速度度不不再再下下降降。
减减速速的的幅幅度度与与旋旋回回初初径径D DT T与与船船长长L L的的比比值值有有密密切切的的关关系系，，D DT T/L/L值值越越小小，，旋旋回回性性越越好好，，减减速速越显著 n n图1－4是定常旋回时的船速（turning speed）与操舵前的船速(approach speed)的比值随相对旋回初径而变化的情况一般船舶旋回中的降速幅度大约为旋回操舵前船舶速度的25%～50%，而旋回性能很好的超大型油轮在旋回中的降速幅度最大可达到原航速的65%图1－4 船舶旋回中的降速情况 4. 旋回中船舶出现的横倾（list）n n 船舶操舵不久，将因舵力横倾力矩而出现少量内倾；接着由于船舶旋回惯性离心力矩的作用，内倾将变为外倾，并且因横向摇摆惯性的存在将产生最大的外倾角θmax，最大外倾角一般为定常外倾角的1.2～1.5倍，θmax的大小与操舵时间有关，操舵时间越短，θmax越大达到最大外倾角后，船舶经过1～2次摇摆，最后稳定于某一定常外倾角θ上图1一3是旋回中船舶发生横倾的模式 n n船舶旋回中定常外倾角θ的大小与船速、所操的舵角、船舶的旋回性能和船舶的初稳性高度GM等有关，船速越高、船舶的旋回直径越小、船舶的初稳性高度越低，定常外倾角θ越大。
一般货船满舵旋回时的外倾在静水中可达30～50左右然而，恢复力矩较小的船舶高速航进中操大舵角时，将会产生较大横倾，船速大于30节的高速船，定常外倾角可达120～140 Zenobia号集装箱船，初始航速V=10.8 m/s. 5. 旋回时间n n旋回时间是指船舶旋回3600所需的时间它与船舶的排水量有密切关系，排水量大，旋回时间增加万吨级船舶快速满舵旋回一周约需6min，而超大型船舶的旋回时间则几乎要增加一倍 四、影响旋回圈大小的因素四、影响旋回圈大小的因素n n旋回圈的大小与船型、舵面积、所操舵角、操舵时间、载态、水深、船速、船舶的纵倾和横倾、螺旋桨转速等密切相关另外，受风、流的影响，旋回圈的大小也有很大变化这里将仅仅讨论无风流等外力作用的情况下影响旋回初径、进距、横距的主要因素 1．方形系数Cb（block coefficient）n n 如图1一6所示，方形系数较低的瘦形高速船（Cb≈0.6）较方形系数较高的肥形船（Cb≈0.8）的旋回性能差得多即船舶的方形系数越大，船舶的旋回性越好，旋回圈越小 图1－6 方形系数对旋回初径的影响 2．船体水线下侧面积形状及分布n n 就整体而言，船首部分分布面积较大如有球鼻首者，或船尾比较瘦削的船舶，旋回中的阻尼力矩小，旋回性较好，旋回圈较小，但航向稳定性较差；而船尾部分分布面积较大者如船尾有钝材，或船首比较削进（cut up）的船舶，旋回中的阻尼力矩比较大，旋回性较差，旋回圈较大，但航向稳定性较好。
3．舵角n n 在极限舵角的范围之内，操不同舵角时的旋回初径变化情况，总的趋势是，随着舵角的减小，旋回初径将会急剧增加，当然旋回时间也将增加并且对于不同的船舶，随着舵角的减小，旋回初径的增加率是不一样的，其中舵的高宽比小的船舶，其旋回初径的增加率较大 4．操舵时间n n 操舵时间主要对船舶的进距影响较大，进距随操舵时间的增加而增加，而对横距和旋回初径的影响不大，旋回直径则不受其影响 5. 舵面积比（rudder area ratio）n n舵面积比是指舵面积与船体浸水侧面积的比值（AR/LPP×d） n n拖轮为1/20～1/25，渔船为1/30～1/40；高速货船为1/35～1/40；大型油轮一般仅为1/65～1/75；一般货船为1/45～1/60 6．船速n n一般说来，船速对船舶旋回所需时间的长短具有明显的影响，但对旋回初径大小的影响却呈现较为复杂的情况 n n当船速低至某一程度，船舶旋回初径将有逐渐增大的趋势；这是由于低速状态下舵力转船力矩明显减小、旋回性明显变差而造成的另外主机的使用方式对船舶旋回初径的大小有着明显 的 影 响 ， 如 图1—7所示图1－7 减速旋回与加速旋回 n该图中，通常情况下的正常旋回圈，即前进三右满舵时是位于中间的旋回圈；n如在用右满舵同时停车进行旋回即减速旋回时，由于螺旋桨排出流消失，舵力大大降低，旋回圈将大大扩大，如图中较上面的旋回圈所示，进距和横距将同时增大； n相反，旋回之前尽量减低船速，使船舶从船速极低状态开始，在操右满舵同时开出高的主机转速进行旋回即加速旋回时，因船舶尚未来得及具备前进速度之前，由于螺旋桨排出流对舵的有力冲击，舵力已得到很大增强，旋回圈将因而受到压缩，同时旋回圈中心也将落在旋回前的船舶正横之后。
7．吃水n n 一般船舶均有舵面积比随吃水增加而降低的趋势，这将导致相应于舵力的旋回阻矩增大，而舵力转船力矩减少而且，随着吃水的增加，船舶通过重心G点竖轴的转动惯量增加，所以初始旋回大大减慢因此，若纵倾状态相同，吃水增加时，旋回进距增大，横距和旋回初径也将有所增加 8．吃水差n n有吃水差和平吃水相比较，相当于较大程度地改变了船舶水线下船体侧面积的分布状态，因而对船舶旋回性能带来明显的影影响尾倾增大，旋向圈也将增大；对于Cb=0.8的船舶，若尾倾增大量为船长的1%，旋回初径将可增加10%左右；对于Cb=0.6的船舶，若尾倾增大量为船长的1%，旋回初径将可增加3%左右 9．横倾n n船体存在横倾时，左右浸水面积不同，两侧所受的水动压力也不相同，改变了左右舷各种作用力的对称性n n低速时，推力－阻力转矩起主要作用，推首向低舷侧偏转 n n高速时，首波峰压力转矩起主要作用，推船首向高舷侧偏转 n n但总的来讲，横倾对旋回圈的影响并不大 10.浅水影响n n由于浅水中横向阻力明显增大，漂角β明显下降，同时浅水中的舵力有所下降，舵力转船力矩下降，再加上浅水中的阻尼力矩明显增大，船舶的旋回性下降，因此，在浅水中的旋回圈明显增大。
当水深吃水比小于2时，旋回圈有所增大（特别是对高速船而言）；当水深吃水比小于1.5时，旋回圈明显增大；当水深吃水比小于1.2时，旋回圈急剧增大 11．螺旋桨的转动方向n n 由于受螺旋桨横向力的影响，船舶向左或向右旋回时的旋回圈的大小将有所不同对于右旋固定螺距螺旋桨单车船而言，在其它条件相同的情况下，向左旋回时的旋回初径要比向右旋回时的旋回初径要小一些但对于超大型船舶而言，这一差别很小n n 另外，船体的污底、风、流的作用都将对船舶旋回圈的大小产生影响例如顶风、顶流使旋回圈进距减小，顺风、顺流使旋回圈进距增大等等 五、旋回圈要素在实际操船中的应用五、旋回圈要素在实际操船中的应用 n n旋回初径、进距、横距、滞距在实际操船中的应用n n反移量在实际操船中的应用 n n旋回初径可以用来估算船舶用舵旋回掉头所需的水域；n n横距可以用来估算操舵转首后，船舶与岸或其它船舶是否有足够的间距；n n滞距可以用来推算两船对遇时无法旋回避让的距离，即两船对遇时的距离小于两船的滞距之和，则用舵无法避让；n n而两船的进距之和则可以用来推算对遇时的最晚施舵点 n n反移量(Kick)的应用n n例如，本船航行中发现有人落水时，应立即向落水者一舷操舵，使船尾迅速摆离落水者，以免使之卷进船尾螺旋桨流之内。
n n又如，在船首较近的前方发现障碍物时，为紧急避开，应立即操满舵尽量使船首让开，当估计船首已可避开时，再操相反一舷满舵以便让开船尾n n再如，当船舶前部已离出码头，拟进车离泊时，如操大舵角急欲转出，则由于尾外摆而将触碰码头为避免发生事故应适当减速，待驶出一段距离后再使用小舵角慢慢转出 第二节第二节 船舶航向稳定性及船舶操纵性指数船舶航向稳定性及船舶操纵性指数主要内容主要内容 n n一、船舶运动稳定性一、船舶运动稳定性一、船舶运动稳定性一、船舶运动稳定性n n二、船舶操纵运动方程二、船舶操纵运动方程二、船舶操纵运动方程二、船舶操纵运动方程n n三、船舶操纵性指数及其意义三、船舶操纵性指数及其意义三、船舶操纵性指数及其意义三、船舶操纵性指数及其意义n n四、四、四、四、KK、、、、T T指数无因次化数值范围及影响指数无因次化数值范围及影响指数无因次化数值范围及影响指数无因次化数值范围及影响KK、、、、T T指数的指数的指数的指数的因素因素因素因素n n五、船舶操纵性指指五、船舶操纵性指指五、船舶操纵性指指五、船舶操纵性指指KK、、、、T T的具体运用的具体运用的具体运用的具体运用n n六、舵效六、舵效六、舵效六、舵效n n七、船舶保向性七、船舶保向性七、船舶保向性七、船舶保向性（（course keeping abilitycourse keeping ability）） n n稳定性，指物体在受外界干扰，使其偏离原定常运动状态，当干扰消失后，物体是否具有回复到原定常运动状态的能力。
能回复，具有稳定性 不能回复，不具有稳定性 根据不同的被控坐标，分为不同的稳定性一、船舶运动稳定性一、船舶运动稳定性 船舶船舶运动稳定性的种类运动稳定性的种类直线稳定方位稳定位置稳定 n n直线运动稳定性：干扰消失后，其重心轨迹最直线运动稳定性：干扰消失后，其重心轨迹最终回复为一直线，航向发生变化终回复为一直线，航向发生变化 被控坐标：被控坐标：转首角速度转首角速度 n n方向稳定性：干扰消失后，其重心轨迹最终回方向稳定性：干扰消失后，其重心轨迹最终回复为与原航线平行的另一直线复为与原航线平行的另一直线n n被控坐标：被控坐标：航向角航向角n n位置稳定性：干扰消失后，其重心轨迹最终回位置稳定性：干扰消失后，其重心轨迹最终回复为与原航线的延长线上复为与原航线的延长线上n n被控坐标：被控坐标：横向位置横向位置 n n船舶运动稳定性基本问题：n n一般船舶都不可能具有方向稳定性和位置稳定性n n为了使船舶沿着给定的航向航行时，必须由人或一种自动装置来保持航向 自动装置：航向自动舵n n为了使船舶沿着给定的航线航行时，必须由人或一种自动装置来保持船位 自动装置：航迹自动舵n n将这两种稳定性，也称为控制稳定性 n n直线运动稳定性, 船舶航向稳定性 将之称为船舶的固有稳定性n n但是，并非所有船舶具有该特性， 一般比较瘦长的船可能具有直线运动稳定性，如军舰，杂货船等 若船型比较肥，即方型系数Cb b 在0.8以，可能不具有直线运动稳定性，如油轮，散货船等。
n n船舶不具有直线运动稳定性的后果： 1）在小舵情况下，可能出现反操现象； 2）保向比较困难； 3）在海上航行时，可能自动舵打不上； 4）操舵者较难以掌握操舵技术； 5）操舵者劳动强度增加，并且要求注意 力要高度集中； 6）可能出现失操 二、二、船舶操纵运动方程船舶操纵运动方程n n为为了了研研究究船船舶舶的的操操纵纵运运动动，，建建立立如如下下图图所所示示坐坐标标系系，，若若取取船船舶舶的的重重心心G G为为坐坐标标系系的的原原点点，，则则船船舶舶的的平平面面运运动动方方程程可可表达为：表达为：n n 在固定坐标系中，船舶运动方程： 由牛顿关于质心运动的动量定理和动量矩定理 (1)m 船舶的质量Iz船舶质量对重心的垂直轴的惯性矩，转动惯量X0 Y0 N0为外力在O0X0和O0Y0的分量，及力矩为速度分量和转首角速度 n n可以将式（1）转换成动坐标系中船舶运动方程 n n一阶操纵运动方程：假设一物体的转动惯性矩假设一物体的转动惯性矩I I为，当它以角速度为，当它以角速度r r回转时，回转时，所遭受的粘性阻尼为所遭受的粘性阻尼为N rN r，， N N是阻尼系数。
此外当其尾是阻尼系数此外当其尾部转过一角度部转过一角度 后，会产生一个作用在物体上的力矩后，会产生一个作用在物体上的力矩MM ，，MM表示单位角度产生的力矩，则该物体的运动方程表示单位角度产生的力矩，则该物体的运动方程为为一阶KT方程，野本方程 n n称为船舶的追随性指数（turning lag index），单位为秒；称为船舶的旋回性指数（turning ability index），单位为1/秒 三、船舶操纵性指数及其意义三、船舶操纵性指数及其意义 n nK表示船舶旋回性的优劣n nT表示船舶追随性的优劣n n相关图谱 n nK称为旋回性指数n nK值大，则操舵后的转向角加速度初始值、定常转向角速度值均较高，易于有较大的转向角船舶进入定常旋回后，因为K可用定常旋回角速度r0与所操舵角δ0之比来表示，所以K值实质上是定常旋回中的船舶每单位舵角所能给出的转头角速度值，又称增益常数该增益越大，则船舶的旋回性能越好 n nT称为追随性指数n nT值小，则操舵后的转向角加速度初始值较高，向定常角速度趋近较快，易于有较大的转向角船舶操舵后，因为T表示转向角加速度向零衰减、转向角速度向定常角速度趋近的周期，而且每经过T的时间均趋近0.37倍，所以T又称时间常数。
该时间越短，则追随性越好 n n讨论阶跃响应时KT方程的解如下：n n通解：n n特解：在此采用常数变易法可得： n n船舶转首角速度 n n角加速度 n n船首所转过的角度 四、四、K、、T指数无因次化数值范围指数无因次化数值范围及影响及影响K、、T指数的因素指数的因素n n1．K、T指数的无因次化n n为了便于比较不同船舶之间的操纵性，常将操纵性指数K、T作无因次化处理，即消去其量纲的处理即： 2．影响K/、T/值的因素n n船舶操纵性能指数K/、T/值，将随舵角、吃水、吃水差、水深与吃水之比、船体水下线型等因素的变化而变化，且其规律较为复杂，但总体来讲，具有如表1－2所列的趋势影响因素影响因素舵角增加舵角增加 吃水增加吃水增加 尾倾增加尾倾增加 水深变浅水深变浅船型越船型越肥大肥大K K/ /、、T T/ /变变化化同时减小同时减小 同时增大同时增大 同时减小同时减小 同时减小同时减小同时增同时增大大 五、船舶操纵性指数五、船舶操纵性指数K、、T的具体运用的具体运用 n n1．按K、T指数区分船舶操纵性n n2．船舶定常旋回直径D的估算n n3．推定新航向距离DNC （distance to new course） n n4．改向中转头惯性角的估算 n n5. 判断船舶航向稳定性 1．按K、T指数区分船舶操纵性n n不同种类、结构和大小的船舶，其操纵性会有很大的不同。
按照K、T指数比较船舶的旋回轨迹，可将船舶操纵性概略地区分为四类，如图1－10所示 n nA A型：型：K K大大T T小，旋回性好，追随性好特点，小，旋回性好，追随性好特点，操舵后，应舵快，转首角速度增加快，定常旋操舵后，应舵快，转首角速度增加快，定常旋回角速度大，旋回圈小，如拖轮，渔船等；回角速度大，旋回圈小，如拖轮，渔船等；n nB B型：型：K K小小T T小，旋回性差，追随性好特点，小，旋回性差，追随性好特点，操舵后，应舵快，但定常转头角速度小，旋回操舵后，应舵快，但定常转头角速度小，旋回圈大，如浅吃水或空载船等圈大，如浅吃水或空载船等n nC C型：型：K K大大T T大，旋回性好，追随性差特点，大，旋回性好，追随性差特点，操舵后，应舵慢，但定常转头角速度大，旋回操舵后，应舵慢，但定常转头角速度大，旋回圈小，如满载大型油轮；圈小，如满载大型油轮；n nD D型：型：K K小小T T大，旋回性差，追随性好特点，大，旋回性差，追随性好特点，操舵后，应舵慢，但定常转头角速度小，旋回操舵后，应舵慢，但定常转头角速度小，旋回圈小，舵面积较小的船、船型瘦削的船等圈小，舵面积较小的船、船型瘦削的船等。
2．船舶定常旋回直径D的估算n n根据定常旋回运动中旋回角速度r0＝Kδ0的结论，可以得到船舶定常旋回直径的估算 式：式中，υ υt t为船舶定常旋回时的线速度；为船舶定常旋回时的线速度； K K为有量纲的船舶的旋回性指数；为有量纲的船舶的旋回性指数； δ δ0 0为所操的舵角，应采用弧度作单位为所操的舵角，应采用弧度作单位n n在使用该式估算旋回直径D时，应适当地考虑到旋回中船舶降速问题，尤其是超大型船舶的降速问题更为明显 3.推定新航向距离DNCn n所谓新航向距离指的就是原航线上应提前操舵的施舵点至转向点的距离，如图1一11所示 船舶的新航向距离为：n n式中，K为有量纲的船舶旋回性指数； 为转向角； δ0为所操的舵角,单位，度 4．改向中转头惯性角的估算n n船舶在航行中改向操舵后，船舶的转头角速度r0到达某一定值后操正舵，船首继续转头惯性角为： 根据实际经验，在舵效较好的一般货船上，压舵角一般可取转向时所操舵角的1／2；在舵效较慢的大型油轮上，尤其是超大型油轮在它们满载时应按照转头惯性的强弱，多取与转向时所操舵角等大的压舵角。
n n5. 船舶航向稳定性的判别船舶航向稳定性的判别n n船舶航向稳定性指数T＞0，说明船舶具有航向稳定性，且T值为越小的正数，船舶的航向稳定性越好航向稳定性指数T＜0，则说明船舶不具有航向稳定性船舶追随性好的船舶可以同时判断为航向稳定性好的船舶 n n据统计，船速和船舶长度均较接近的船舶，其航向稳定性指数T与该船的方形系数、长宽比有密切关系一般说来，方形系数较低、长宽比较高的船舶具有较好的航向稳定性类似超级油轮之类的肥大型船舶，方形系数一般在0.8左右，其航向稳定性在小舵角范围内总带有不稳定性，因此，这种船舶在小舵角保向航行中，船首的偏摆角度往往较大，并给人以稳不住的感觉 六、舵效1. 舵效的概念 操舵后，会引起船首回转、横向移动、船速下降、船体横倾等现象，广义上，舵效即为船体对舵的响应 狭义上，舵效，操一舵角后船舶在一定时间、一定水域内船首转过的角度大小 如能在较短的时间、较小的水域内转过较大的角度，认为舵效好，否为差 n n舵效的好坏与船舶旋回性、追随性密切相关当初始操舵时， ， ，回转角速度将主要取决于 值的大小（舵角一定）。
反映了单位舵角所能产生的角加速度大小通常将 称为舵效指数， 大，即K大，旋回性好，T小，追随性好，即操纵性能好的船舶，其舵效好 2. 影响舵效的因素n n舵角和舵面积比n n舵速 提高舵速度，在船速低时通过提高主机转速方法来实现n n吃水 吃水大时，转动惯量大，舵效变差，满载船一般宜早用舵，早回舵，用大舵角；n n纵倾与横倾n n舵机特性n n其他因素 n1．船舶保向性的概念n n 保向性是指船舶在外力作用下（如风、流、浪等），由舵工（或自动舵）通过罗经识别船舶首摇情况，通过操舵抑制或纠正首摇并使船舶驶于预定航向上的能力船舶保向性的好坏不但与船舶航向稳定性的好坏有关，同时还与操舵人员的技能及熟练程度、自动舵、舵机的性能有关七、船舶保向性七、船舶保向性（course keeping ability） 2．影响船舶保向性的主要因素．影响船舶保向性的主要因素n1）船型n2）载况n3）舵角n4）船速n5) 舵面积比n6）船舶纵倾与横倾n7）其它因素 n n1. 船型n n水下船型是决定船舶转头阻尼力矩和惯性的重要因素，水上船型是决定船舶所受风力及风力转船力矩大小的重要因素。
它们对保向性均有很大影响表现在：n n（1）方形系数较低、长宽比较高的瘦削型船舶，其保向性较优；浅吃水的宽体船保向性较差n n（2）船体侧面积在尾部分布较多者，如船尾有钝材，其保向性较好；船首水下侧面积分布较多者，如船首有球鼻首将降低保向性n n（3）较高的干舷将降低船舶在风中航行时的保向性 2.载况n n载况的改变将导致水下和水上船型的改变，因而也影响到船舶保向性对于同一艘船一般的倾向是：n n（1）轻载较满载时保向性好（受风时另当别论）；n n（2）尾倾较首倾时的保向性好 3. 舵角n增大所操的舵角，能明显地改善船舶的保向性超大型油轮小舵角状态下有航向不稳定趋势，需用较大舵角才能保向 4. 船速n对于同一艘船而言，由于船速的提高船舶保向性将变好5. 舵面积比n舵面积比越大，船尾附近水线下侧面积增加，航向稳定性和保向性提高 6. 纵倾与横倾n n船舶首倾时首部水线下侧面积增加，航向稳定性和保向性下降尾倾时航向稳定性和保向性提高船舶横倾时比没有横倾时保向性下降7. 其它因素:n n保向性将因水深变浅而提高，船舶顺风浪或顺流航行中保向性反而降低 第三节第三节 船舶变速运动性能船舶变速运动性能本节的主要内容本节的主要内容n n一、船舶的启动性能一、船舶的启动性能一、船舶的启动性能一、船舶的启动性能 n n二、停车性能二、停车性能二、停车性能二、停车性能n n三、减速时的性能三、减速时的性能三、减速时的性能三、减速时的性能n n四、倒车停船性能四、倒车停船性能四、倒车停船性能四、倒车停船性能n n五、影响紧急停船距离的因素五、影响紧急停船距离的因素五、影响紧急停船距离的因素五、影响紧急停船距离的因素n n六、几种制动方法的比较和运用六、几种制动方法的比较和运用六、几种制动方法的比较和运用六、几种制动方法的比较和运用 一、启动惯性n n定定义义：：船船舶舶在在静静止止状状态态中中开开进进车车，，使使船船舶舶达达到到与与主主机机功功率率相相应应的的稳稳定定船船速速所所需需的的时时间间和和航航进进的的距距离，称为船舶的启动性能。
离，称为船舶的启动性能n n为为了了保保护护主主机机，，由由静静止止状状态态开开进进车车时时，，转转速速应应视视船船速速成成的的逐逐步步提提高高而而逐逐步步增增加加，，用用车车时时先先开开低低转转速速，，在在船船速速达达到到与与转转速速相相应应的的船船速速时时再再逐逐级级加加大大转速n n设船舶阻力为设船舶阻力为R R，螺旋桨的推力为，螺旋桨的推力为T T，启动时，，启动时， T>RT>R，，船船舶舶作作加加速速运运动动经经过过一一定定时时间间t t0 0后后，，阻阻力力R R0 0与与推推力力T T0 0达达到到平平衡衡，，在在此此期期间间，，船船舶舶航航进进的的距距离离也也随随船船舶舶一一起起增增加加，，其其航航进进距距离离为为S S0 0，，并并以以船船速速V V0 0作匀速运动作匀速运动 n n船舶的启动运动方程为n n到过任一船速V所需的时间为n n到达任一船速V时航进的距离S为 n n根据理论推导，船速达到定常速度V0时所需的时间t和航进的距离S的估算公式为：n n 式中，式中，D D为船舶排水量为船舶排水量(t)(t)；； R R0 0为为V V0 0时的船舶时的船舶阻力阻力(t)(t)；； V V0 0为船舶的定常速度为船舶的定常速度(kn)(kn)；； t t为时间为时间(min)(min)；； S S为启动惯性距离为启动惯性距离(m)(m)。
n n 根据经验，从静止状态逐级动车，直至达到根据经验，从静止状态逐级动车，直至达到定常速度，满载船舶约需航经定常速度，满载船舶约需航经2020倍船长左右的倍船长左右的距离，轻载时约为满载时的距离，轻载时约为满载时的1/21/2～～2/32/3 二、停车惯性n n定义：以某一速度航行的船舶，从发出主机停止车令起到船舶对水停止移动时止所需的时间和滑行的距离，称为停车冲时和停车冲程n n实船试验时，船舶对水停止移动一般以船舶维持舵效最小速度为标准计算，万吨级船取2kn，超大船取3kn左右 n n前进中船舶减速成以停车时，船舶纵向运动方程为n nT1为与减速后主机转速相对应的前进推力，停车时T1=0n n停车后航进的距离为n nk为船舶的阻力系数，R=kV2,初始船速为V0 n n经推导，主机停车后至船速降低到能维持舵效的速度时所需的时间t和滑行距离S的估算公式为： 式中:n n为船舶排水量，单位为t；n nV0为船舶发令停车时的初速度，单位为kn；n nV为船舶停止时刻的速度，一般以能维持其舵效的速度计算，单位为kn；n n R0为船速为V0时的船舶阻力，单位为t；n n t为停车冲时，单位为min；n n S为停车惯性距离，单位为m。
n根据经验，船舶在常速航行中停车，降速到能维持其舵效的速度时，一般货船的停车冲程为船长的8～20倍，超大型船舶则超过20倍的船长船越大，停车惯性越大 三、减速时的性能n n减速时船舶运动方程为n nV1相当于降低转速后所对应的速度（要求的速度）n n后任一时间t的速度V及达到该速度航进的距离V为 n nTopley船长给出一个简便式n n若设V1=0，则主机停车时的速度V和航进距离S为 n n四、倒车惯性n n船舶在前进三中开后退三，从发令开始到船对水停止移动所需的时间及航进的距离，称为倒车冲时和倒车冲程其距离又称紧急停船距离（crash stopping distance）或最短停船距离（shortest stopping distance）n n从前进三到后退三所需时间的长短随主机种类不同而不同一般情况下，内燃机船约需90～120秒；汽轮机船约需120～180秒；而蒸汽机船约需60～90秒 n n倒车冲时和倒车冲程可用下列公式估算 式中，式中， 为船舶排水量，单位为为船舶排水量，单位为t t；；n n R R0 0为船速为为船速为V V0 0时的船舶阻力，单位为时的船舶阻力，单位为t t；；n n V V0 0为船舶倒车前的速度，单位为为船舶倒车前的速度，单位为knkn；；n n t t为倒车冲时，单位为为倒车冲时，单位为minmin；；n n S S为倒车冲程，单位为为倒车冲程，单位为mm。
n n根据统计：根据统计：n n一般中型至万吨级货船一般中型至万吨级货船 距离可达距离可达6 6～～8 8倍船长；倍船长；n n载重量载重量5 5万吨左右的船万吨左右的船 距离可达距离可达8 8～～1010船长；船长；n n载重量载重量1010万吨的船万吨的船 距离可达距离可达1010～～1313倍船长；倍船长；n n载重量载重量1515～～2020万吨级的船万吨级的船 距离可达距离可达1313～～1616倍船长 n影响紧急停船距离的因素主要有：n n1) 船舶排水量n n2) 船速n n3) 主机倒车功率、转速和换向时间n n4) 推进器种类n n5) 船体的污底程度n n6) 外界条件 n n 1．倒车制动法n n 2．大舵角旋回制动法n n 3．蛇航制动法n n 4．拖锚制动法n n 5．拖轮制动法n n 6．辅助装置制动法五、几种制动方法的比较和运用五、几种制动方法的比较和运用 n n倒车制动法n n优点：该方法不受水域、船速等条件的限制，即不论在港内或港外水域，也不论船速的高与低，该方法均可适用；同时在紧急避让中一旦发生碰撞，碰撞的损失也比较小。
n n缺点：历时较长，对于FPP船需要进行主机换向操作，同时单桨船在倒车过程中总伴有一定的偏航量和偏航角，且倒车时间越长，偏航量越大 n n大舵角旋回制动法n n优点：操作方便，无需机舱操作，而且降速时间也相对较短，一般船舶进行大舵角旋回时可减速30%左右，而肥大型船舶可以降速达50％；n n缺点：所需的水域比较宽，而且大舵角旋回后仍残留部分余速，最后要把船完全停住，仍需进行倒车制动 n n 蛇蛇航航制制动动法法是是直直航航中中的的船船舶舶通通过过自自身身操操舵舵、、换换车车，，利利用用强强大大的的船船舶舶斜斜航航阻阻力力和和倒倒车车拉拉力力将将船船制制动动的的方方法 n n优优点点：：开开始始蛇蛇航航制制动动时时最最初初的的操操舵舵不不但但赋赋予予了了船船舶舶以以明明确确的的偏偏航航方方向向（（向向右右或或向向左左）），，弥弥补补了了开开出出倒倒车车时时船船舶舶偏偏转转方方向向不不定定的的不不足足，，而而且且在在倒倒车车未未开开出出之之前前的的2 2～～3min3min的的时时间间之之内内已已充充分分地地利利用用斜斜航航阻阻力力使使船船舶舶相相应应减减速速，，这这对对缩缩短短紧紧急急停停船船距距离离和和时时间间无无疑疑是是很很有有帮帮助助的的。
另另一一个个优优点点是是，，主主机机由由进进车车换换为为倒倒车车的的过过程程可可以以分分阶阶段段、、逐逐级级平平稳稳进进行行，，避避免免了了主主机超负荷工作等情况的出现机超负荷工作等情况的出现n n缺缺点点：：在在较较窄窄的的水水域域或或航航道道内内不不宜宜使使用用，，操操纵纵上上略略感复杂感复杂 蛇航制动实例（19万吨油轮） n n其操作要领为：n n1 1）左满舵，并下令备车）左满舵，并下令备车n n2 2）向左改向角达到）向左改向角达到20200 0时，由海上速度改为港时，由海上速度改为港 内操纵速度，即主机功率减到内操纵速度，即主机功率减到3/43/4；；n n3 3）向左改向角达到）向左改向角达到40400 0时，操右满舵；时，操右满舵；n n4 4）向左改向角达最大值时，下令前进二，主机功）向左改向角达最大值时，下令前进二，主机功 率减到率减到3/43/4；；n n5 5）航向复原时，再操左满舵；）航向复原时，再操左满舵；n n6 6）向右改向达最大值时，下令前进一，主机功率）向右改向达最大值时，下令前进一，主机功率 减到减到1/41/4；；n n7 7）航向再次恢复到原航向时，操右满舵并全速倒）航向再次恢复到原航向时，操右满舵并全速倒 车车 满舵旋回、全速倒车、蛇航三种制动方法的比较满舵旋回、全速倒车、蛇航三种制动方法的比较 n拖锚制动法n通过拖锚利用拖锚阻力，即拖锚时锚的抓力来刹减船舶余速的方法称为拖锚制动法。
就目前所知，该法仅用于万吨级及其以下的船舶，而且抛锚时船舶对地的速度也仅限于2～3kn以下 n拖轮制动法n通过拖轮协助，或仅靠拖轮提供的推力使船制动的方法叫作拖轮制动法该法多用于大型船舶在港内低速状态时的制动 n辅助装置制动法n在船舶上设置一些如阻力鳍等辅助装置而使船舶减速制动的方法称为辅助装置制动该方法仅在船舶航速较高时使用，才会有明显的效果 第四节第四节 船舶操纵性能试验船舶操纵性能试验主要内容 n n一、旋回试验一、旋回试验n n 二、二、Z形试验形试验n n 三、螺旋试验与逆螺旋试验三、螺旋试验与逆螺旋试验n n 四、停船试验四、停船试验 进行实船试验时的注意事项:n n选择海面平静、海流潮流较小的水域；n n试验水域要有足够的水深，水深至少应大于5倍吃水；n n一般应在满载状态进行试验，油轮和散货船还应进行压载状态的试验；n n试验前主机转速、航速应达到稳定的试验速度；n n校准有仪器设备 一、旋回试验n n船舶旋回试验的目的是求取船舶的旋回要素，以便评价船舶旋回的迅速程度和所需水域的大小，从而判定船舶的旋回性能n n测定船舶旋回轨迹的方法有： 1.用位于船首尾的经纬仪同时分别测定一浮标与船舶首尾面的夹角的方法测定船舶的旋回圈 2. 测定航向、航速进行积分求旋回圈 3.用雷达定位测定船舶的旋回圈 4.使用GPS定位测旋回圈 n n进行旋回试验的要领是：n n1)1) 测测试试人人员员就就位位后后，，在在预预定定的的航航线线上上保保持持船船舶舶直直航航并稳定航速；并稳定航速；n n2)2) 在在开开始始旋旋回回前前约约一一个个船船长长的的航航程程范范围围内内，，测测量量船船舶舶的的初初始始参参数数，，如如初初始始航航速速、、初初始始航航向向、、螺螺旋旋桨桨的的初始转速等；初始转速等；n n3)3) 下下令令开开始始试试验验时时，，尽尽快快将将舵舵操操至至所所规规定定的的舵舵角角，，并保持该舵角，记录舵角到位的时间；并保持该舵角，记录舵角到位的时间；n n4)4) 以以后后，，船船舶舶的的航航向向每每变变化化5 50 0均均应应同同时时记记录录船船舶舶的的运运动动参参数数，，包包括括时时间间、、船船舶舶的的航航速速、、航航向向、、螺螺旋旋桨桨转速、横倾角及表征船舶重心轨迹的参数等；转速、横倾角及表征船舶重心轨迹的参数等；n n5)5) 待船舶的航向变化待船舶的航向变化5405400 0时，即可结束试验；时，即可结束试验； n n二、Z形试验n n最早是Kempf提出的一种判定船舶操纵性能的方法，又称标准操纵性试验。
n nZ形试验的目的是利用Z形试验所测定的数据，求取船舶的操纵性指数K，T， 从而全面评判船舶的旋回性、追随性和航向稳定性等性能 n n通过Z型试验可求得船舶的操纵性指数K、T将K、T进行无因次化即可得到K/、T/，从而对船舶的操纵性能作出评价和比较 n n三、螺旋试验（direct spiral test）和逆螺旋试验（reverse spiral test）n n前者由法国的Dieudonne提出，后者由Beck提出螺旋试验的目的是判定船舶航向稳定性的好坏n n其试验方法是，首先从右满舵开始求取其对应的定常旋回角速度r，而后少量减小其右舵角再求取其定常旋回角速度；然后顺次求出正舵、左舵、直至左满舵旋回时的定常旋回角速度；最后再从左满舵向右满舵一步步过渡，依次求出各舵角所对应的定常角速度 n n如属于aoa/oa类型的，因r－δ具有单值对应关系，则说明船舶具有航向稳定性；如r－δ曲 线 呈 现 出ABCDA/DEBA类型、带有BCDE这种环形范围的，因r－δ在环形范围内具有多值对应关系，则说明该类船舶在环形范围内不具备航向稳定性 正螺旋试验的r－δ曲线 n nr－δ曲线如果成单值对度，曲线近似于一条直线，说明船舶具有良好的航向稳定性；相反如果r－δ曲线呈S形，在临界舵角范围内r－δ曲线成多值对应关系，则说明船舶不具备航向稳定性，且多值对应的宽度越宽则表示船舶的航向不稳定性越强，这与螺旋试验所求出的不稳定环的宽度所表示的含义是完全一致的。
逆螺旋试验的r－δ曲线 n n四、停船四、停船试验 n n测定方法，通常采用抛板法其步骤为：n n 船舶以稳定的航向、主机转速作直航运动，两观测组分别立于船首及船尾固定处当驾驶台发令停车（或倒车）时，船首观测组立即沿垂直于船舶首尾面方向抛出第一号木块，并启动秒表；随船舶的前进，当该木块通过船尾观测组时，立即发信号通知船首观测组抛出第二号木块，如此反复，直到船完全停止前进为止，按停秒表秒表所记录的时间即为该船的冲时；冲程则可由下式求出：n n 冲程＝n L－最后木块距离船尾观测组的距离n n其中，L为船长；n为抛下木块的总数 第五节第五节 ＩＭＯ船舶操纵性衡准的基本内容ＩＭＯ船舶操纵性衡准的基本内容评价指标评价指标标标 准准旋回性能旋回性能进距进距≤4.5L≤4.5L，旋回初径，旋回初径≤5L≤5L初始旋回性初始旋回性能能操左操左/ /右舵右舵10100 0后，船首改向后，船首改向10100 0时船舶前进的距离时船舶前进的距离≤2.5L ≤2.5L 追随性及保追随性及保向性向性在在10100 0/10/100 0Z Z型试验中型试验中第一超越角：第一超越角：如如L/v<10L/v<10秒，第一超越角秒，第一超越角≤10≤100 0；；如如L/vL/v 3030秒，第一超越角秒，第一超越角≤20≤200 0；；如如30>L/v30>L/v 1010秒，第一超越角秒，第一超越角≤ ≤〔〔5 5＋＋0.5(L/v)0.5(L/v)〕〕第二超越角第二超越角≤ ≤上述第一超越角标准值上述第一超越角标准值+15+150 0在在20200 0/20/200 0Z Z型试验中型试验中第一超越角第一超越角≤25≤250 0L L和和v v的分别为船长和速度，单位分别为米和米的分别为船长和速度，单位分别为米和米/ /秒。
秒停船性能停船性能紧急倒车冲程紧急倒车冲程≤15L≤15L；对大型船舶，主管机关可以修正这一值对大型船舶，主管机关可以修正这一值 n第一章结束 。