《船舶操縱與控制技術(shù)》

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1、數(shù)字航海3船舶操縱與控制技術(shù)船舶操縱與控制是航海技術(shù)的重要組成部分。就航海本身而言，主要有兩個(gè)基本任務(wù)：其一是導(dǎo)航，即定位，航海者要完成航海任務(wù)必須掌握船舶的位置；其二就是操船，航海者利用本身的技能將船舶駕駛到希望到達(dá)的位置。顯然，航?；顒?dòng)離不開(kāi)船舶操縱，離不開(kāi)船舶操縱技術(shù)，從有航?；顒?dòng)之日起就有船舶操縱技術(shù)的存在和對(duì)其發(fā)展的需求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技進(jìn)步，航?；顒?dòng)領(lǐng)域和范圍也在不斷拓展，船舶操縱逐步由專(zhuān)門(mén)技能蛻變?yōu)榭茖W(xué)技術(shù)，由定性的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)上升為定量的理論研究與實(shí)踐。在本章中，我們將從船舶操縱技術(shù)的基本概念入手，簡(jiǎn)要回顧船舶操縱與控制技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，總結(jié)目前船舶操縱與控制技術(shù)的現(xiàn)狀，展望未來(lái)

2、的發(fā)展方向。3.1船舶操縱與控制技術(shù)的回顧在我國(guó)，將船舶操縱與控制技術(shù)作為獨(dú)立的學(xué)科從船藝中分離出來(lái)也僅僅是最近20多年的事[1]。以往船舶操縱是作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技藝來(lái)看待的。只是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)航海要求的提高，人們對(duì)航海技術(shù)的定量化研究的深入，船舶操縱才得以發(fā)展成為一門(mén)兼具實(shí)踐性、理論性自成體系的獨(dú)立學(xué)科，取得了“船舶操縱與控制技術(shù)”的名稱(chēng)。為了加深對(duì)此的理解，有必要從船舶操縱、船舶操縱性等的概念入手。3.1.1船舶操縱的基本概念1船舶操縱關(guān)于船舶操縱的定義有多種說(shuō)法。Horck【2】認(rèn)為，船舶操縱是船長(zhǎng)職業(yè)技能的一部分，“在船長(zhǎng)過(guò)去長(zhǎng)期海上經(jīng)歷中，他會(huì)發(fā)現(xiàn)經(jīng)常會(huì)遇到許

3、多不可預(yù)見(jiàn)的事，這就需要操船者知道特定船舶在不同指令下的反應(yīng)”。在這里主要強(qiáng)調(diào)的是船舶操縱是一種技能和知識(shí)。Petersen[7]把船舶操縱看作是“通過(guò)給船舶施加控制力來(lái)控制船舶運(yùn)動(dòng)”的活動(dòng)。在這里，控制成了船舶操縱的中心。蘇[3]給船舶操縱所下的定義是這樣的：“在船舶航行的過(guò)程中，為了盡快到達(dá)目的地和減少燃料消耗，駕駛者總是力求使船舶以一定的速度沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)在預(yù)定的航線(xiàn)上發(fā)現(xiàn)障礙物或其他船舶時(shí)，為了避免碰撞，駕駛者又要使船舶及時(shí)改變航速或航向。在這兩種情況下，駕駛者所采取的操作，稱(chēng)為對(duì)船舶的操縱?！边@里，船舶操縱被看著操船者對(duì)船舶操作。古【4】在解釋船舶操縱的含義時(shí)是這樣講的：“船舶在營(yíng)

4、運(yùn)過(guò)程中，為達(dá)到一定的目的，常需要船長(zhǎng)或引水員根據(jù)一定的外界環(huán)境如風(fēng)、流、浪涌、受限水域等條件的影響，根據(jù)船舶實(shí)際操縱性能，通過(guò)某些操縱器或操縱手段，如舵、推進(jìn)器、錨、纜，乃至拖輪的運(yùn)用，以保持或改變船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。駕引人員為保持或改變船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所進(jìn)行的必要的觀(guān)察、分析、評(píng)價(jià)、判斷、下達(dá)指令乃至實(shí)施控制的總過(guò)程即船舶操縱，簡(jiǎn)稱(chēng)為操船?！痹谠摱x中，船舶操縱被稱(chēng)作操船者對(duì)船舶實(shí)施控制的總過(guò)程。19數(shù)字航海比較而言，幾種定義有共同的地方，但古的定義涉及的面更廣。古的定義涉及到船（操縱性能、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）、環(huán)境（風(fēng)、流、浪涌、受限水域）、操縱手段（舵、推進(jìn)器、錨、纜、拖輪）以及人（駕引人員及其所做的觀(guān)

5、察、分析、判斷、下達(dá)指令），把操船當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)看待。由此我們可以引出狹義的船舶操縱與廣義的船舶操縱的概念。如果將狹義船舶操縱定義為操船者對(duì)船舶實(shí)施控制的過(guò)程，則廣義的船舶操縱可以定義為：船舶操縱是一個(gè)系統(tǒng)行為，輸入一個(gè)航海目標(biāo)后，由船舶、操船者、操船裝置、操船環(huán)境組成的操船系統(tǒng)通過(guò)信息傳輸與反饋而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)、控制及反控制，最終到達(dá)或達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)，完成一次操船行為。在該系統(tǒng)的行為中，人起關(guān)鍵作用。為了避免與狹義的船舶操縱概念相混淆，我們把廣義的船舶操縱稱(chēng)為“船舶操縱與控制”，其技術(shù)也稱(chēng)為“船舶操縱與控制技術(shù)”。船舶操縱與控制技術(shù)的進(jìn)步不僅體現(xiàn)在操船者操船技能的提高和操船知識(shí)的積累，還包括船舶操

6、縱性能的改善，新技術(shù)在船舶操縱設(shè)備上的應(yīng)用，以及操船環(huán)境的改善。我們?cè)诳偨Y(jié)船舶操縱和控制技術(shù)的現(xiàn)狀、探討發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，將從這幾個(gè)方面分別論述。圖3.1船舶操縱與控制系統(tǒng)2船舶操縱性船舶操縱性常被與船舶操縱的概念混淆起來(lái)。按照廣義的概念，船舶操縱是一個(gè)系統(tǒng)的行為，而船舶操縱性則是該系統(tǒng)中船舶這一元素的表現(xiàn)能力。從狹義的概念出發(fā)，如果說(shuō)船舶操縱是指操船者人對(duì)船舶所實(shí)施的操作，那么船舶操縱性則是船舶對(duì)這一操作的響應(yīng)能力。蘇【3】和古【4】都將船舶操縱性定義為“船舶對(duì)駕駛者操縱的反映能力”，陸【6】則更詳細(xì)地說(shuō)明船舶操縱性是“船體、螺旋槳和舵在水中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的水動(dòng)力，使船舶保存和改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性能。”把

7、船舶操縱性看成是船舶對(duì)人的操縱的響應(yīng)能力似無(wú)爭(zhēng)議，但是關(guān)于船舶操縱性究竟應(yīng)包括那些內(nèi)容則有不同看法。Davidson[9]從運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的理論出發(fā)，認(rèn)為船舶操縱性應(yīng)包括穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，而藤井、野本[10][等則從船舶使用的要求出發(fā)提出船舶操縱性應(yīng)包括小角度的航向保持性、中等轉(zhuǎn)舵角的航向機(jī)動(dòng)性和大舵角的緊急規(guī)避性。野本等的提法也未能包括船舶操縱性的全部?jī)?nèi)容,因?yàn)?船舶并非都是用舵來(lái)操縱的。國(guó)際海事組織