相关链接:游艇保向性

 

1．游艇保向性的概念

保向性是指游艇在外力作用下(如风、流、浪等)，由舵工(或自动舵)通过罗经识别游艇首摇情况，通过操舵抑制或纠正首摇并使游艇驶于预定航向上的能力。游艇保向性的好坏不但与游艇航向稳定性的好坏有关，而且还与操舵人员的技能及熟练程度、自动舵、舵机的性能有关。   

2．影响游艇保向性的主要因素

 1)船型

水下船型是决定游艇转头阻矩和惯性的重要因素，水上船型是决定游艇所受风力及风力转艇力矩大小的重要因素。它们对保向性均有很大影响。表现在：

(1)方形系数较低、长宽比较高的瘦削型游艇，其保向性较优；浅吃水的宽体艇保向性较差。    

(2)艇体侧面积在尾部分布较多者，如艇尾有钝材，其保向性较好；艇首水下侧面积分布较多者，如船首有球鼻首将降低保向性。

(3)较高的干舷将降低游艇在风中航行时的保向性。  

2)载态    

载态的改变将导致水下和水上船型的改变，因而也影响到游艇保向性。对于同一艘艇一般的倾向是：

(1)轻载较满载时保向性好(受风时另当别论)；

(2)尾倾较首倾时的保向性好。    

3)舵角   

增大所操的舵角，能明显地改善游艇的保向性。超大型油船小舵角状态下有航向不稳定趋势，需用较大舵角才能保向。

4)艇速    

对于同一艘艇而言，由于艇速的提高，游艇保向性将变好。

5)其他因素

保向性将因水深变浅而提高；游艇顺风浪或顺流航行中保向性反而降低。

四、 游艇旋回性

游艇在舵作用下作圆弧运动的性能称为回转性，主要用满舵角时的回转圈大小来表示游艇的最大回转能力，用定长回转直径与游艇两柱间长度之比值来衡量，比值越小，回转性越好，反之则越差。

1、旋回运动三个阶段。

根据游艇操舵旋回过程中的运动特征不同，可将旋回运动分为三个阶段。

1）．第一阶段——转舵阶段(横移内倾)

从开始转舵至舵转至指定舵角止为转舵阶段。在这个阶段，由于时间较短，游艇因运动惯性仍保持直线前进，随后艇首出现向转舵一侧回转的趋势，艇体开始出现向操舵相反一侧横移的现象(反向横移)，并会产生向转舵一侧少量横倾(内倾)。

2）．第二阶段——过渡阶段(加速旋回)

随着游艇斜航运动的出现，同时艇首回转不断发展，游艇首尾线与切线速度方向的夹角即漂角增大。在这个阶段，游艇一方面加速旋回，一方面由原来的反向横移逐渐转化为向操舵一侧的横移(正向横移)，并且艇体由原来的内倾转化成向操舵相反一侧横倾(外倾)。此外，随着旋回的发展水动压力、舵正压力和离心力的纵向分力等，使艇速逐渐下降。    

3）．第三阶段一一定常旋回阶段(匀速圆周运动)

在过渡阶段作用于艇体的回转力矩和水阻尼力矩不断变化，最终两力矩会达到平衡，游艇进入定常旋回阶段。在这个阶段，作用于艇体的合力矩为零，转头角加速度为零，角速度达到最大值，游艇降速达到最大值，游艇向外横倾角也趋于稳定，这时游艇围绕一固定的回转中心作匀速圆周运动。

    2、旋回圈及其要素。

定速直航(一般是全速)中的游艇操一舵角(一般是满舵)并保持此舵角，游艇将作旋回运动。旋回运动时游艇重心的轨迹，称为旋回圈。旋回圈及其要素如图6-2-6所示。

1）．反移量(kick)   

游艇在旋回的初始阶段向操舵相反一侧产生横移。游艇重心偏离原航向线向操舵相反一侧横移的距离称为反移量。

通常，游艇全速满舵旋回，当游艇回转达到1个罗经点左右时，反移量达最大值，约为艇长的1％。但在实际操艇时，更应注意艇尾部向操舵相反一侧的偏移量，即艇尾反移量，艇尾反移量最大值约为艇长的15％。艇速快、舵角大，反移量则大。此外，操舵速度、载重状态、船型对反移量大小也有影响。

2）．进距(Ad)    

进距是指自初始航向转过任一角度时游艇重心所移动的纵向距离。初始航向改变90°稍后的进距称为最大进距。通常，在游艇旋回资料中给出的进距是航向改变90°时的进距。

3）．横距(Lr)

横距是指自初始航向转过任一角度时游艇重心所移动的横向距离。通常，在游艇旋回资料中给出的横距是航向改变90°时的横距。在初始航向改变180°稍后，游艇偏离初始航向的横向距离达到最大，称为最大横距。    

4）．旋回初径DT

旋回初径是指自初始航向改变180º时，游艇重心所移动的横向距离。

5）．定常旋回直径D

游艇作定常旋回运动时，重心轨迹圆的直径。

6）．滞距LO

从发令位置起，游艇重心至定常旋回曲率中心的纵向距离称为滞距。

7）．漂角P

游艇旋回时，游艇首尾线与首尾线上任何一点的旋回切线速度Vt方向之间的夹角，称为该点的漂角，如图6-2-7所示。一般是指重心G处漂角bG。满舵旋回时，定常阶段的bG约6°~10° 。游艇首尾线上不同点处的漂角值不相等。艇尾部S处漂角bs最大。漂角相当于水流作用于艇体的角度(流体力学称攻角)，漂角越大，旋回性能越好，旋回直径越小；

8）．转心

游艇转舵后绕旋回曲率中心O的旋回运动，可以看成是两个方面运动的合成：一是游艇以切线速度Vc前进，另一则是游艇绕自身某一点为中心作自转，这一点就是转心P。从几何学上讲，转心P的位置是旋回中某瞬间的旋回中心至游艇首尾线的垂线的垂足点。P点处漂角为零，横移速度为零。转心P的位置，在开始操舵时约在重心稍前处，随游艇旋回不断加快，转心P位置向前移动，在定常旋回阶段趋于稳定。定常旋回时转心P约在艇首柱后3(1)～5(1)艇长附近处，漂角大旋同性能好的游艇，转心越靠前。由于游艇前进中旋回时转心P在重心之前，因此在旋回时艇首向内偏移量比艇尾向外偏移量来得小。游艇在后退中回转时，转心位于重心之后，大约与前进中同转时转心位置相对称。

9）．旋回中艇速

游艇旋回过程中艇速不断下降，定常旋回阶段艇速下降达最大值并趋于稳定。定常旋回时的艇速Vt与旋回开始时的初始艇速Vo比值Vo(Vt)称为速降系数。旋回中艇速下降与相对旋回初径L(DT)密切相关，L(DT)越小旋回性能越好时，速降越明显，速降系数越小。因此，肥大型船舶旋回中速度下降比瘦削型游艇大。实船和船模试验结果表明，旋回性能好的游艇(L(DT)=3)，可降速40％~50％。

10）．旋回时间

旋回360° 所需的时间。它与旋回初始艇速、游艇排水量有密切关系。艇速越低、排水量越大，旋回所需时间越长。

11）．旋回中横倾

游艇操舵后，游艇开始出现少量内倾，随后游艇由内倾变为外倾。在此期间由于横向摇摆惯性的原因，游艇会出现最大的外倾角，这是旋回的第二阶段尤其应注意的危险现象。进入定常旋回阶段，将稳定在一定常外倾角上。

定常旋回外倾角的人小与游艇定常旋回切线速度(Vt)、角速度(r)、重心浮心间距GB成止比，与游艇初稳性高度、重力加速度成反比。

最大外倾角的大小除与影响定常外倾角的因素有关外，还与操舵速度有关。操舵速度快，最大外倾角则大。瞬时最大外倾角约为定常外倾角的1~2倍。

3、影响旋回圈大小的因素

(1)舵角

在极限舵角范围内，舵角大小与旋回初径之间的关系是，舵角增大旋回初径变小。在所操舵角为15° 以下时，舵角越大，旋回初径明显减小。所操舵角大于15°时，随着舵角增加时，旋回初径减小的幅度减小。

(2)操舵时间

操舵时间按规范规定从一舷35°至另一舷30° 不应超过28秒。如果超过规定标准，心距、进距变大。

(3)艇速

除艇速很低或高速艇高速旋回之外，在一般商船速度范围内，艇速对旋回圈大小影响很小。但艇速对旋回时间影响明显，艇速快，旋回时间大大缩短。

如果游艇在满舵旋间同时从全速前进中停止主机，即减速旋回，由于停车后马上失去了螺旋桨排出流速度，舵力大大减小，旋回圈增大；相反，游艇从静止或低速状态时加午进行旋回，即加速旋回，因为排出流速度立即增大，加之伴流较小，所以舵力较强，旋问圈明显变小。

（4）水线下船型因素

①方形系数Cb

方形系数Cb小的瘦削型艇比方形系数Cb大的肥大型船舶旋回性差，旋回圈明显增大。

②水线下艇体侧面积

艇首部水线下侧面积分布较多，艇尾部水线下侧面积较少，比如球鼻首船货船尾比较削尖的船舶，旋回圈较小；相反，艇尾有钝材或艇首较削尖的游艇，旋回圈则较大。

③舵面积比

舵面积比(AR/PPXd)大的游艇，其他条件相同时，舵力则大，因而旋回圈较小。但舵面积超过一定值后，旋回圈会有所增大。

（5）吃水

游艇吃水增加，舵面积比则减小，而且吃水增加时游艇绕重心G的转动惯量增加，所以开始阶段游艇旋回缓慢。因此，游艇吃水增加，旋回时进距Ad加大，横距、旋回初径也将有所增加。

 (6)吃水差

游艇尾倾时旋回圈变大，尾倾量增加1％艇长，旋回初径增人约10％；反之，首倾每增加l％艇长，旋回初径减小约10％o高速艇在高速航行时，由于艇尾下沉，增加尾倾，故旋回圈增大。对于同一游艇，空艇和满载时旋回圈大小相差不大。

（7）其他因素

①横倾

横倾状态对旋回圈大小的影响呈较为复杂的变化，不仅与横倾角有关，而且在不同艇速时，影响结果也不相同。但总的来说，横倾对旋回圈大小的影响并不大。低速时，在阻力一推力转矩的作用下，向低舷侧旋回时DT小。高速时，受首波峰压力转矩的作用，向高舷侧旋回时DT小。

②浅水

游艇在浅水中航行时，与深水中比较，操相同舵角时舵力变化不大，但浅水中旋回时阻力明显增加，因此旋回圈变大。当水深与吃水之比小于一定值(d(H)≤2)时，旋回圈增大趋势明显。

③艇体污底和风、流因素

艇体污底严重，旋回时阻尼力矩增加，旋回圈略微变大。有风、流影响进行旋回时，旋回圈大小受风流方向和大小的左右。如顺风(流)中旋回时旋回圈增大，顶风(流)中旋同时旋回圈减小。

4、旋回圈要素应用

实际操艇时，应根据不同的操艇环境，运用本艇旋回圈要素的大小，确定正确的操艇时机和方法。

(1)反移量的应用在操舵后的初始阶段应特别注意克服或利用反移量，尤其艇尾反移量，例如：

①航行中发现本艇有人落水，应立即向落水者一舷操满舵，使艇尾向另一侧摆开，以避免落水者卷入螺旋桨。

②在艇首极近距离内发现障碍物或紧急避让时，应首先操舵使艇首让开，当艇首已经让开而估计有可能与艇尾发生碰撞时，应立即操另一舷舵使艇尾甩开。

③在游艇驶离码头或并靠艇时，艇首刚刚摆出泊位，如果很快操大舵角进车，则会产生较大反移量而易导致尾部触碰码头或他船，因此应慢车、小舵角以减小反移量。

④游艇过弯道时，高速大舵角转向，则会引起较大的反移量，因此应注意保持足够的艇岸间距并采用正确的操艇方法。

(2)其他要素的应用

两艇对遇时，可用两艇进距之和估算最晚施舵点。同样在其他会遇局面中也可相应估算出最晚施舵点。滞距可用来估算两艇对遇时用舵无法让开的距离。如果游艇对遇时，两艇间距大于两艇滞距之和而小于进距之和，理论上讲，可通过两艇左右来回操舵协调行动进行避让(先使艇首让开，再操相反舷舵，使艇尾让开)，但实际操作时极为困难。旋回初径和进距可以用来估算用舵旋回掉头所需水域的大小。