风对船舶操纵的影响.ppt

第二节风对船舶操纵性的影响
一、风动力及其转船力矩
Ma
(一)风动力三要素
1、大小:Fa=g/2aCaVa²(Aacos² +Basin² )
Ca随的变化特点:首尾受风时, Ca最小;风舷角为30°-40°和140 ° -160 °时,Ca达极大值;正横受风时, Ca较小。
2、方向:随而增大, 在40°-140°区间内时, 约在80 ° -100 °之间
3、作用点:随增大,N自船首部逐渐移向尾部。a/-。
Va

Fa
Fa’
Fa’’
Fay
Fax
N
G
a
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(二)风动力转船力矩
Ma= g/2aCNa (Aacos² +Basin² ) Va²L
Ma=Fasin (lG-a)

Fa
Fa’
Fa’’
G

N
L
a
lG
船首固定时: Ma=Fasin a
船尾固定时: Ma=Fasin (L-a)
Ma
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二、水动力及其转船力矩
Rw=g/2wCwVw²Lwd
Mw= g/2wCNwVw²Lwd
w、aw、与流舷角和水深/吃水之间的关系:
Cw随的增大而由小到大,再由大到小; =90°左右时Cw达最大值。 Cw随水深/吃水的下降而增大。
船首顺流转, =0°~80 °时, CNw由小到大,再由大到小,当=40 °w达最大值;船首逆流转, =90°~160 °时,|CNw|由小到大,再由大到小,当=140 °w|w随水深/吃水下降而增大。
aw/L随的增大而增大,~.
约为90°左右。

Rw
Rw’
Rw’’
Rwy
Rax
W
G
Vw

Mw
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三、风致偏转
(一)风致偏转规律
船舶偏转方向由风动力作用点、水动力作用点和重心三者间关系确定。
1、船舶静止中受风
向下风漂移
N
W
转向横风
G
Fa
Rw
船舶尾迎风并向下风漂移;
船舶首迎风并向下风漂移;
船舶趋向横风状态并向下风漂移。
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2、船舶前进中受风
空船、慢速、尾倾、首受风面积大时顺风偏
W
G
Fa
Rw
N
W
G
Fa
Rw
N
N
W
G
Fa
Rw
满载、快速、尾受风面积大时逆风偏
尾部受风逆风偏
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3、船舶倒退中受风
N
W
G
Fa
Rw
尾迎风
尾迎风
N
W
Fa
Rw
G
“尾找风”
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(二)船舶风中保向界限
定义:船舶前进中受风时船首偏转,需压舵保向,那么当船舶在某一相对风舷角下,能否保向的相对风速与船速的比值为保向界限。
保向界限的大小取决于相对风速、相对风向和船速。
从试验测得某油船在强风中压舵角分别为15°和35°时的可保向界限曲线中可得到下列结论:
风舷角=60 ° ~120 °时,可保向范围小;风速达9~10倍时,满舵亦无法操舵保向,船首呈极强的逆风偏转。
船舶首尾受风时,可保向范围扩大,操舵保向性变好。
船首偏顶风或顶风时的保向性较船尾偏顺风或顺风时为好。
强风中船舶保向性随风速Va的减小而提高,随船速的减小而下降,增大压舵角可提高保向性。
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不同船速、风舷角情况下,船舶可保向的极限风速:
Va m/s
可保向范围
不可保向范围
40
30
20
10
0
2 4 6 8 10Kn
压舵15°
压舵35°
=90 °
=45 °
=135 °
=90 °
=45 °
=135 °
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正横受风时,船速、压舵角、可保向极限风速关系
船速
压舵角
可保向极限风速(级)
船速
压舵角
可保向极限风速(级)
6
15°
6
4
15°
5
35°
9~10
35°
7~8
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四、风致漂移
(一)风压差
a=arctgVT’/Vs’
Vx
Va
X
Y
Vo
VT’
Vw
Vs
Vs’

a
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