操纵设备及其效应(10学时)

1、3-1 螺旋桨及其效应螺旋桨及其效应3-2 舵及其效应舵及其效应3-3 侧推器及其效应侧推器及其效应3-4 特种推进器及其效应特种推进器及其效应3-5 港作拖轮及其效应港作拖轮及其效应3-1 螺旋桨及其效应推进器（propeller）：推动船舶运动的工具推进器的种类：螺旋桨（screw propeller）Z型推进器（schottel propeller）明轮（paddle propeller）平旋式推进器（cycloidal propeller）喷水式推进器（jet propeller ）螺旋桨螺旋桨一、螺旋桨及其工作原理螺旋桨又称螺旋推进器特点：构造简单、重量轻、效率高。1、螺旋桨的主要参

2、数直径（D）：直径越大，效率越高。螺距（P）：螺旋桨旋转一周所前进的距离，指理论螺距，一般以螺旋桨半径的0.7 倍处的螺距作为整个螺旋桨的螺距。螺距比（P/D）：一般在0.61.5 之间。高速浅吃水船选取的值较大，低速深吃水船选取的值较小。盘面比：桨叶投影面积与直径为D 的圆面积之比。桨叶数目：36 2、螺旋桨 种类固定螺距桨FPP（fixed pitch propeller）可变螺距桨CPP（capable pitch propeller）可变螺距桨CPP可变螺距桨CPP3、螺旋桨工作原理螺旋桨前后流场特点吸入流（suction current）：直径较大，流线基本平行，流速较低。排出流（d

3、ischarge current）：直径较小，流线旋转，流速较高。二、螺旋桨推力与转矩机翼升力条件：来流速度V来流的冲角VaLDF1、单独螺旋桨（敞水桨）推力与转矩敞水桨推力（thrust）示意nPVpSrrnp p2dTdQdL b bf f1、单独螺旋桨（敞水桨）推力与转矩敞水桨推力（thrust） T=n2D4KT敞水桨转矩（torque） MQ= n2D5KQ KT为推力系数， KQ为转矩系数, 由水池试验求得。 它们都是进速系数的函数。进速系数： J=Vp/nD螺旋桨的推力和转矩随进速Vp的增大而减小，但螺旋桨效率随Vp增大而增大。当Vp为0时，其推力和转矩最大，称为系柱推力和最大转

4、矩，这时螺旋桨效率也最低。1、单独螺旋桨（敞水桨）推力与转矩J=Vp/nD 进速系数KT00.20.40.60.81.01.20.20.40.60.810KQKTKQJ2、船体对推力的影响（伴流的影响）伴流分布：沿船体前后方向，船首最小、船尾最大，离船体越远，伴流越小；船尾处沿螺旋桨的径向，上大下小，左右对称螺旋桨进速伴流对提高螺旋桨推力是个有利因素)1 ()1 (PPPVVVVVVVV3、螺旋桨对船体的影响（推力减额）船尾螺旋桨工作时，其产生的水流柱，引起船体尾部流速加快，压强降低，从而使船体阻力产生增值，这部分增加的阻力称为阻力增额。计算时常处理为推力减额式中：T推力减额t 推力减额系数。

5、)1 ()1 (tTTTTTTTe三、滑失比及其影响1、滑失比的概念滑失（Slip）是指桨理论上应能前进的速度与对水的实际速度Vp之差，即：其中：n螺旋桨的转速；P螺旋桨的螺距；p为螺旋桨处的伴流系数，约为0.20.4。)1 (PPVnPVnPS1、滑失比的概念有的文献中，也将滑失S定义为：螺旋桨旋转一周在轴向所前进的实际距离hpVp/n（即进程）与螺旋桨螺距P的差值。1、滑失比的概念滑失与螺旋桨在理论上应能前进的速度的比值称之为滑失比Sr（slip ratio），即：滑失与滑失比中的螺旋桨进速Vp若用船速V代替，得出的结果分别称为虚滑失或虚滑失比。虚滑失比是表征不同航行状态下作用于螺旋桨负荷

6、的参数，船舶在海上航行时，船上经常用虚滑失比来计算船速，一般以百分数表示滑失比。nPVnPVnPnPSSPPr11、滑失比的概念影响滑失的因素滑失与船速有关，而船速与船舶的阻力有关，阻力越大，船速越低，滑失越大。因此船舶污底越严重、遭受的风浪越大，滑失也越大。2、滑失的作用滑失能够提高螺旋桨推力，回收一部分（伴流）能量滑失越大，螺旋桨的推进效率越低。 3、滑失在操纵中的应用可利用螺旋桨的滑失提高船舶的舵效。注意避免使主机超负荷工作而损坏主机。四、主机功率与船速1、主机功率分类机器功率（Machinery Horse Power）MHP指示功率（Indicated Horse Power）IHP

7、 蒸汽机制动功率（Brake Horse Power）BHP 内燃机轴功率（Shaft Horse Power）SHP 汽轮机收到功率（Delivered Horse Power）DHP推力功率（Thrust Horse Power）THP=TVp有效功率（Effective Horse Power）EHP =RV四、主机功率与船速2、主机功率关系螺旋桨收到功率DHP与机器功率MHP的比值称为传递效率，其值通常为0.950.98。有效功率EHP与收到功率DHP之比称为推进器效率，该值约为0.600.75。有效功率EHP与主机机器功率MHP之比称为推进系数，该值约为0.50.7。这就是说，主机发

8、出功率变为船舶推进有效功率后己损失了将近一半。3、船速分类额定船速（maximum speed）主机以额定功率和转速在深水中航行的静水船速；是船舶在深水中可以使用的最高船速。海上船速（sea speed）主机以海上常用功率和转速在深水中航行的静水船速；为了留有一定的储备，主机的海上功率通常定为额定功率的 90%，主机的海上转数通常定为额定转数的9697%。经济航速（economic speed）以节约燃油、降低成本为目的，根据航线条件等特点而采用的速度。有最低耗油率船速，最低营运费用船速和最大盈利船速三种。3、船速分类港内船速（harbour speed）主机以港内功率和转速在深水中航行的静水

9、船速；也称为备车速度或操纵速度 在港内航行，“微速前进”的功率与转速是主机能发出的最低功率，最低转速；一般港内船速要比海上船速低，其主要原因：港内航行阻力增大，为了减小主机扭矩而降低船速；港内机动航行时频繁用车，为了保护主机而降低转速；一般港内最高主机转速为海上常用转速的 7080%， 港内倒车最高主机转速为海上常用转速的 6070%。五、螺旋桨横向力螺旋桨转动时，不但产生控制船舶前后运动的推力或拉力，由于螺旋桨本身的特性和船体的影响，还会产生使船舶发生横移和偏转的横向力，称为螺旋桨横向力YP。螺旋桨横向力对船舶产生的效应，称为螺旋桨效应（简称车效应）。螺旋桨横向力的方向取决于螺旋桨的转动方向

10、，其大小取决于螺旋桨转速、船舶载况、船体现状等因素，其中与螺旋桨的转动方向的关系最为密切。螺旋桨横向力的成因：沉深横向力、伴流横向力排出流横向力、推力中心偏位产生的横向力1、沉深横向力沉深（h）螺旋桨盘面中心距水面的垂直距离称为螺旋桨的沉深h。沉深比（h/D）沉深h与螺旋桨直径D之比h/D，称为沉深比。hsDP1、沉深横向力transverse force of propeller submergence与螺旋桨旋转方向相同1、沉深横向力成因：螺旋桨上叶和下叶的沉深不同，转力也不同；条件：h / D0.650.75 时；浅水中可能搅动海底泥沙，横向力更加明显。作用方向：与桨旋转方向相同；右旋固

11、定螺距螺旋桨船，进车时，指向右舷，倒车时，指向左舷；在沉深比较小和浅水中是较大的量。2、伴流横向力transverse force of wake effect伴流横向力方向：与螺旋桨旋转方向相反8 . 0P7 . 06 . 05 . 04 . 03 . 02 . 01 . 02、伴流横向力成因：受纵向伴流影响，螺旋桨上部桨叶相对于水的进速比下半部桨叶要低，水流的攻角相对较大，所受到的转力比下部桨叶大大小：随船速的提高而增大，随船速的降低而减小。在船舶静止或后退中，船尾伴流可以忽略，伴流横向力也可以忽略。方向：与螺旋桨旋转方向相反不论是进车还是倒车，伴流横向力均是一个较小的量。3、排出流横向力

12、transverse force of discharge current3、排出流横向力成因：进车受伴流的影响，上半部排出流轴向速度较小，因此作用在舵上的冲角较大，使舵叶右侧的水动力大于左侧，造成推尾向左的横向力；倒车排出流打在船尾右舷尾外板上冲角较大，面积较为宽广，所以形成较强的冲击力 ；条件：进车伴流存在；倒车排出流作用在船尾。方向：就右旋FPP而言，正倒车均使船首向右偏转；总体而言，倒车排出流横向力是较大的量4、推力中心偏位成因：船尾上升斜流推力中心将稍稍偏于旋转方向推力中心偏位的方向与螺旋桨旋转的方向一致。船速越高、桨转速越高，推力中心偏位越明显。推力中心偏位引起的横向力较小。螺旋桨

13、的致偏作用（右旋FPP单桨船）六、螺旋桨效应右旋固定螺距螺旋桨（FPP）单桨船的偏转趋势静止中进车前进中倒车静止中倒车1、静止中进车开始船速较低伴流、进车排出流以及推力中心偏位的影响均较小；船舶在沉深横向力的作用下使船首左偏。空船或轻载时，h/D较小，沉深横向力较大，船首左偏较明显；重载船沉深横向力较小，则几乎不出现偏转。船速的提高沉深横向力减小，伴流横向力、排出流横向力推尾向左的影响增强，将逐渐削弱甚至克服沉深横向力的作用。不论出现左偏或右偏，均可用23舵角加以克服保证船舶直航。2、前进中倒车开始船速较高伴流横向力的影响使船首左偏；倒车排出流横向力使船首右偏的影响则较弱；沉深横向力的影响使首

14、右偏；总体而言，偏转方向不定，此时用舵就能克服偏转。船速降低倒车排出流横向力的影响逐渐增强，而伴流横向力逐渐减弱，船首将出现明显的向右偏转。舵效极差，因此即使操舵也无效果。为控制船首右偏，只有在倒车前先操左舵，使船先具备左转趋势。3、静止中倒车开始时伴流尚未发生倒车排出流横向力及螺旋桨沉深横向力的影响；船首向右偏转。 此时，吸入流产生的舵力极低，操舵无法克服偏转。退速的提高沉深横向力的影响相对减弱排出流横向力的影响也将因船体左侧所受水动力的影响而作用减弱。此时，船首右转减缓，偏转速度逐渐稳定，进行船尾向左后方的大直径旋回。螺旋桨致偏效应的运用*右旋固定螺距螺旋桨（FPP）单桨船，螺旋桨横向力最

15、明显的致偏效应是：静止中、低速前进中或后退中倒车时均出现船首右偏现象，且用舵难以克服。实践运用：向右就地掉头自力靠码头操纵系靠单浮或单点系泊螺旋桨致偏效应的运用*向右就地掉头螺旋桨致偏效应的运用*自力靠泊操纵螺旋桨致偏效应的运用*系靠单浮或单点系泊3-2 舵及其效应舵是船舶控制航向的重要操纵设备舵的作用：小舵角，使船舶保持其航向中舵角，改变其航向大舵角，进行紧急避让（或旋回）内容：舵的种类及几何要素舵的水动力特征舵效及舵效指数影响舵效的因素提高舵效的措施一、舵的种类及几何要素1、舵的种类按照舵面积对转动轴的位置分布进行分类：普通舵平衡舵半平衡舵古老的舵1、舵的种类普通舵舵的全部面积分布在舵轴的

16、后方；水动力作用中心距离舵轴较远，故转舵力矩较大，所需舵机功率较大。舵轴上的支撑点较多，故强度较大。1、舵的种类平衡舵舵宽的一部分分布在舵轴前方；水动力作用中心距离舵轴较近，故转舵力矩较小；舵轴上的支撑点较少，故强度较小。1、舵的种类半平衡舵舵宽和舵高的一部分分布在舵轴之前；这种舵的性能介于普通舵和平衡舵之间。1、舵的种类按照舵抛面的结构分类：平板舵；流线型舵；特种舵。按照舵的支撑结构分类：多支撑舵；双支撑舵；半悬挂舵悬挂舵等等。2、舵的几何要素舵面积（AR）舵面积比（A R / L pp d）集装箱船：1/55 左右大型油船：1/65 以上展弦比（）舵高（h），又称翼展舵宽（b），又称翼弦舵

17、平衡系数（k）舵面积在舵轴前后的比例关系的系数。用舵轴前的面积与整个舵面积的比值表示。hbtbbrbt4br4舵轴线1/4弦线trtt二、舵的水动力特征1、单独舵（敞水舵）的舵力2、使舵力减小的流体现象3、船尾舵的性能1、单独舵的舵力舵力产生条件：舵速V有效攻角舵力分解舵力PR正压力PN（舵力）阻力（纵向）D升力（横向）L冲角不大时，PN可以表示为：sin212fAVPRNPRdXpb VLDPNPT 2、舵力减小的流体现象失速现象（Stall）随着舵角增大，舵的升力系数CL和阻力系数CD均具有增大的趋势，可是当舵角达到某一舵角时，由于流经舵背面的水流从舵的后缘之前严重地与舵的背面剥离，从而出

18、现强涡时，舵升力系数CL则将骤然下降，这种现象叫作失速现象。 2、舵力减小的流体现象空泡现象（aviation）当使用大舵角或舵的前进速度相当大时，特别是舵的前缘横截面曲率较大时，舵的背面压力出现剧烈下降，当下降至或接近于该温度下的汽化压力时，在舵的背面将产生空泡现象。空泡现象会造成舵叶的侵蚀损坏，降低舵力空气吸入现象（aeration）在舵的背面吸入空气、产生涡流，使舵力下降的现象，称为空气吸入现象。多发生在舵的上缘与水面接近或高出水面且速度较大的情况下，也是降低舵力的有害现象。3、船尾舵的性能舵与船体之间的相互干扰操舵后，舵周围出现的压力变化，即左右两侧的压力差将波及到尾部船体两侧，使船体

19、也产生了左右的压力差，这相当于增加了船尾舵的舵力。 据Gawn的研究，这种船体和舵之间的相互干扰的结果将使船尾舵的舵力比单独舵的舵力提高约2030%。船尾的钝材（dead wood）越大，舵与船尾的间隙越小，这种效果越显著。 3、船尾舵的性能伴流及其影响伴流是船体周围的水部分地随船舶运动而形成的水流，伴流方向与船舶运动方向相同者称为正伴流；反之，则称为负伴流。按其形成的原因可以分为摩擦伴流、势伴流和兴波伴流。 伴流影响使舵的正压力降低。排出流的影响排出流的影响与伴流的影响相反；螺旋桨排出流增加了舵处的来流速度，从而提高了舵力。3、船尾舵的性能船舶旋回中的舵力降低旋回中的降速，导致舵处的来流速度

20、下降，舵力下降；旋回中舵处的有效冲角减小（即有效舵角减小）。VPOraGVGVa 三、舵效及舵效指数1、舵效的概念从广义上，舵效泛指运动中的船舶因操舵而造成的动态变化效应，包括控向、横移、减速及横倾等效应，综合起来称为舵效（rudder effect）。狭义上，舵效是指舵的控向效应（steerage）。习惯上认为，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，否则为差。三、舵效及舵效指数2、舵效指数舵效的好坏与船舶旋回性、追随性密切相关。当初始操舵时，回转角加速度舵角一定时，回转角加速度主要取决于K/T值的大小， K/T反映了

21、单位舵角所能产生的角加速度大小，常称为舵效指数，即K大T小，舵效好。无因次化后，可进行比较。TteTKr/000tTKr22/VLTKTK四、影响舵效的因素舵角：一般地，舵角越大，舵效越好。舵面积比（AR/Lppd）：舵面积比越大，舵效越好。舵速r船速， 舵叶处的伴流速度， 排出流流速的轴向分量；低速时通过提高主机转速方法来提高舵速。吃水d（排水量）：大，惯性大，舵效差纵倾与横倾：首倾时差，适当尾倾时好；高速航行时向低舷侧转向舵效差。舵机特性：液压舵机性能好。其他因素：顶风、顶流舵效好；浅水中舵效差。rxrrVVVrrxV五、提高舵效的措施降低船速的同时增加螺旋桨的转速：降低船速舵速同时降低了

22、伴流的影响，且使船舶进距有所减小；增加螺旋桨转速不但增加了螺旋桨的滑失比，同时也使螺旋桨尾流速度增大，进而增加了舵速。由于船舶惯性较大，船速的增量在有限距离内是有限的。船舶在港内宽度和深度受限的直航道中航行时，船速不宜过高，可以在船尾系带一拖船协助减速，同时增加螺旋桨转速，以提高舵效。3-3 侧推器及其效应船舶进港船速逐渐降低的过程中，操舵产生的舵力转船力矩逐渐减小，控制航向的能力逐渐变差。为了解决这个问题产生了另一种产生转船力矩的方法，即在船上安装侧推装置，简称为侧推器。主要内容：侧推器概述侧推器效应及技术指标船舶静止中侧推器效应船舶前进中侧推器效应船舶后退中侧推器效应一、侧推器概述侧推器可

23、以作为船舶的辅助操纵装置，广泛应用于港内船舶操纵：靠离码头中船舶的横向移动、航道内低速航行时调整航向、抑制倒车过程中的船首偏转等。侧推器适用于靠离泊操纵频率较高的船舶：如滚装船、大型客船、大型集装箱船以及部分化学品船舶和油船等等。一、侧推器概述侧推器的构造广泛采用一种槽式侧推器槽道与船舶纵舯剖面垂直，其中装设螺旋桨侧推器一般采用CPP螺旋桨一、侧推器概述侧推器的构造一、侧推器概述侧推器的布置及功率普通船舶一般仅在船首布置一个侧推器。有些船舶在首尾各装一个至数个侧推器。某8100TEU 集装箱船配有一个首侧推器和两个尾侧推器:首侧推器最大可以给出294kN（30t）的推力；两个尾侧推器也总共给出

24、294kN 的推力。一、侧推器概述侧推器工作原理及侧推力侧推力的大小与槽道内单位时间的流量有关，流量越大，侧推力越大；侧推器的功率越大，侧推力也越大；糟式侧推器在船速为零时能产生最大的侧推力，有航速时有效推力下降（缺点）；侧推力的大小还与船舶载重状态有关：同一船速下，压载时侧推器的效率比满载时的效率低原因：两种状态下侧推器的沉深不同。二、侧推器效应及技术指标侧推器失效船速侧推器效应随着船速的增加而降低。大型集装箱船，首侧推器失效船速为46kn。首侧推器和尾侧推器的效率受船速的影响不尽相同，一般首侧推器受船速的影响要比尾侧推器要大。尾侧推器失效船速要高一些。船舶最大旋回角速度（船速为0时侧推器作

25、用）启动时间和换向启动时间：侧推力从0增大至最大值的时间延迟换向时间：从一侧侧推力最大转换为另一侧侧推力最大所用的时间。三、船舶静止中侧推器效应单独使用一个侧推器的效应单独使用首侧推器产生侧推力，船舶横向运动状态发生变化，船舶将产生横向阻力，船首将绕船中位置转动；单独使用尾侧推器时，其效应与单独使用首侧推器的情况类似。三、船舶静止中侧推器效应同时使用双侧推器效应若首、尾侧推力的方向相反，转船效率比单独使用首或尾侧推器的效率高得多；若首、尾侧推力的大小、方向相同，位置距离船中相等，则将不产生转船效应，仅产生横移效应。四、船舶前进中侧推器效应尾侧推器的转船力矩要大得多，其转船效果要比首侧推器好很多

26、四、船舶前进中侧推器效应首侧推器的效应单独使用首侧推器产生侧推力，船舶横向运动状态发生变化，产生横移速度，即产生漂角，使船舶处于斜航状态。由于船舶前进中水动力中心在船中之前，随着船速的提高，水动力中心逐渐向前移动，且有效侧推力也逐渐降低，转船效应也不断降低。理论上，当船速提高至水动力中心达到首侧推器的位置时，首侧推器失去效应。实际上，随着船速的提高，水动力中心还未达到首侧推器位置之前，其已经不能发出有效侧推力，即首侧推器失去转船效应。四、船舶前进中侧推器效应尾侧推器的效应单独使用尾侧推器时，水动力中心逐渐向前移动，力偶臂逐渐变长，虽然有效推力逐渐降低，但与首侧推器比较，有效侧推力相同时，尾侧推

27、器的转船力矩要大得多，其转船效果要比首侧推器好很多；故船舶前进中应使用尾侧推器来调整航向；随着船速的增加，尾侧推器也有失效的问题，这种失效不是由于力偶臂的减小引起的，而是由尾侧推器附近的流态造成的。五、船舶后退中侧推器效应首侧推器的转船力矩要大得多，其转船效果要比尾侧推器好很多3-4 特种推进器及其效应推进设备，经过科学合理的组合后，可有舵的功能。螺旋桨经过改善，发展出几种特种螺旋桨：常用的有双车推进器、转动导流管装置、Z型推进器、喷水推进装置等。螺旋桨（screw propeller）Z型推进器（schottel propeller）明轮（paddle propeller）平旋式推进器（cy

28、cloidal propeller）喷水式推进器（jet propeller ）Z型推进器（schottel propeller）Azimuth thruster 全回转舵桨Azimuth thruster 全回转对转舵桨明轮（paddle propeller）Voith-Schneider propeller平旋推进器Cycloidal propeller直翼推进器，也称摆线推进器VSP 平旋推进器Cycloidal propeller直翼推进器或摆线推进器桨叶采用低阻升比和大展弦比的矩形机翼。每个桨叶除绕转盘中心旋转外，同时绕自身轴线按一定规律摆动，以产生方向相同的推力。VSP 平旋推进器

29、VSP 平旋推进器VSP 平旋推进器Azipod 吊舱式电力推进系统Azipod 吊舱式电力推进系统一、双螺旋桨推进器及其效应双螺旋桨的布置FPP桨多采用外旋推进方式CPP桨多采用内旋推进方式双桨双舵船的特点大大提高了船舶操纵性能及航行的安全可靠性，特别是港内低速航行的操纵性能。载重量相同时，双桨双舵船吃水较浅。因此，对有些航道、港口可自由出入，无需减载。载重量相同时，双桨双舵航速较高。一、双螺旋桨推进器及其效应双螺旋桨推进器效应（FPP） (a)b YPP b YPS TPTS (b)b YPPb YPSTS TP 一、双螺旋桨推进器及其效应双螺旋桨推进器效应双螺旋桨船的两个推进器推力的大小

30、可分别进行控制；两个螺旋桨产生的推力不同或旋转方向相同时，进车推力或倒车拉力的不同组合将对船舶产生不同的效应。一桨进车，另一桨倒车，进行转船。对于外旋式FPP双螺旋桨船，利用一进一倒进行转船时，螺旋桨效应都有助于船舶的转动。同理，CPP双桨设为内旋式。二、Z 型推进器全回转推进器Z 型推进器的构造竖轴；上下两对锥型齿轮；导管螺旋桨；传动系统等组成。二、Z 型推进器双车Z 型推进器推进模式及其效应拖船和有些操纵性要求高的船舶，大多装有两个Z 型推进器，分别装置在船舶首尾中心线的两侧。双车Z 型推进器效应取决于两个推进器合力的大小、方向、作用点以及船舶的运动状态。两个螺旋桨的推力方向为推力矢量与船

31、舶首尾线之间的交角；不同的组合不但可以改变合力的方向，而且可以改变合力的大小。前进方向的推进横向与转动方向的推进3-5 港作拖轮及其效应螺旋桨、舵和侧推器都是船舶所配备的常规控制设备，当外界影响超过这些设备的控制能力时，需要外部力量的协助。目前，广泛用于船舶操纵运动控制的外部手段是拖船。尤其是在港内操纵时，水域受限，船舶低速操纵性较差，拖轮是必要的助操手段。3-5 港作拖轮及其效应主要内容拖船的种类及特点港作拖船的种类港作拖船的特点拖船在操纵中的作用及协助方式船舶静止中的拖船效应船舶前进中的拖船效应拖船作用能力及其限制港内操船所需拖船功率和数量一、拖船的种类及特点拖船的种类按航区进行分类外海拖

32、船远洋拖船：海上救助等沿海拖船港作拖船按用途进行分类运输拖船港作拖船救助拖船一、拖船的种类及特点古董拖轮蒸汽机明轮一、拖船的种类及特点加拿大军用拖轮一、拖船的种类及特点拖船基本特点：较大的拖力、良好的操纵性拖船工作性质所决定的主要特点：船型特点：拖船船体较短港作拖船L/B，一般在2.53.5 之间。外海拖船L/B，在3.55.0 之间。水线面较大港作拖船船体水下呈半椭圆体形状，且水下侧面积集中于船中附近。外海拖船船体水下呈细长体形状，且水下侧面积分布于整个船长。一、拖船的种类及特点推力特点：推进器功率较大港作拖船的单位排水量分配的主机功率（kW）一般为4.0 以上外海拖船一般在1.82.9 之

33、间。 操纵性特点：旋回直径（D）小于运输船舶港作拖船 D一般小于2L。外海拖船 D接近运输船舶，23L。船型特点二、港作拖船的种类按照推进器的数量、推进器的类型和推进器的位置等主要特征进行分类：1、推进器的数量单桨拖船单桨拖船操纵性较差，很少用于港作拖船，主要用于拖带无动力船多数单桨拖船为导管螺旋桨，有的还有侧推器双桨拖船绝大部分港作拖船为双推进器二、港作拖船的种类2、推进器的类型传统拖船固定螺距螺旋桨（FPP）拖船可变螺距螺旋桨（CPP）拖船可进行顶推、傍拖和直拖，操纵性差现代拖船Z 型推进器（ZP）拖船平旋推进器（VSP）拖船港内船舶操纵应用最广泛，操行优良二、港作拖船的种类3、推进器的位

34、置首推进拖船拖曳拖船（tractor tug）如VSP 拖船及少数ZP 推进器推进器位于船中之前，拖缆出自船尾尾推进拖船顶推拖船（pushing tug）传统拖船及多数ZP 推进器推进器位于船中之后，拖缆出自船首多用途拖船既适用于顶推，又适用于拖曳全回转尾推进拖船ASD（azimuth stern drive tug），与ZP 拖船区别不大，船首和后甲板各装有一个绞缆机，有的ASD 拖轮用一个拖钩代替尾部绞缆机。三、港作拖船的特点1、港作拖船的船型尺度及特性参数船型尺度较小，但船宽相对较大L32m，B12m机器功率较大便于提供较大拖力自航船速较低一般不超过15kn三、港作拖船的特点2、港作拖船

35、的推力特性以系柱推力（bollard pull）表示最大推力，简记为BP；导管定距桨或变距桨进车推力最大，但倒车推力只有进车推力的45%（最大可达65%），并且不能产生横向推力；其次是ZP 拖船，倒车推力可达进车推力的9095%，且可产生较大的横向推力；VSP 拖船进车推力最小，但倒车推力可达进车推力的90%以上，且各方向的推力分布较为均匀。四、拖船在操纵中的作用及协助方式1、拖船在操纵中的作用协助船舶通过航道或受限水域从航道或港外进入港内回旋掉头水域、泊位前沿水域；通过水上桥下通航孔或船闸等。协助船舶靠泊或离泊操纵接近泊位或泊位前沿回旋掉头水域；回旋掉头以及靠泊或离泊等操纵。具体来说，拖船协

36、助船舶操纵的功能：控制航向、减速、横移和提供动力四个功能。四、拖船在操纵中的作用及协助方式2、拖船在操纵中的协助方式拖带（pulling）直拖（direct pulling），俗称吊拖或拎拖。斜拖（indirect pulling），也称为非直拖。傍拖提供动力协助船舶保向顶推（pushing）直推侧推四、拖船在操纵中的作用及协助方式3、拖带（pulling）及其作用直拖（direct pulling）四、拖船在操纵中的作用及协助方式3、拖带（pulling）及其作用斜拖（indirect pulling）四、拖船在操纵中的作用及协助方式3、拖带（pulling）及其作用普通FPP 和CPP 拖

37、船由于其推进器推力方向仅为前后两个方向，故仅适用于直拖方式，不适用于斜拖方式。VSP 和ZP 拖船由于其推进器推力方向是全方位的，故不但适用直拖方式，也适用于斜拖方式。为了充分发挥拖船的效率，保证操纵的灵活性，并免拖缆负荷过大，应使拖缆有较小的俯角：一般情况下俯角应小于15，即拖缆长度应大于被拖船拖缆出口至水面高度的4倍；即使被拖船拖缆出口至水面的高度很低，拖缆也不应少于1.5倍拖船长度。四、拖船在操纵中的作用及协助方式3、拖带（pulling）及其作用当船舶无动力时，拖船系在被拖船船首，为被拖船提供动力；拖船系在被拖船船尾，协助船舶减速或后退；在受限水域，当船舶转向困难，同时需要减速时，拖船

38、系在被拖船船尾或尾舷侧，协助船舶减速、转向；当大型船舶进行离泊操纵时，或吹拢风较大离泊时，两艘或多艘拖船系在被拖船舷侧，协助船舶横向移动；在受限水域，当船舶需要掉头回转时，单拖船或两艘拖船系在被拖船舷侧，协助船舶掉头。四、拖船在操纵中的作用及协助方式4、顶推（pushing）及其作用Notch tug 槽口拖船四、拖船在操纵中的作用及协助方式4、顶推（pushing）及其作用四、拖船在操纵中的作用及协助方式4、顶推（pushing）及其作用四、拖船在操纵中的作用及协助方式4、顶推及其作用四、拖船在操纵中的作用及协助方式4、顶推及其作用利用顶推的几种形式：船舶进速较低时，单拖船系在被拖船艉部舷侧

39、，保持拖船始终与被拖船首尾线垂直，协助被拖船转向或回转掉头；船舶退速较低时，单拖船系在被拖船艏部舷侧，协助被拖船转向或回转掉头；大型船舶进行靠泊操纵，拖船在被拖船舷侧协助船舶横向移动；在受限水域，两艘拖船或多艘拖船分别系在接近船首和船尾的相反舷侧，协助船舶回旋掉头。四、拖船在操纵中的作用及协助方式5、傍拖及其作用四、拖船在操纵中的作用及协助方式5、傍拖及其作用利用傍拖的形式：拖船系在被拖船的两舷，为被拖船提供动力；在受限水域航行或通过航道时，拖船系在被拖船船尾两舷侧向推进，协助船舶保向；接近泊位过程中，拖轮在船舶一舷傍拖，协助保持船位。四、拖船在操纵中的作用及协助方式6、组合拖曳五、船舶静止中

40、拖船效应1、单拖船顶推效应五、船舶静止中拖船效应2、单拖船拖带效应平移和转船效应取决于拖力作用点、拖力角以及拖力的大小五、船舶静止中拖船效应3、双拖船顶推效应六、船舶前进中的拖船效应1、单拖船顶推效应六、船舶前进中的拖船效应1、单拖船顶推效应拖船推力作用点在船中之前，水动力中心也在船中之前，水动力的横向分力的力矩与拖轮拖力相反；拖船推力作用点在船中之后，水动力中心越远离船中，转船力矩越大；由此可见，单拖船在舷侧顶推前进中的船舶时，拖船位于船尾比位于船首的转船效应大，船速越高，两者的差别越大。六、船舶前进中的拖船效应2、单拖船拖带效应拖力作用点 位于船尾的艏艉线上效果好船尾拖带效果好六、船舶前进中的拖船效应3、单斜拖船舶一端拖带的方向与船舶移动方向并不一致；纵向阻力小于横向，纵向移动速度大于横向；大船运动方向相对拖缆更靠近首尾线。七、拖船作用能力及其限制1、拖船效应的极限船速船速较高时，拖船一般很难保持垂直顶推姿态；拖轮的系柱推力最大，船速增加，推力下降；顶首时，船速越高，水动力中心越远离船中，转