(5)：航行环境对船舶操纵的影响：风流的影响.ppt

航行环境对船舶操纵的影响 1 在风中航行时 决定船舶所受风力大小的因素有 相对风速和风舷角 水线以上船体正 侧面受风面积 空气密度解释 船体所受的风压力取决于相对的风速 真风与视风的合成 另外还与风舷角 受风面积大小以及几何形状 空气密度的等多种因素相关 风动压力和水动压力 2 一般来说 船舶所受风力作用中心的位置主要决定于 船舶上层建筑形状 面积分布情况以及风舷角解释 风压力作用中心取决于船体所受风压力的分布与船型及风舷角有关 风动压力和水动压力 3 计算船舶受风压力时所用的风力系数C 的值与风舷角的关系是 C 风力系数C 的值随风舷角的变化呈马鞍形曲线 当风舷角为30 150 左右时 该值均出现极大值4 风力系数C 的值是 当风舷角为30 一40 或150 左右时 该值将出现极值5 风力系数C 达极大值时的风舷角为 140 160 30 40 解释 此题考核的是Hughes公式风压力系数 风力系数C 随相对风舷角 的变化曲线为一一马鞍形曲线 当风舷角 0 或180 时 风力系数C 值为最小 当风舷角 30 40 或140 160 时 风力系数C 值为最大 当风舷角 90 左右时 风力系数C 值较小 但船舶所受的风力值达到最大 因为Hughes公式的受风面积计算部分考虑了风舷角的影响 所以正横受风时风压力系数不是最大 此时受风面积已经达到最大值 风动压力和水动压力 6 在求取船舶所受的风力及风力转船力矩时 如船舶无相应吃水时的正侧面积A B 的资料则 1 可利用正 侧面积系数方法概略求所受的风力 2 求正 侧面积系数应考虑船舶种类和实际吃水解释 正 侧面积可从船舶布置总图求得 也可根据船型和吃水等因素利用经验公式进行估算 风动压力和水动压力 7 航行中的同一艘船 其空船或压载时的风力中心位置比满载时要 明显前移解释 普通船舶为尾机型 空载时干舷增大 甲板以下面积所占比例增大 加上吃水差的影响 面积形心前移 风动压力和水动压力 8 船舶受风时 其风力中心的位置将随风舷角增大而 由前向后移动解释 风力作用中心至船首的距离a与两柱间船长Lpp的比值随风舷角 的增大近似呈线性增加 其值在0 3 0 8之间 风动压力和水动压力 9 风对船舶作用力的方向 较风向更偏于船舶正横方向解释 风力角 将随风舷角的增 大而增大 当风舷角 处于40 140 之间时 风力角 大体处于80 100 范围之内 其变化并不明显 风力角 比风舷角 偏于正横 风动压力和水动压力 10 船舶的水动力系数与下列哪些因素有关 漂角和水深11 船舶的水动力系数与漂角之间的关系是 在漂角为90 左右达到极大值解释 水动力估算公式与风压力估算公式 Hughes公式 明显不同之处在于湿水面积的估算是固定不变的 因此水动力系数与漂角直接相关 并在漂角为90 左右达到极大值 此外 水动力系数还与水深有关系 工程估算时通过修正水动力系数来计算浅水的影响 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 12 决定船舶在风中偏转规律的是 船舶所受的水动力转船力矩和风力转船力矩的代数和13 定性说明船舶在风中偏转方向时 下列说法正确的是 风力中心 船舶重心 水动力中心位置很重要 最终取决于船舶所受的风力转船力矩和水动力转船力矩之代数和 解释 船舶在风中的偏转是船舶所受的风力转船力矩和水动力转船力矩共同作用的结果 取决于其代数和 应考虑其作用方向 与风力中心 船舶重心 水动力中心位置以及大小和方向均有关 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 14 一般货船 当其在静止中正横前来风时 最终将 顺风偏转至正横略后受风向下风漂移15 静止中的船舶风从正横后吹来 则该船偏转的情况是 逆风偏转 直至船舶处于接近横风状态解释 一般货船静止 停车不对水移动 无论正横前来风还是正横后来风 船体受风端将向下风偏转 最终被吹向横风 风舷角约100 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 16 船舶在前进中如风从正横前吹来 则 船首偏转万问不定 要看风力与水阻力的力矩大小确定解释 船舶在前进中 正横前来风 风压力中心和水动力中心均在船中前 二者方向相反 慢速 空船 尾倾 船首受风面积较大的船舶 船首顺风偏转 前进速度较大的船舶或满载或半载 首倾 船尾受风面积较大的船舶 船首将迎风偏转 正横后来风 风压力中心在船中后而水动力中心在船中前 船舶将呈现极强的迎风偏转性 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 17 重载船在海上高速行驶时 正横前来风 船舶受风影响出现的偏转情况是 迎风偏转解释 船舶在前进中 正横前来风 风压力中心和水动力中心均在船中前 二者方向相反 慢速 空船 尾倾 船首受风面积较大的船舶 船首顺风偏转 前进速度较大的船舶或满载或半载 首倾 船尾受风面积较大的船舶 船首将迎风偏转 正横后来风 风压力中心在船中后而水动力中心在船中前 船舶将呈现极强的迎风偏转性 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 18 船舶前进中受到横向前来风的影响 出现顺风偏的条件主要是 船舶的前进速度较低解释 船舶在前进中 正横前来风 风压力中心和水动力中心均在船中前 二者方向相反 慢速 空船 尾倾 船首受风面积较大的船舶 船首顺风偏转 前进速度较大的船舶或满载或半载 首倾 船尾受风面积较大的船舶 船首将迎风偏转 正横后来风 风压力中心在船中后而水动力中心在船中前 船舶将呈现极强的迎风偏转性 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 19 船舶在前进中 正横前来风 下述船舶 哪一种会顺风偏转 空载慢速船解释 船舶在前进中 正横前来风 风压力中心和水动力中心均在船中前 二者方向相反 慢速 空船 尾倾 船首受风面积较大的船舶 船首顺风偏转 前进速度较大的船舶或满载或半载 首倾 船尾受风面积较大的船舶 船首将迎风偏转 正横后来风 风压力中心在船中后而水动力中心在船中前 船舶将呈现极强的迎风偏转性 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 20 船舶在前进中受风产生顺风偏转的船大多是 空船解释 船舶在前进中 正横前来风 风压力中心和水动力中心均在船中前 二者方向相反 慢速 空船 尾倾 船首受风面积较大的船舶 船首顺风偏转 前进速度较大的船舶或满载或半载 首倾 船尾受风面积较大的船舶 船首将迎风偏转 正横后来风 风压力中心在船中后而水动力中心在船中前 船舶将呈现极强的迎风偏转性 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 21 满载的超大型船舶在常速状态下航行 受正横风的影响往往呈现 船首顺风偏转解释 船舶在前进中 正横前来风 风压力中心和水动力中心均在船中前 二者方向相反 慢速 空船 尾倾 船首受风面积较大的船舶 船首顺风偏转 前进速度较大的船舶或满载或半载 首倾 船尾受风面积较大的船舶 船首将迎风偏转 正横后来风 风压力中心在船中后而水动力中心在船中前 船舶将呈现极强的迎风偏转性 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 22 高速前进中的船舶风向来自正横后 其风致偏转趋势一般为 船首迎风偏解释 船舶在前进中 正横前来风 风压力中心和水动力中心均在船中前 二者方向相反 慢速 空船 尾倾 船首受风面积较大的船舶 船首顺风偏转 前进速度较大的船舶或满载或半载 首倾 船尾受风面积较大的船舶 船首将迎风偏转 正横后来风 风压力中心在船中后而水动力中心在船中前 船舶将呈现极强的迎风偏转性 静止中 前进中和后退中的船舶风致偏转的规律 23 船舶高速后退中受风时的偏转趋势为 1 尾找风 2 用舵往往难以控制24 当船在后退中遇到正横后吹来的风 水动力中心W和风力中心A都在重心之后 但水动力力矩大于风力力矩 则船舶的动态为 船尾找风25 右旋式单车船倒车后退中 尾找风现象最明显的情况是 左舷正横前来风26 有关风对操船的影响 下列叙述正确的是 船静止中或船速接近于零时 船身将趋向与风向接近垂直 船的退速极微时 其偏转基本与 相同 风压差角的变化规律与横向漂移速度的变化规律相同 解释 船舶在后退中 在一定风速下并有一定的退速时 因为水动力中心接近船尾 船舶迎风偏转 即尾找风现象 sterntowind 正横前来风比正横后来风显著 左舷来风比右舷来风显著 退速极低时 船舶的偏转与静止时的情况相同 并受倒车横向力的影响 船尾不一定迎风 考虑螺旋桨的致偏效应 右旋式单车船倒车后退中 尾找风现象最明显的情况是左舷正横前来风 静止中船舶风致漂移速度 27 停车的船舶的风中漂移速度 与下列哪些因素有关 风速 船体水线上下侧面积之比 水深与吃水之比28 船舶在海上停车后的稳定风致漂移速度 与风速成正比29 航行中的漂移速度vy 与停船时的漂移速度vy之间的关系 航行中的漂移速度vy 要比停船时的漂移速度vy小30 航行中的漂移速度与船速之间的关系是 随船速的提高 航行中的漂移速度显著减小 静止中船舶风致漂移速度 27 30题解释 停船时 受风漂移 其漂移速度由风压力和水动力达到相等来决定 因此与风压力和水动力的影响因素有关 流体力估算公式中有流体速度的平方项 因此 漂移速度与风速以及水线上下侧面积之比值的平方根成正比 航行中随船速的提高 漂移速度显著减小 成指数规律下降 影响船舶风中保向的因素 32 风对船舶保向航行的影响是 1 斜逆风较斜顺风易于保向 2 风速与船速之比升高时保向性将变差33 船舶受风时 常速航行中 风来自船首容易保向34 船舶斜顶风较斜顺风航行易于保向的原因是 船舶斜顶风航行时 风力转船力矩与水动力转船力矩相抵 偏转的趋势较小 船舶斜顺风航行时 风力转船力矩与水动力转船力矩相一致 偏转的趋势较强 影响船舶风中保向的因素 35 重载高速航行中 强横风时保向通常应压 下风舵36 强风中船舶保向性 总的来说是 随所操舵角的增大而提高37船舶在航行中受强横风 随风速的提高 为保向而需采用的压舵角将增大 影响船舶风中保向的因素 32 37题解释 船舶受风偏转规律与风压力和水动力均有关 强风中船舶保向性总的说来随风速的降低而提高 随船速的降低而降低 增大舵角可提高保向性 对于不同类型的船舶而言 水线上下侧面积之比较大的船舶其保向性较差 浅水对强风中船舶的可保向界限的影响甚微 强风中操船的可保向界限还与风舷角密切相关 风舷角 60 120 时 曲线位置较低 可保向 舵角 范围小 当相对风向逐渐间首 尾靠拢时 曲线位置升高 可保向范围扩大 船首附近来风时的可保向曲线要比船尾附近来风时的曲线要高得多 斜逆风较斜顺风易于保向 因为 船舶斜顶风航行时 风力转船力矩与水动力转船力矩相抵 偏转的趋势较小 斜顺风航行时 风力转船力矩与水动力转船力矩相一致 偏转的趋势较强 流对旋回漂移距离的影响 1 船舶在有流水域旋回掉头 流对其旋回掉头所需水域的影响为 顺流时使其增大2 船舶在有流水域旋回掉头 估算掉头所需水域时对流致漂移距离的修正做法为 顺流掉头时 加上流致漂移距离3船舶在有流水域旋回掉头 其旋回中的流致漂移距离的估算公式为 流速 掉头时间 80 4 船舶在有流水域旋回掉头 其旋回中的流致漂移距离的估算公式为 流速 掉头时间 80 流对旋回漂移距离的影响 1 4题解释 根据经验 船舶有流的水域中旋回掉头的漂移距离 纵向的距离 可估算为流速乘以掉头时间再乘以80 顺流时为正 增大 顶流为负 流对旋回漂移距离的影响 5 某船在顺流中掉头 流速为2m s 掉头所需时间为3 5min 其漂移距离约为 336m6 某船在顺流中掉头 流速为1m s 掉头所需时间为5min 其漂移距离约为 240m7 某船在顺流中掉头 流速为1m s 掉头所需时间为5min 则流致漂移距离对掉头水域的影响为 减小240m8 某船在顺流中掉头 流速为2m s 掉头所需时间为4min 则流致漂移距离对掉头水域的影响为 增大384m 流对旋回漂移距离的影响 5 8题解释 根据经验 船舶有流的水域中旋回掉头的漂移距离 纵向的距离 可估算为流速乘以掉头时间再乘以80 顺流时为正 增大 顶流为负 流对冲程及舵效的影响 9 关于流对冲程的影响 下列说法正确的是 船舶顶流和顺流航行时 若其他条件相同 停车冲程是一样的10 关于流对冲程的影响 下列说法不正确的是 在航中若采取停车避让前方在航他船 如果其他条件相同 则顶流时可以比顺流时在更短的距离采取行动 流对冲程及舵效的影响 解释 因冲程是船舶对水移动的距离 船舶顶流和顺流航行时 若其他条件相同 停车冲程是一样的 但顶流时对地移动的距离小 进港靠泊过程中为控制余速 如果其他条件相同 则顶流时可以比顺流时更晚采取停车或倒车行动 在航中若采取停车避让前方锚泊他船 如果其他条件相同 则顶流时可以比顺流时在更短的距离采取行动 但在航中若采取停车避让前方在航他船 流的作用不应当计入冲程 顶流时与顺流时应在同样的距离采取行动 流对冲程及舵效的影响 11 流对操船的影响船在顶流过弯头时 由于没及时保持船首与流向较小的交角沿水流线航行 致使船首和船尾受到流向流速不同的水流的影响 将船首推向凹岸12 流对操船的影响是在流速和静水船速不变时 舵角相同时 顺流和顶流的舵力转船力矩是一样的13 流对操船的影响是在流速和静水船速不变时 舵角相同时 顺流和顶流的舵力以及舵力转船力矩都是一样的 但顶流的舵效好 流对冲程及舵效的影响 14 有关水流对舵力转船力矩及舵效的影响 下列说法正确的是在流速和静水船速不变时 顶流或顺流时 舵力转船力矩一样大 但顶流的舵效好15 在有水流的水道内航行时 在舵角相同的条件下 则 在流速和静水船