船舶操纵性能探讨

　　【摘 要】船舶在海上航行时的安全指数主要由以下几个因素所决定，即：船舶驾驶人员的操船技术水平，海上天气情况，助航设备的配备及其应用情况，船舶在不同海况下的操纵性能等。为了提高船舶在海上航行时的安全系数，科研人员对影响因素进行了对方面的研究和探讨，与此同时，更为系统的船舶驾驶人员培训制度被制订出来，较为简洁、方便、高效的船舶助航设施被研发出来，船舶的操纵性能在一定程度上得到了较大的改进与提高等等。其中船舶操纵性能的改进与提高更为世人所关注。
　　【关键词】船舶；操纵；航海
　　一、前言
　　近几年，随着航运事业的快速发展，船舶的大型化已经逐渐成为了造船业的趋势，再加上渔业资源的进一步开发利用，船舶在海上航行时所用的空间进一步被压缩，从而导致船舶在海上航行时的安全性成为人们研究的课题及关注的对象，本文主要探讨不同环境下的船舶操纵性能对航行安全的影响。
　　二、船舶操纵性能简介
　　船舶的操纵性能是指船舶按驾驶人员的意图保持或改变航速和航向的性能，操纵性能对船舶航行安全和经济效能都有重要影响。
　　船舶操纵性能是通过驾驶员运用操纵装置来实现的。船上的操纵装置有操舵设备、传动系统、舵机和舵等，有些船舶还采用首侧推机、全回式推进器等提高船的操纵性。船舶操纵性包括航向稳定性和回转性两种含义。
　　（一）航向稳定性。船在直线航行中因受外力（如风浪）的作用而偏离原航向，当外力消除后逐渐稳定于一定航向的能力。航向稳定性良好的船舶，能降低推进功率的损失，提高航速。航向稳定性同船舶的形状特别是水下侧推投影面积的大小和形状有关。一般说来，船体瘦长、水下侧投影面积大的船，其航向稳定性好。
　　（二）回转性。船在舵或其他操纵装置的作用下绕瞬时回转中心作圆周运动的能力。回转性是船舶靠离码头，避免触礁、碰撞，保证航行安全所必不可少的，对航行在限制航道的船舶、港湾拖船和渡船等尤为重要。回转性包括转舵初期的应舵性及后来的大角度改变航向，做近于360度圆周运动的大角度回转性。回转过程通常分转舵、过渡和定常回转三个阶段。衡量回转性能好壞的主要指标有定常回转直径和回转时的横倾角、进距（从开始转舵到船舶回转90度时船重心所前进的距离）及操纵性指数等。影响船舶回转性的因素，除船型和主尺度以外，主要是舵面积和舵角。
　　三、不同条件下的船舶操纵
　　由于船舶的航行环境有不固定性，各个航行环境具有各自的特殊性，所以船舶在不同的航行环境下航行时所具有的操纵性及其操纵注意事项也大有不同，主要有以下几种情况：
　　（一）大风浪中的船舶操纵，是指风力在七、八级以上时的航行操作。船舶遭遇热带风暴、台风以及强劲的东北季风、西南季风和局部恶劣气候时，都会遇到这个问题。船舶在大风浪中航行，无论与风浪处于何种相对位置，都会给船舶带来操纵上的困难。如何操纵才能确保航行安全，应根据当时的实际海况和本船的实际情况谨慎采取如下不同的航行方法。
　　1、顶浪航行
　　如果在大风浪中船舶采取顶浪航行，在操纵上比较方便，所以一般先给予考虑。尤其对船身稍短，船首前伸，艏楼较高的船比较有利，使船首不致深埋浪中，可避免大量海水涌上甲板，还可保护车叶和舵不受海浪正面冲击。船舶顶浪航行时，巨浪的冲击使船舶产生剧烈的纵摇，会造成拍底、甲板上浪和螺旋桨空转等不良现象，从而损坏船体、设备、螺旋桨和舵等。然而，船舶顶浪航行的关键是必须适当减速，以减少波浪的冲击力和船首穿入波峰的机会，保护船体结构不受损伤，这是一项很重要的措施。
　　2、偏顶浪航行
　　如果船舶出现纵摇厉害，并有打艏、拍底现象（尤其轻载船），应使船首与风浪主要方向成一适当的角度，15°—30°左右偏顶浪航行，以缓和纵摇和打艏现象；偏顶浪航行应十分注意避免船被打横而造成危险。当船舶不得不偏顶浪航行时，操纵者大都习惯于通过改向寻求保证船舶安全的摇摆幅度，而减速的作用却常常被疏忽。其实转向和变速应同等重视，当发现有特大浪群扑来时，应立即转为顶浪并减速或停车，以避免打横及主机突然超负荷。当船舶纵摇周期等于或接近波浪周期时，则纵摇加剧，且出现打空车现象，这时应进一步调整航向、航速，以减轻上述情况出现。
　　3、顺浪航行
　　顺浪航行时，船舶运动方向与波浪运动方向一致，船舶与波浪的相对速度大大减少，因而可大大减弱船体所受波浪的冲击力，使船舶的纵摇大为减少。顺浪航行的关键是使用车速要恰当、调整航速要及时。当船长和波长相近，船速又与波速相近时，极易发生尾淹或打横等危险现象；当波速比船速快，且船身又处于波谷时，很容易发生尾部被波浪追击，造成车叶和舵损坏及大量海水涌上船尾。此时，应果断地改变船速，使船速与波速产生差异，并适当改向，使船尾与波浪成20度到30度偏顺浪航行，这样可减轻尾淹和打横现象。同时航速不宜太快（通常取中速），避免使用大舵角，以防船舶发生偏转，导致不测后果。
　　4、滞航
　　滞航是指依靠车、舵的作用来维持航向，使船舶处于少进或不进又不退的状态，基本上留在原地顶住风浪，等待大风浪过后再继续航行。滞航有利于船舶纵摇、横摇、拍底和甲板上浪等现象，容易保持船首对波浪的姿势，以等待海况好转。滞航中应根据风浪的变化调整航向航速，选择最佳风浪舷角以免船被打横浪。在海况恶劣、海区环境复杂，继续顶浪或偏顶浪航行明显不利，或前方有阻碍不能继续前进时，可采用＂滞航＂的方法继续航行。
　　（二）狭水道（或航道）中的船舶操纵
　　1、随时确认船位，注意是否偏离航线。大风浪、急流中的航道航标有移位的可能，应综合运用多种导航手段，而不可盲目相信航道浮标。
　　2、根据情况需要适时备车、备锚，必要时需不间断测深。
　　3、浅水域航行中估计船舶富余水深不足时，最好选择满潮时通过，必要时应减速航行以减少船舶航行时的首倾。endprint
　　4、通过潮流比较强的水道时，应选择在视线良好、交通量较少的平流时进行，以免陷入被动局面。
　　5、距岸较近高速行驶，船行波将引发沿岸系泊船的剧烈摇摆运动，有时导致系泊船舶船体受损或缆绳绷断。因此，在有此类担心的狭水道中航行必须减速通过。
　　6、夜间或雾中驶入狭水道时，因视线较差往往兼用雷达进行瞭望。狭水道內用ARPA协助瞭望尽管可给出有关碰撞危险的信息，但仍应在确认附近实际情况之后才可进行避让操纵。
　　7、应尽量避免在该类水域追越他船，以免因海底不平或倾斜造成较大偏航，操舵时应尽量做到有预在先、充分预防。
　　四、大型船舶的船舶操纵
　　由于大型或超大型船舶具有惯性大、线性尺度大、方形系数大、旋回中速度下降明显等特点，因此驾驶员在操纵过程中，要熟悉己船，提前拟定应变措施，了解浅水操纵性能和下沉、冲程、船速的影响；在港内操纵时应注意风、流、潮汐的影响，掌握车速；在靠、离泊时，注意风、流影响，正确使用拖轮；在避让时，因该遵守＂早让、宽让＂的原则和《避碰规则》的要求；在大风浪中航行，应注意巨浪狂浪对船体的影响，以确保航行安全。
　　肥大性船舶在操纵性能上存在着与常规船舶不同的航向不稳定的特点，小舵角的相应及其微弱，5度以内的舵角的作用几乎微乎其微，必须采用大舵角才能纠航；应舵后相应慢，需要相当长的时间才能改变航向；来舵后又很难把定，必须用大舵角和提早操反大舵角；在浅水航道中淌航，舵效很快消失，甚至在极短时间内就失去了舵效。
　　在能见度不良情况下，船舶港内、狭窄水域操纵困难大。大型或超大型船舶，由于它惯性大，单位排水量的主机功率小，线性尺度大，受风、流影响大，且水域受限，对船位的准确性要求较高，这时仅用目测判断已明显不足，而运用雷达观测则可以做到心中有数。驾驶员、引航员只有认真研究和充分利用雷达的特性（尤其是多功能雷达），充分发掘其对于港内、狭窄水域操纵船舶的有效功能，深刻认识和体会船舶操纵性能及其外界条件，运用优良传艺，才能最大程度地保证船舶安全。
　　五、结束语
　　近些年，为了使船舶操纵性能在一定程度上得到较大的提高，许多较为完善的操纵设备应用到了船上，例如船舶首侧推器，这些技术上的改革使船舶的操纵性能更为完善，能够更好地保障船舶在恶劣环境下的航行安全。