1、Lesson 8 航行基本知识1. 稳 性：大部分航行者认为(take it for granted)船舶只要设计和建造地好就可以浮起来。其实船舶会经受很多使船舶倾覆的作用力。能够抵制(resist)这些作用力的就是稳性。稳性 过大会造成船舶的非正常运动并消耗(consumption)过多的燃油。稳性过小会使船舶出现横倾并倾覆。因此，对于如此多的设计特征来说，稳性就是一种平衡(compromise)。当所有作用于船体上的作用力的结果为零且力矩(resultant moment)结果也为零时，船体出于平衡(equilbrium)状态。假如船体受到较小干扰力(disturbance)，船体可以保持
2、平衡，则船舶具有(possess) 正稳性(positive stability)船处于平衡状态。假如在干扰力的作用下，平衡力急剧减小，则船体处于不稳定状态船舶具有负稳性(negative stability)。为了达到平衡状态，浮力(buoyancy) 和 重力(gravity)必须相等，这两种力必须作用在同一条线上。浮力的另一个名称叫做上升力，它与阿基米德定律有关，该定律陈述地是当一物体浸没(immerse)于液体时，它会有一个与被排开液体重力相等的浮力。传统船舶的纵向稳性总是很高。不过对于离岸钻井船(offshore drilling barge)和其它少数 传统船来说并不总是这样。船舶
3、只有在稳定时才会正浮，因为尽管在正浮状态时它处于平衡，但总是会有来自海洋、大气或船舶内部移动等的干扰，这会使船舶脱离正浮状态。“不稳定的”船舶不会回到正常状态。即使船舶不会倾覆，它也会不时地朝一侧横倾。造成船舶横倾的有外部(external)因素也有内部(internal)因素。（1） 外部影响有：i) 风，它对于干舷较高和有大型上层建筑的船舶影响最大；ii) 浪，它会造成船舶横摇、纵摇、垂荡(heaving)、纵荡(surging)、横荡(swaying)、偏荡(yawing)；船舶运动术语(Terms relating to a ships movement)1. pitch(纵摇 ):
4、the bow and stern rise and fall with the oncoming waves. 船首和船尾随着到来的波浪上下起伏。2. roll(横摇) : the port and starboard side rise and fall with waves coming from abeam.左右舷随着正横方向过来的波浪起伏。3. heave(上下起伏): the whole ship rises bodily and then sinks into the trough of a wave.船舶整个浮起然后又沉入波谷。4. surge(纵荡 ): the ship i
5、s pushed forward by the waves and seems to move backwards as she falls back into the trough. 船被海浪向前推，在落到波谷时又好像往后退。5. yaw(偏荡): the ships bow is pushed first to port and then to starboard.船首先向右再向左荡。6. sway(横荡): the whole ship moves bodily to port and then to starboard. 整个船身先向左移再向右移。7. afloat(漂浮的) : th
6、e ship is borne by the water. 船舶由水支撑。8. underway(在航): the ship is neither anchored, moored, made fast, nor aground.船舶既没有抛锚、系泊、挽牢，也没有搁浅。9. headway(前进) : the ship is moving forward through the water. 船在水中向前移动。10. sternway(后退): the ship is moving backward through the water. 船在水中向后移动。11leeway(偏航) : the
7、ship is moving sideways through the water being blown by the wind 船舶被风吹向侧边移动。12. overhaul(追上): the ship is overtaking another vessel. 船追越另外一艘船舶。13. fall astern(落后) : the ship is dropping behind a faster vessel. 船落在船速较 快的船后面14. be hove to(停船): the ship is stopped at sea. 船停在海上。15. adrift(漂移): the shi
8、p is moving without means of propulsion. 船在没有推 动力的情况下移动。16. aground(搁浅): the ship is lying on the bottom or stuck on rocks.船底被困或卡在岩石上。iii) 水： * 密度(density)：水的密度会影响船舶吃水和纵倾度(trim)。密度主要取决于水的温度和盐度(salinity)；* 运动粘度(kinematic viscosit)：与船舶对水移动时所受到的摩阻力(frictional resistance)有关；* 盐度：海水的盐度会因区域不同发生变化。有许多物体在死海
9、中可以浮起，但在淡水中却会沉没。（2） 内部影响大部分与人为因素有关，如：i) 操纵 船舶时舵的影响；ii) 装卸货：假如积载图 制定有误，船舶会出 现左倾或右倾。2操纵性能：无论在反气旋天气 (anti-cyclone)时的平静海面(turbulent sea)，抑或是在大风和恶劣天气(adverse weather)时汹涌的海洋，为了使船舶能直线航行、转向或采取避碰行动，它必须是可控制可操纵的。考虑到这种控制是在水平面(horizontal plane)上，船舶的操纵性能与以下因素有关：（1） 船舶保持在既定航向上的能力。动态稳性(dynamic stability)是影响船舶运动的主要因
10、素；（2） 船对舵的反应；（3） 在有限范围内转向的能力。舵作为伺服系统(servo-system)或中间系统(intermediary-system)，使船体 处于一种所需力和力矩能 永动地(hydrodynamically)产生并作业于船体的位置。舵安装在后部，因为在这个位置可以最有效地使船体移动到指定位置。在试航(trial)过程中会采取一系列的操纵行动。最重要的测试之一就是旋回圈(turning circle)。它是指示船舶舵效的标准操作。如图显示了船舶右转时所经过的路径。转舵时，舵上的作用力会将船体向左推。当舵力使船首转向时，在船体上产生横向作用力(lateral force)，致使
11、船舶开始 转向。沿船身上任一点的偏航角(drift angle)是指船舶首尾线与切线(tangent)之间的角度。重心线(path of center of gravity)是船舶实行旋回圈时经过的路线。进距(advance)是指转舵后船舶沿重心与原始航向平行(parallel)的方向航行的距离。横距(transfer)是指转舵后船舶沿重心与原始航向 垂直(perpendicular)的方向航行的距离。回转直径(tactical diameter)是船首向改 变 180后的最大横距。转舵之后运动一段时间，航速、偏航角及旋回直径(turning diameter)会 趋于稳定。 这种情况一般出现
12、在船首向改变 90之后，有时会在船首向改变 180之后出现。这种相当于旋回半径(turning radius)两倍的旋回直径通常会小于回转直径。从旋回中心（中心点）到船舶首尾线的垂线（旋回半径）的末端(extremity)叫做枢轴点 (pivoting point)。这个点并不固定，会随舵角和航速发生变化。很多事故中，由于失稳所造成的沉船(foundering)和倾覆造成了大量伤亡(fatality)。假如操作员采取了必要的预防措施并注意观察警报信号可以避免很多事故的发生。设计良好的船舶在操纵正确的条件下可以防止沉船或倾覆。为了减少事故发生的可能性，要记住以下规则：* 了解外部影响风、浪、水深
13、。在出 发前要经常核查天气预报，以避开恶劣天气情况。* 不要使船舶超载。要了解船上的 负载及干舷高度。均匀地分配乘客和货物。* 确保所有货物在航行过程中系固良好。固定甲板下货物。* 未满压载水舱和燃油舱会导致失稳(instability)。要保持自由液面(free surface liquid)使其不会妨碍(upset) 到船舶的平衡。* 在航 时关闭舱口、 门和窗户以防止水进入到船舶内部(interior)。定期维护密封垫(gasket)和固定装置以确保水密性。* 溅到船上的水必须 尽快清除。排水孔和排水管必须符合设计标准(criteria) 并保持在良好的工作状态。* 开放式货 船和甲板较
14、大的船舶有可能(be prone to)被水淹没(swamp)并 导致下沉和 倾覆。* 调整航向、航速以减少船舶运动，特 别是横摇。* 失稳时 避免突发性转向和高速转向。* 海水的密度比淡水高。当离开海洋 进入淡水区时，船舶吃水会增加，干舷高度会减少。稳性警报信号* 观察稳性和船舶横摇。确保船舶的行 动和反应正常、稳定并且安全。* 检查以确保船舶明 显是稳定的，船舶决不能出现横倾和纵倾(trim)。* 观察干舷高度并检查 是否有进水。进水的船舶可能看起来会很稳定，但实际 不是。* 看看 货物是否出现移动？确保货物在航程中系固良好。* 确保舱底水位警报(bilge level alarm)可用。
15、污水泵的异常操作可能表示船舶进水。预防措施、对失稳信号的了解以及操作员的知识可以在很大程度上减少船舶由于失稳和倾覆而造成的伤亡。（1） 关于稳 性稳性是指船舶承受风浪在倾斜后回到正浮位置的能力。船舶的稳性会受到多种作用力的影响，不同类型的船舶对于横倾力的反应不同。操作员要了解船舶的设计和负载与自然外力如何相互影响(interact)，并影响船舶稳性。合适的设计和负载可使船舶在有限的环境下阻止横倾力。在船舶重心上增加负重会改变船舶稳性。假如重心升高过多，船舶会变得不稳定。因此，小小的倾斜都可以使船舶倾覆。在重心下减少负重也会降低稳性。防止船舶倾覆的最重要的因素是船舶设计、维护、负载良好，以及具备
16、有经验的操作者和船员。防止船舶失稳并能够在失稳时识别出警报信号可以挽救生命。你需要经常观测稳性。（2） 干舷足够的干舷高度是很重要的(essential)，因此决不能使船舶超 载。干舷是水面与甲板间的距离。当船舶横倾时，甲板边缘(edge)浸水，倾覆的风险会增加。超载船的干舷高度较低，由风和浪造成的较小的横倾都可能使甲板浸水。（3） 自由液面效 应“自由液面效应”会影响船舶稳性。当船舶满舱时出现横倾，液舱的重心不会改变，所以它不会影响到船舶稳性。然而，甲板上的水、舱内的液体、半舱都可能会在船舶运动时造成液体的移动。当出现这种情况时，重心也会改变，使得船舶失稳。 这种自由液面效应会降低稳性并增加倾覆的可能。最好的做法是使用挡板(baffle)和隔舱壁分隔液货舱(fluid cargo hold)并减少半舱以减小自由液面效应。
