運(yùn)動中的船舶掉頭轉(zhuǎn)向態(tài)勢取決于船體所受各種力的合力的大小、方向及該力的作用點(diǎn)距轉(zhuǎn)心沿首尾方向的水平距離,其主要有車舵轉(zhuǎn)向力、拖錨產(chǎn)生的拉力、風(fēng)動力轉(zhuǎn)船力、水動力轉(zhuǎn)船力及各種阻力,船舶掉頭中拖船位置的配置僅從力的分析來看應(yīng)遵循提升轉(zhuǎn)船力矩同時降低阻力矩的原則,從而產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)船效果,快速高效完成掉頭。 

【文章來源】：中國水運(yùn). 2020,(06)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

前進(jìn)中船舶轉(zhuǎn)向

當(dāng)船舶的初始速度大于流速，如圖2所示，船舶對水有向前的速度，船速為航速與流速的差（假設(shè)流來自正后方），前進(jìn)中的船舶一旦發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時船體受到的合力為公式（1），根據(jù)操縱理論，轉(zhuǎn)心逐漸前移，定常旋回時處于船首船長處，此時利用車舵使船舶轉(zhuǎn)向較為有效，由于舵力的作用點(diǎn)在舵面的幾何中心處，距船舶轉(zhuǎn)心大于船長的一半，這就是舵力的轉(zhuǎn)船力臂，從而形成強(qiáng)大的轉(zhuǎn)船力矩，轉(zhuǎn)船效果比較明顯。當(dāng)僅有一艘拖船協(xié)助掉頭，應(yīng)優(yōu)先配置于左舷船尾進(jìn)行頂推。從力的分析看，船舶轉(zhuǎn)心靠前，左舷船尾頂推，力臂較長，形成的轉(zhuǎn)船力矩更大，與船舶自身車舵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)船力矩疊加，共同作用，使得船舶向左轉(zhuǎn)向。隨著船舶轉(zhuǎn)過一定角度后，漂角的出現(xiàn)使得船舶右舷受流，形成的水動力轉(zhuǎn)船合力矩NW，該合力矩為轉(zhuǎn)心前后船體水下側(cè)面積分別形成的水動力轉(zhuǎn)船力矩差，轉(zhuǎn)心前的轉(zhuǎn)船力矩有助于船舶向左轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)心后的則起阻礙作用，由于轉(zhuǎn)心靠近船首，轉(zhuǎn)心后的水動力轉(zhuǎn)船力矩大于轉(zhuǎn)心前的，其合力矩會阻礙船舶的偏轉(zhuǎn)，但船舶前進(jìn)時船首受到水流的附加慣性大于船尾，故這種阻礙船舶轉(zhuǎn)向的力并不明顯，在漂角較小時水動力轉(zhuǎn)船力矩中心甚至可能在轉(zhuǎn)心前。此時船舶在舵力、拖船推力、水動壓力和風(fēng)動壓力形成的合力矩下開始向左偏轉(zhuǎn)，初始階段，由于漂角和風(fēng)壓角較小，水動力和風(fēng)動力轉(zhuǎn)船力矩都不大，船舶會加速向左轉(zhuǎn)向，但隨著轉(zhuǎn)頭角度的增大，漂角和風(fēng)壓角同時增大，水動力和風(fēng)動力轉(zhuǎn)船力矩會不斷增大，阻礙船舶轉(zhuǎn)向的力會越來越大，尤其在強(qiáng)西北風(fēng)中，當(dāng)船舶轉(zhuǎn)過50-60度時，阻礙船舶轉(zhuǎn)向的風(fēng)動力和水動力轉(zhuǎn)船合力矩會達(dá)到最大值，在此影響下，船舶向左掉頭可能會出現(xiàn)困難。根據(jù)水動力和風(fēng)動力轉(zhuǎn)船力矩公式（2）和（3）可以看出，阻礙船舶轉(zhuǎn)向的力與本船所受的風(fēng)舷角、漂角及相對風(fēng)、流的速度有關(guān)，速度越大，阻力越大，出現(xiàn)這種情況時應(yīng)及時降低船速，通常大型船舶掉頭時對水速度不應(yīng)超過5節(jié)，此時拖船更能發(fā)揮作用，同時大大降低風(fēng)動壓力和水動壓力形成的轉(zhuǎn)船力矩對船舶轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的不利影響。如大船降速較慢，船舶轉(zhuǎn)向仍困難，應(yīng)及時拋下左錨，具體可根據(jù)船速快慢作出判斷，通常以1.5節(jié)錨鏈入水能有效降低船速為宜，此情況下，船舶轉(zhuǎn)心進(jìn)一步前移至錨鏈孔附近處，當(dāng)船首對地速度接近零，船身對水速度大為降低，最終會低于流速，此時形成船體左舷側(cè)受流，水動力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)船力矩則有助于船舶的向左轉(zhuǎn)向，即：N合=N船+N拖+NW-NA。由于船速降低和轉(zhuǎn)頭角的進(jìn)一步增大，風(fēng)動力形成的阻礙船舶轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)船力矩會越來越小，大船會在轉(zhuǎn)船合力矩的作用下加速向左掉頭。相反，如將拖船配置在右舷船首，在轉(zhuǎn)船初始階段，由于轉(zhuǎn)心更靠近船首，拖船頂推位置距離轉(zhuǎn)心較近，轉(zhuǎn)船力臂較短，形成的轉(zhuǎn)船力矩也更小。此外，拖輪頂推時通常垂直于船首尾線，由于船舶對水有相當(dāng)?shù)那斑M(jìn)速度，流作用在拖船船體上的水動壓力會通過拖船傳遞到大船上，相當(dāng)于加大了船首右側(cè)的體積，從而對船舶的向左轉(zhuǎn)向形成明顯阻礙。但當(dāng)船舶轉(zhuǎn)過近90度后，如船舶橫移速度仍大于流速而首尾方向速度較小時，船舶的轉(zhuǎn)心會發(fā)生后移，將拖船配置于右舷船頭頂推，會使轉(zhuǎn)心進(jìn)一步后移至重心后，此時由于船體右舷受流，轉(zhuǎn)心前的船體水下側(cè)面積大于轉(zhuǎn)心后，則產(chǎn)生的水動力轉(zhuǎn)船力矩會加速船舶的轉(zhuǎn)向，與拖輪頂推形成的轉(zhuǎn)船力矩疊加，共同推動大船向左掉頭。同時，船舶順流向左掉頭時，將拖船置于右舷船頭頂推，如初始速度控制得當(dāng)，能大大減小旋回直徑，在掉頭水域受限時則更為適用。


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