船舶在非对称扰流中的稳性及驾驶分析

船舶在非对称扰流中的稳性及驾驶分析

黑龙江省航道局

摘要:随着技术的发展,在船舶领域中,人们采用钢质船来对旧有的木制船只进行了取代,这给我国的水运事业带来了搭理的发展。有一些甲板机动船只存在着装卸方便和功率小以及载重量大的特点,被人们所喜爱,仅在湖南一地就有三千多艘这种船只进行营运。但是这种船只本身安全性很有问题,翻船事故多发,造成了财产损失的同时威胁着人们的生命安全,已经引起了人们的关注,有必要针对船舶驾驶稳定性问题进行分析。

关键词:船舶;非对称扰流;稳定性驾驶

摘要中提到的船只是完全按照相关规范来进行设计的,并且已经经过有关部门的认证,完全符合要求,但其仍然事故多发,通过我们的具体分析,明确了其中的原因。正常来所,在无风浪、平静的环境下,船舶航行方向如果和水流形成了一定程度的冲交,就会导致船只的倾斜,严重的时候就会造成倾覆,总体上来说,这类船只的抗扰流能力很差,所以其甲板机动货船在稳定性上仍然存在着一定缺陷。基于这种现状,应该有效提高船舶运行的效率来确保船只的安全性,并且操作人员也要加强对于当前水势的判别能力,谨慎操作。

二、水流倾侧力及力矩作用

在P‘的作用下,船舶产生运动,该运动可视为刚体的平面运动,即由平动和转动组成。若以刚体的质心为基点,刚体的平面运动可以分解为随同基点的平动和相对基点的转动,又根据力的平移原理,力的平移后产生的效应与平移前是等效的,现将水流倾侧力P’平移至重心处,产生的效应是P`使船体平移,构成的力矩使船倾斜

所以船舶在横流中的稳性状况是非常恶劣的。虽然,上述比较由于船舶水线以下型状是由三维曲面构成,受力的大小和运动状况必须经模型试验方能知晓,但可以定性地说明,稳性规范的制订在非急流航段仅考虑船舶在风压力作用下的稳性是欠全面的,单独考虑受风压作用的稳性,而忽视非对称扰流对船舶的稳性影响不乏其片面性。p是一个非常重要的物理参数,水的密度是1000kg/m3,而空气的密度是0.125kg/m3,两者之间相差几个数量级,即使是一个较小的水流速度产生的力也比较大的风速产生的力大得多。因此,对船舶的稳性影响也大得多

三、船舶翻沉原因分析

(一)船舶上水进人非对称扰流之中,受到了水流倾侧力的作用;

(二)甲板机动货船的重心较高,构成的倾覆力矩较大;

(三)水流倾侧力矩较“稳规”要求的风压衡准力矩大,致使船舶水流抗倾侧稳性衡准数小于1,即船舶最大回复力矩小于水流倾侧力矩;

(四)货物横移加速了船舶的倾覆,但并非倾筱的决定因素,因为从发生海损的过程可见,货物尚未移动船舶便已临人倾覆。

三、对于安全驾驶方面的建议和规范

(一)如果船只在非对称扰流中形式,驾驶人员应该首先明确水流倾侧力给整个船只的稳定性所带来的影响,其实这对于所有船只都有一定程度的影响。甲板机动货船事故率较高,所以应该对于这方面的问题更要重视起来。在行船的时候应该避免横流,并且出于行船稳定性的考虑,也要避免贪走缓流的情况,在码头应该严格遵照抱咀出角的原则,否则整个船只都没有足够的抗倾覆能力,无法对抗水流倾侧力,最终导致出现较大的倾覆力矩,造成船只翻沉事故。

(二)在船从回流走出的时候往往要面对较大的水势变化,驾驶人员应该有一个明确的心理预期,对船位进行有效调整,避免和过来的水流形成较大的角度。总体上来说,船行驶的方向和水流方向夹角较小,整个水流倾覆力就较小,这种情况下,船只是比较安全稳定的,而如果倾角大于35度的时候,水流倾覆力就会非常大,给船只造成很大的威胁,非常容易出现安全事故。

(三)如果船只已经进入了非对称扰流并且无法绕行和人避免,已经受到了水流倾覆力的作用,此时航行人员应该迅速采取降低航速的动作,坚决避免加速和水流对冲的情况。整体上来说,船速的提升和水流倾覆力之间二者呈现出指数的关系,所以一旦水流速度增加,导致水流倾覆力成倍增长,给船只造成了很大的危险。除了减速同时还应该执行松舵操作,来减轻整个水流对于舵叶的压力。舵叶一旦产生了水压力,其水压力的方向也完全等同于倾侧力的方向,这样一来,船舶倾覆力会得到进一步加强。在洪水期,对这个问题应该加倍重视起来,水流速度也和水流倾覆力呈现出指数关系,所以水流速度加快会带来水流倾覆力进一步增加的情况,这个问题应该引起重视,给航行人员普及理论知识,让他们在这种情况下可以采取理智的操作。

(四)如果整个船舶已经收到了严重的干扰,水流倾覆力很大,具有很高的倾覆危险,此时应该迅速向反方向打舵,采取掉头动作,将航向变味顺水航行,然后利用舵叶来起到减轻扰流的作用,抵消一部分水流倾覆力,提高安全性,并且以水流倾覆力作为依托将其化解为向心力,来让船舶实现回转。

四、结语

本文首先介绍了非对称扰流和水流倾覆力的关系以及其对于船只的威胁,经过具体分析之后提出了一系列可行对策,帮助驾驶人员在非对称扰流中提高安全性。对于操作人员来说,在这种情况下进行操作需要多方面的能力,首先应该有扎实的理论基础,这样在危险中才能明确自身所处的状况,除此之外,冷静的心理状态也非常重要,这是对当前形势进行理智判断和采取有效措施的必要保证。只有行船安全才能确保整个航运工作的安全性,提高我国交通事业的发展水平。

参考文献:

[1]李子富,杨盐生,杜嘉立.静水中船舶大倾角横摇稳性的理论计算方法[J].大连海事大学学报.2004(01)

[2]李文,吴茂郁.船舶稳性评价的重心高度等级法研究[J].中国航海.2004(02)

[3]蔡烽,张永胜,周波,侯建军,石爱国,杨宝璋.风浪中舰船横浪及随浪稳性计算[J].航海技术.2004(04)

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