船舶操纵实验指导.docx
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船舶操纵实验指导
实验（实践）目的与要求
一、实验（实践）目的
《船舶操纵》是航海技术专业重要的专业必修课之一，内容既有一定的理论深度，又体现出较强的实践性。
本课程实验（实践）环节的任务在于满足职业教育和学位教育教学目标，实施履行《STCW78／95公约》和《中华人民共和国海船船员适任考试、评估和发证规则》以及相关规定，同时承担培养从事教学、科研和管理的高级航海技术专门人才的重要任务。
实验（实践）环节目的在于培养学生树立正确的学习目标，培养扎实、认真的科学态度，掌握基本的船舶的操纵理论、国际避碰规则以及航行值班原则和驾驶台工作程序的有关内容及规定，初步掌握各种条件下的船舶操纵与避碰技术和方法以及海难中应急操船的能力，增强学生的实践经验，培养学生分析判断能力、理论联系实际和创新精神，为从事本专业及相关的工程技术工作打下基础。
二、实验（实践）考核要求
根据《大连海事大学课程考核工作管理规定》要求，本课程为考试课，采用百分制计分法，期末考试占总评成绩的70%，平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩与平时成绩均按百分计（满分100），登录成绩时按比例汇总。
平时成绩包括平时测验、课堂提问、平时作业完成情况、平时学习态度、平时参加实验实训情况等。
不准以课堂考勤情况替代30%左右的平时成绩。
考虑可行性，本门课程平时成绩包括平时测验、平时作业完成情况、平时参加实验实训情况，分数及比例分配为：
平时测验成绩占平时成绩的20%（按满分20分计）、平时作业成绩占平时成绩的30%（按满分30分计）、实验实训成绩占平时成绩的50%（按满分50分计）。
三、实践考核标准
1.实践考核满分为50分，每项实践内容考核分为10分，具体考核内容包括实操效果、实验记录及分析总结。
考核成绩计入授课记录相应的单元格内，要求保存实验报告。
2.在实操效果评估可结合训练的同时进行，采用的打分或评估方法，应做到有理有据，应当按照质量体系要求填写并保存适当的记录。
3.对某一训练项目评估考试不及格者，准予其补考一次，补考可在培训期问完成补考仍不及格者，必须重新参加该项目的训练。
4.实操评估中对使用模拟器评估受训人员的适任性水平时，评估人员应保证：
（1）明确操作的标准并使受训人员明白无误；
（2）明确制定评估标准并做到明白无误，以确保评估的可靠性和统一性，并尽可能达到最佳和客观的测定和评价，使主观判断保持在最低程度；
（3）向受训人员明确说明拟进行评估的工作和技能，确定其适任标准；
（4）操作的评估要考虑到正常的操作程序以及在模拟器上与其他受训人员或模拟器教员间的相互行为影响；
（5）首要标准是使受训人员能显示其安全有效地执行任务的能力并使评估人员满意。
5.实践考核评分标准如下：
优秀（9-10分）：
操作过程准确，步骤完整，操纵效果优良，避碰符合安全和规则要求。
数据记录完整，作图清晰，步骤完整，结果准确，报告公整，分析深入，准确合理，有个人见解。
良好（8-9分）：
操作过程较准确，步骤完整，操纵效果良好，避碰符合安全和规则要求，回答问题正确；数据记录完成不低于90%，作图比较清晰，步骤完整，结果比较准确，报告较公整，分析正确。
中等（7-8分）：
主要步骤完整，操纵避碰符合安全和规则要求，回答问题正确；数据记录完成不低于80%，作图质量一般，主要步骤完整，结果正确，报告较公整，分析正确。
及格（6-7分）：
主要步骤完整，操纵避碰结果有一定偏差，但无重大安全失误，能够回答问题，无原则错误。
数据记录完成不低于80%，作图质量一般，主要步骤完整，结果有一定偏差，但无原则错误，报告不缺少内容，分析基本正确，无原则错误。
不及格（<6分）：
缺少主要步骤，操纵避碰结果有较大偏差或重大安全失误，或不能在规定时间内完成操作，不能够回答问题或有原则错误。
数据记录完成低于80%，作图质量较差，难以分辨，缺少主要作图步骤，结果偏差较大或原则错误，报告未完成或缺少主要内容，分析不正确有原则错误。
训练计划及要求
一、实践授课内容
1.船舶操纵性试验
实验内容：
旋回性试验；Z型试验；停船试验
实验要求：
在大型操纵模拟器上进行操纵性试验，绘制试验结果特性曲线，将实际测量的数据与理论数据相比较，复习有关理论知识，了解大型船舶操纵性试验的基本方法和要领。
2.锚泊操纵
实践内容：
单锚泊；八字锚、一字锚、一点锚
实践要求：
在大型操纵模拟器上进行大型船舶抛锚操纵，记录船舶重要船位、车钟令以及抛锚作业程序。
复习有关理论知识，了解大型船舶锚泊操纵的基本方法和要领。
3.靠泊操纵
实践内容：
航道航行、靠泊操纵
实践要求：
在大型操纵模拟器上进行大型船舶航道航行、靠泊操纵，记录船舶重要船位、车钟令以及拖轮、锚、缆绳的作业程序。
复习有关理论知识，了解大型船舶受限水域航行操纵以及靠泊操纵的基本方法和要领。
4.离泊操纵
实践内容：
离泊操纵、掉头操纵
实践要求：
在大型操纵模拟器上进行大型船舶离泊操纵和掉头操纵，记录船舶重要船位、车钟令以及拖轮、锚、缆绳的作业程序。
复习有关理论知识，了解大型船舶离泊操纵以及港内掉头操纵的基本方法和要领。
5.人员落水时的应急操纵
实践内容：
单选回、威廉逊旋回、史乔那旋回、搜寻操纵
实践要求：
在大型操纵模拟器上进行人员落水时的应急操纵，要求能够驶近落水者，并记录船舶重要船位、船速、航向以及车钟、舵令，绘制船舶旋回轨迹，并分析实验结果，进行简单搜寻操纵。
二、实践教学时数分配表
序号
实验（实践）内容
学时
适用专业
实验性质
必开/选开
备注
1
船舶操纵性试验
2
航海技术
综合型
必开
2
锚泊操纵
2
航海技术
综合型
必开
3
靠泊操纵
2
航海技术
综合型
必开
4
离泊操纵
2
航海技术
综合型
必开
5
人员落水时的应急操纵
2
航海技术
综合型
必开
合计
10
三、培训计划
编号
内容
要求
报告
课时
1
船舶操纵性试验
实践内容
（1）：
旋回试验（满载、压载）
实践内容
（2）：
Z型试验（满载、压载）;
实践内容（3）：
停船冲程试验（满载、压载）。
实践要求：
（1）熟悉本船的性能及其面板开关、按钮和车舵操作方法，各种显示界面的功能。
（2）完成操作、记录、求出旋回要素（旋回试验）、初始转首距离与超越角（Z型试验）及冲程（停船试验）等。
填写实操训练记录,绘图，求出实验结果。
2.0
2
船舶锚泊操纵
实践内容
（1）：
单锚泊
实践内容
（2）：
八字锚
实践内容（3）：
一字锚
实践内容（4）：
一点锚
实践要求：
（1）根据具体环境条件、船舶条件情况制定锚泊操纵计划；
（2）操纵船舶完成单锚泊、八字锚、一字锚以及一点锚的操纵。
2.0
3
船舶靠泊操纵
实践内容
（1）：
满载顶流靠泊
实践内容
（2）：
压载顺流掉头靠泊
实践要求：
（1）根据具体环境条件、船舶条件情况制定靠泊计划；
（2）完成航道航行、减速操纵、拖轮的正确配置、靠泊操纵。
填写实操训练记录,归纳操作要点。
2.0
4
船舶离泊操纵
实践内容
（1）：
满载顶流离泊
实践内容
（2）：
压载离泊掉头）
实践要求：
（1）根据具体环境条件、船舶条件情况制定离泊计划；
（2）完成拖轮的正确配置、离泊操纵、掉头操纵、出港航行。
填写实操训练记录,归纳操作要点。
2.0
5
应急船舶操纵
实践内容
（1）：
人员落水的应急船舶操纵；实践内容
（2）：
船舶主机、舵机、失灵应急操纵程序；
实践内容（3）：
搜寻与救助操纵。
实践要求：
（1）完成WILLIAMSONTURN、SCHARNOWTURN、单旋回、双半旋回操纵，接近落水者。
（2）按照驾驶台工作程序完成应急操纵，满足相关规范要求。
（3）完成单船扩展方形、扇形搜寻，多船平行航线搜寻操纵，找到落水者。
填写实操训练记录,归纳操作要点。
2.0
共计
实验指导与实验报告
实验（实践）1船舶操纵性试验
一、实践指导
1.实船试验条件
船舶操纵性能受水深、水域宽度、气象条件、水文条件等诸多因素的影响，所以为了使实船试验结果具有普遍意义，需要对试验条件做出规定。
IMO安全委员会在MSC/Circ.644中作出了详细规定。
1）水深、水域宽度
应在深水、宽度不受限制、但遮蔽条件较好的水域进行标准操纵性试验，其水深应大于4倍的船舶平均吃水。
2）船舶载况和吃水差
船舶应在满载（达到夏季吃水）、平吃水（吃水差为0）的条件下进行试验。
即确保螺旋桨有足够的沉深。
3）气象与海况
应尽可能在比较平静的水域进行试验，具体规定如下：
（1）风力不超过蒲氏5级，即风速不超过19kn；
（2）海浪不超过4级；即有义波高不超过1.9m、最大波周期不超过8.8s；
（3）流场比较均匀，即在试验时间和水域范围内，流速、流向相对是稳定的。
4）试验船速
标准对实船试验中的最小船速的规定为：
应达到船舶海上速度的85%，主机功率达到最大输出功率的90%。
2.观测与记录
1）试验观测手段
随着测量技术的发展，传统方法基本上被淘汰了。
目前的观测位置的手段主要采用差分GPS（DGPS），观测方向的手段采用罗经或姿态测量仪等。
随着计算机的发展，实船试验测量获得的数据可以进行自动处理。
2）记录内容
每次船舶操纵性试验，都要求对有关的实验条件、试验观测数据进行记录，这些条件和数据包括：
（1）船舶数据：
试验之前，要记录船舶首、尾吃水，以便计算船舶平均吃水、排水量和船舶纵向重心位置等。
此外，还要记录试验的地理位置、试验水域情况等。
还要记录船舶的螺旋桨、舵以及侧推器的特性及运行情况。
（2）环境条件：
水深、波浪（浪级，涌浪的周期及方向）、海流、能见度以及其它气象、水文情况。
（3）试验数据：
应对有关试验的数据进行观测，并以每次不超过20秒的间隔进行记录，这些数据包括时间、位置、航向、船速、舵角及转舵速率、螺旋桨转速、螺旋桨螺距以及风速等。
二、实验报告（记录）——实验（实践）1船舶操纵性试验
1.实践内容
（1）（选做）：
旋回试验（满载、压载），实践要求：
完成操作、记录、绘图，求出旋回要素。
1）试验方法：
（1）保持船舶直线定常航速；
（2）旋回之前一个船长时，记录初始船速、航向角、及推进器转速等；
（3）发令，迅速转舵到指定的舵角，并维持该舵角；
（4）随着船舶的转向，每隔不超过20秒的时间间隔，记录轨迹、航速、横倾角、及螺旋桨转数等数据。
（5）在整个船舶旋回中，保持舵角、转速不变，直至船舶航向角旋回360º以上。
2）实验报告内容
（1）初始状态：
船舶首、尾吃水、排水量，初始船速、主机转速。
（2）环境条件：
水深、波浪（浪级，涌浪的周期及方向）、流向流速、风向风速。
（3）试验数据，绘图，求出旋回要素
初始状态及环境条件
旋回试验记录
船名
时间
船位
航向
航速
船长
船宽
首吃水
尾吃水
排水量
初始船速
主机转速
水深
流向
流速
风向
风速
浪向
浪高
旋回轨迹和旋回要素绘图
2.实践内容
（2）（选做）：
Z型试验（满载、压载），实践要求：
完成操作、记录、绘图，求出初始转首距离、超越角。
1）试验方法：
以10º/10º（分子表示舵角，分母表示进行反向操舵时的航向角）Z形操纵试验为例：
（1）保持船舶直线定常航速；发令之前记录初始船速、航向角、及推进器转速等；
（2）发令，迅速转右舵到指定的舵角（10º），并维持该舵角；
（3）船舶开始右转，当船舶航向变化量与所操舵角相等时，迅速将舵转为左舵到指定的舵角（10º），并维持该舵角；
（4）当船舶航向改变量与所操左舵角相等时，迅速将舵转为右舵到指定的舵角（10º），并维持该舵角；
（5）如此反复进行，操舵达5次时，可结束一次试验。
除上述10º/10ºZ形操纵试验之外，根据需要，还可进行20º/20º、5º/5ºZ形操纵试验。
2）实验报告内容
（1）初始状态：
船舶首、尾吃水、排水量，初始船速、主机转速。
（2）环境条件：
水深、波浪（浪级，涌浪的周期及方向）、流向流速、风向风速。
（3）试验数据，绘图，求出初始转首距离以及超越角等要素
初始状态及环境条件
Z型试验记录
船名
时间
航向
转首速率
舵角
船长
船宽
首吃水
尾吃水
排水量
初始船速
主机转速
水深
流向
流速
风向
风速
浪向
浪高
Z型试验绘图
3.实践内容（3）（选做）：
停船冲程试验（满载、压载），实践要求：
完成操作、记录、绘图，求出冲程。
1）试验方法
（1）保持船舶直线定常航速；发令之前记录初始船速、航向角及推进器转速等；
（2）发令，将主机由全速进车改为全速倒车；
（3）船舶开始减速，当船舶对水速度为0时，可结束一次试验。
2）实验报告内容
（1）初始状态：
船舶首、尾吃水、排水量，初始船速、主机转速。
（2）环境条件：
水深、波浪（浪级，涌浪的周期及方向）、流向流速、风向风速。
（3）试验数据，绘图，求出冲程等要素
初始状态及环境条件
停船试验记录
船名
时间
船位
航向
航速
主机转速
船长
船宽
首吃水
尾吃水
排水量
初始船速
主机转速
水深
流向
流速
风向
风速
浪向
浪高
停船轨迹绘图
实验（实践）2船舶锚泊操纵
一、实践指导
1.锚泊位置的选择
一般港口都有指定的通用或专用锚地，但具体的锚泊位置可以由操船者在有限范围内自由选择。
锚地水深、船舶密度、避风条件等差别较大，须根据船舶本身的特点选择合适的锚泊位置。
在选择锚地时，一般须考虑锚地水深、底质和地形、回旋余地、避风条件等因素。
1）锚地水深
选择锚地最小水深时，应考虑船舶吃水、海图水深、当地潮差、波浪高度及船舶的摇摆程度等因素。
锚泊时，最低潮时所需锚地最小水深可按下式进行估算：
h＝kd+2/3hw（其中h—最低潮时的锚地最小水深，即海图水深；d—锚泊时船舶最大吃水；k——系数，无浪涌或遮蔽良好时取1.2；有浪涌或遮蔽不良时取1.5；hw——最大波高，无浪涌或遮蔽良好时取0。
锚地最大水深一般不宜超过一舷锚链总长的四分之一[4]。
2）底质和地形
软硬适度的沙底和粘土质海底抓力均好，泥沙混合底次之，硬泥、软泥底质较差，石底、珊瑚礁底不宜抛锚。
锚地的海底地形以平坦为好，若坡度较陡（等深线较密）则将影响锚的抓力，容易出现走锚。
另外，在底质不明的水域不宜锚泊。
3）回旋余地
锚泊所需回旋水域直径取决于水文气象条件、出链长度、船舶长度、水深等因素。
单锚泊占用水域面积为圆形，港外锚地或开阔水域锚泊时，所需锚泊水域半径为：
R=L+Lc（距固定物标）或R=L+2Lc（距活动物标），其中：
R—锚泊所需水域半径；L—船长；Lc—船舶一舷全部链长。
若存在测量误差，则港外锚地锚泊或开阔水域锚泊时，所需锚泊水域半径还应加上锚位、船位的误差圆半径（在雷达定位时约为测定船位至物标距离的2％）。
港口水域或遮蔽良好水域锚泊时，单锚泊时所需锚泊水域半径为L+60～90m，双锚泊时为L+45m。
此外，锚泊船的船尾还要与航道、浮标等固定设施以及满足水深要求的水域边界等保持2～3L的安全富裕距离。
4）避风条件
水域周围的地形应能成为船舶躲避风浪的屏障，以保证锚泊水域海面的平静。
尤以可防浪涌袭扰的为最好。
5）其它方面
所选锚地附近还应远离航道或水道等船舶交通较密集地区，还应是无海底电缆等水中障碍物的水域，水流宜缓而方向稳定。
2.锚泊方式的选择
锚泊方式的选择取决于锚地条件、底质、风、浪、流等情况。
一般情况下，船舶多采用单锚泊方式进行停泊，大风浪中为减轻船舶偏荡运动，可抛止荡锚。
有些组合系泊方式中常采用八字锚，一字锚泊多用于往复流的狭水道或河道内临时锚泊，平行锚泊常用来抵御台风的影响。
3.锚泊操纵要领
1）单锚泊操纵
（1）备锚
锚泊操纵前首先要进行备锚，使锚和锚链处于预备抛出状态。
包括启动锚机、解开止链器、合上离合器、用锚机将锚从锚链孔处送至预定抛出高度、刹紧制动器、脱开离合器等操作步骤，然后等待抛锚指令。
按照抛锚高度进行分类，抛锚方法可分为浅水抛锚和深水抛锚两种方法。
浅水抛锚法一般适用于20m以下的水深。
大型船舶，特别是超大型船舶，其吃水可达20m以上，则要求采用“深水抛锚法”。
（2）接近锚位
根据船舶进港船速和停车冲程确定停车位置，用余速接近锚泊位置。
接近过程中注意风、流等外界的影响，适时进车操舵控制航向，减小横向漂移。
船舶抵达抛锚位置之前时的船速不宜过快，否则，为了减速不得不使用长时间的倒车，将对抛锚时的姿态产生影响。
船舶进入锚地的船首向最好指向风、流作用的合力方向。
通常，压载船舶遭遇大风且流速较小时，宜采用船首顶风抛锚方式；重载船舶遭遇急流且风力较小时，宜采用船首顶流抛锚方式。
风舷角或流舷角越小越安全，一般不宜大于15º，切忌在横风、横流时抛锚。
（3）抛锚时的船速
运输船舶一般采用后退抛锚法。
抛锚时的退速不宜过高，小型船舶一般控制在2.0kn以下；中型船舶控制在1.0kn以下；大型船舶控制在0.5kn以下。
VLCC船舶抛锚时的退速甚至要更小。
（4）抛锚操作
抛锚时一般先出短链，视锚链滑出的长度适时将锚机刹车刹紧。
可根据水深情况确定短链长度，一般先出2倍水深的短链长度。
锚链受力后，根据锚链方向和松紧程度判断当时的流向及流速，然后用车、舵调整航向，使船首向指向来流方向。
（5）调整姿态及松链
抛出短链后，应随时报告水面以上锚链部分的松紧程度和方向情况，并根据报告的具体情况采用进车、操舵或倒车措施调整船舶运动状态，使之便于松链。
一般根据锚链的松紧程度进行松链。
锚链受力较大（较紧）时，可快速松链；锚链受力较小（较松）时，应慢速松链，直至松到所需链长。
在锚链指向正横之后时，即使锚链受力较大，也不可进行松链。
这时，应适当倒车使锚链指向正横之前，再进行松链。
（6）出链长度的确定
按照船舶受力的计算相当复杂。
实践中单锚泊出链长度常常采用经验公式:
风速≈20m/s（8级）时，S=L+3h+90（m）；风速≈30m/s（11级）时，S=L+4h+145（m）。
（7）锚抓底情况的判断
锚链松到所需链长后，应进行将刹车刹牢、合上滞链器等操作步骤。
应对锚链受力状态进行仔细观察，判断锚是否有效抓底。
2）双锚泊操纵
（1）八字锚
根据抛锚时风的来向不同八字锚的操作方法分为顶风后退抛锚法和横风抛锚法两种。
横风抛锚法又分为前进中抛锚和后退中抛锚，前进抛锚法先抛上风流锚，后抛下风流锚；若采用后退抛锚法，则应先抛下风流锚，后抛上风流锚。
针对台风过境过程中风向的变化，还有抗台八字锚抛法等。
当判断本船处于台风右半圆时，由于风向顺时针方向变化，所以应先抛左锚，出链长度则左长右短。
左半圆风向逆时针变化，则应先抛右锚，锚链右长左短。
（2）一字锚
一字锚泊一般采取顶流操纵方式，可分为前进抛锚法和后退抛锚法两种操纵方法，若有横风，前进抛锚法先抛上风流锚，后退抛锚法，则应先抛下风流锚。
（3）一点锚
一点锚方式的锚泊操纵相对简单，双锚同时抛出，并送出等长锚链。
二、实验报告（记录）——实验（实践）2船舶锚泊操纵
实践要求：
制定锚泊计划、选择锚位、航道航行及减速、抛锚操纵（包括单锚泊和双锚泊）。
1）实验方法和主要事项
（1）事先做好计划
根据船舶和环境情况选用合适的锚泊方式和操纵方法。
在有风流时，单锚泊以及一点锚多采用顶风、流锚泊方式，风流影响不一致时考虑影响较大的因素。
八字锚可以考虑采用横风、流锚泊操纵方法。
（2）船位、姿态和船速控制
锚泊操纵过程应控制船舶的位置、姿态和船速，选择合适的落锚实际。
如果船位控制不当，容易导致锚位偏离计划位置，如果船速和姿态控制不当，则容易导致丢锚和断链等事故。
2）实验报告内容
（1）记录锚泊操纵过程，内容包括时间、船位、车舵命令和锚操纵行动过程（单锚泊必做，双锚泊选做一种）
实操和观测记录
时间
本船
航向
航速
车钟令
舵令
锚操纵
（2）操纵过程（示意图）与心得体会
实验（实践）3船舶靠泊操纵
一、实践指导
1.靠泊方式的选择
按照是否需要外力协助来区分，靠泊方式分为自力靠泊和拖船协助靠泊两种方式。
靠泊方式不同，操纵方法也不相同，故在靠泊之前应根据船舶排水量、当时的操船环境以及操船者本身的具体情况来选择靠泊方式。
自力靠离泊指凭借船舶自身的控制设备进行靠泊的操纵方式。
船舶自身的控制设备主要包括推进器和舵，最常见的是单车、单舵船。
而舵控制船舶的能力受多种因素的影响，特别是在靠泊过程中的低速情况下，舵几乎完全失去作用。
船速越低，船舶失控的概率越大，且船舶吨位越大，操纵风险也就越大。
因此，一般情况下，传统意义上的自力靠泊方式一般仅适用于小型船舶（万吨级以下船舶），且仅限于在气象条件不太恶劣、水文条件不太复杂的情况下进行操作。
中、大型船舶均采用拖船协助靠离泊方式。
拖船协助靠离泊时，所用拖船总功率及数量根据船舶排水量、环境条件以及船舶的操纵性能等因素确定，并留有一定的富裕量。
随着船舶控制技术的发展，船舶自身的控制设备也不断完善，船舶自力靠泊能力逐渐增强。
例如，现代化集装箱船的侧推器大大减小了对拖船的依赖程度。
双车船自身的控制能力要高于单车船。
因此，在气象条件不是很恶劣的情况下，有些装有侧推器的船舶也完全可以采用自力靠泊方式。
2.靠泊前的准备工作
船舶进港靠泊之前，应做好充分的准备工作，包括了解港口水域环境、水文气象条件以及本船的操纵性能等方面的信息；制定周密的靠泊操纵计划等。
其要点如下。
1）了解有关信息
掌握相关信息是制定靠离泊计划的前提条件。
进港靠泊有关信息包括港口水域信息（航道、泊位、掉头水域等）、水文气象信息（风、浪、流、潮汐等）以及船舶信息（操纵性、载重状态、排水量）等。
主要了解下列信息。
（1）港口水域
进出港航道信息包括三方面内容。
一是航道平面布置，如有效宽度、航道长度、实际水深、航道方向、航道弯势等；二是通航管理规定，诸如分道通航制、港内限速、VHF的使用等。
三是导航设施，诸如航标、导标的配布等。
掉头水域信息包括主要包括掉头水域直径、水深及其位置
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