大连海事大学课件船舶操纵

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1、船舶值班、操纵与避碰主讲：卜仁祥2008—2009学年课程简介课程包括：《船舶操纵》《船舶值班与避碰》《雷达标绘》适任考试《船舶值班与避碰》972：避碰：75%值班：15%操纵：7-8%定线：2-3%船舶操纵绪论概述船舶操纵运动学参数船舶操纵动力学参数船舶阻力与推进船舶操纵概述船舶操纵的含义常规船舶操纵(shiphandling)包括三种：保持航向改变航向改变船速船舶操纵概述保持航向(Coursekeepingorsteering)从事海上运输的船舶在海上航行的主要目的是为了以最短的距离和最快的时间抵达目的地，并减少燃料消耗

2、。为此，船舶操纵人员总是力求使船舶保持直线运动。在港内，为了使船舶保持在直线航道内航行，也需要船舶保持直线运动。改变航向(Maneuveringorcoursechanging)当船舶在预定的航线上遇到障碍物或其它船舶时，为了避免碰撞，船舶操纵人员力又求使船舶及时改变航向。改变船速(Speedchanging)。当船舶进出港口、靠离泊或锚泊时，需要对船速进行控制，为此，船舶操纵人员又希望及时改变船速。船舶操纵概述操纵：在这三种情况下，操纵人员都要对船舶进行操作。从这个意义上讲，对于水面船舶，船舶操纵实质上就是操船人员对船速和

3、航向所进行的控制。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。船舶操纵原理闭环控制;船舶操纵人员根据航向(航迹)误差，发出舵角指令，舵工操舵，舵机执行，产生水动力，船改变航向(或航迹)，航向值与舵角也反馈到操船人员，供进一步操纵。船舶操纵设备操纵设备主要包括舵和推进器：改变或保持船舶的运动方向主要用舵来完成；变化船舶运动速度主要用推进器来完成。从舵和推进器的运用幅度来看，可将船舶操纵分为常规操纵和应急操纵两大类：常规

4、操纵包括用小舵角保持航向、中等舵角改变航向以及减速或增速操纵；应急操纵包括用大舵角(一般为满舵)进行旋回和用全速倒车进行紧急停船。船舶操纵设备其他设备：侧推器设备；外力协助操纵—拖船的协助；系泊设备：锚、缆等。船舶操纵特点惯性大，缓变系统控制输入较小欠驱动特性：控制输入的维数小于被控自由度维数（dof），例如，控制输入：车、舵；被控坐标：横向位移y1，航向角和纵向位移x1船舶操纵任务常规航行：小舵角保向或中舵角转向；进出港操纵：锚泊、系浮筒、靠离码头、掉头等；应急操纵：紧急旋回或停船、搁浅或碰撞时的操纵、落水人员救助等；恶

5、劣条件：大风浪中、避离台风操纵等。任务要求了解船舶（船体）的操纵特性----了解操纵对象的性质了解船舶操纵设备的性能和特性----了解操纵设备的性质了解船舶在不同外界环境中的操纵特性外界环境:风、流、浪学习船舶在港内、狭水道中操纵的方式方法特殊环境下的操船----完善操纵装置提高操纵人员的水平船舶操纵研究研究任务通过考察船舶受控运动的规律，找到不同类型的船舶在不同外界环境下的控制规律及方法，以满足安全方面的要求。建立评价船舶操纵安全标准的评价方法，以便对不同类型的船舶在不同外界环境下的安全性进行评价。在安全评价基础之上，为港

6、口设计、航道工程以及其它水工设施(如水上桥梁等)的通航安全提供理论依据和技术数据。船舶操纵运动学参数水面船舶运动可用刚体平面运动原理加以描述，用数学方法来定量研究船舶运动问题。船舶在静水中的运动可分解为在水平面的平移运动和绕垂直轴的旋转运动。船舶运动学参数包括位置、船速、漂角、转心、航向角、速度、角速度等。运动坐标系theearth-fixedandbody-fixedframes(SNAME1950)运动坐标系船舶6个自由度的运动三个平动：x轴：u,surging（前进）y轴：v,swaying（横移）z轴：w,heavi

7、ng（升沉）三个转动：x轴：p,rolling（横摇）y轴：q,swaying（纵摇）z轴：r,yawing（首摇）3degreesoffreedomSurge;Sway;Yaw.2actuatorsThrusterRudder平面运动船舶操纵运动学参数位移和航速考察船舶运动轨迹时，涉及船舶的运动历史航迹，采用固定坐标系进行描述。航速是指船舶在固定坐标系的运动速度(包括流的影响)，一般用V表示。船舶操纵运动学参数航向与转动角速度航向角是指在水平面内船舶的首尾线与固定坐标系xe轴的交角；船舶绕垂直轴的转动角速度是指航向角随时间

8、的变化速率，即转动角速度是航向角对时间的导数；角加速度是角速度对时间的导数。船舶操纵运动学参数船速在运动坐标系中，坐标原点(船舶重心或船中)的速度是运动轨迹的切线方向，显然船速是矢量。船速是指船舶相对于水的运动速度，一般用符号U表示。船舶操纵运动学参数漂角漂角是指船体上一点的船速矢量与船舶