舵效增强
在浅水中,由于船体周围的水流受到底部的限制,水流的横向流动受阻,使得舵叶周围的水流速度相对增加。根据流体力学原理,舵力与水流速度的平方成正比,所以舵力会有所增大,从而增强了舵效。例如,当船舶在水深与吃水比(h/d)小于一定数值(如 h/d < 2)的浅水中航行时,舵力系数可能会比深水时增加,船舶转向更加灵敏。
但这种舵效增强在某些情况下也可能带来不利影响。如果舵手对舵效增强的情况不熟悉,可能会因为操作幅度过大而导致船舶转向过度。
阻力增加
船舶在浅水中航行时,船体底部的水流受到限制,水流的过水断面面积减小。根据伯努利原理,水流速度会增加,压力会降低,导致船体周围的压力分布发生变化,从而增加了摩擦阻力和形状阻力。
具体来说,摩擦阻力增加是因为船体底部水流速度加快,使得水与船体之间的摩擦力增大。形状阻力增加是由于船体周围的压力变化和水流分离现象加剧,产生更多的漩涡,消耗船舶的动力。这种阻力增加会导致船舶的航速下降,主机负荷增大。例如,当船舶从深水进入浅水区域时,如果主机功率不变,船舶的速度可能会明显降低。
冲程减小
船舶的冲程是指船舶在停车或倒车后继续前进的距离。在浅水中,由于阻力增加,船舶的减速过程会加快,冲程减小。这是因为船舶在浅水中航行时,船体受到的阻力对船舶的运动产生更大的阻碍作用。
例如,在紧急制动的情况下,船舶在浅水中能够更快地停下来,这对于船舶的安全操纵有一定的好处,如在靠近码头或其他船舶等需要紧急制动的场合,可以减少碰撞的风险。但同时,船员也需要准确掌握船舶在浅水中冲程减小的特点,以免在操纵过程中出现判断失误。
横移和首摇受限
浅水中水流的限制作用使得船舶的横移和首摇受到约束。船体周围的水流在浅水环境下难以像在深水中那样自由地流动,这就限制了船舶的横移速度和首摇角度。
例如,当船舶在浅水中进行转向操作时,船舶的首摇幅度会比在深水中小,而且船舶的横移运动也会受到一定程度的抑制。这种特性对于船舶在狭窄航道等浅水环境中的操纵有一定的影响,船员需要根据实际情况调整操纵策略。
产生浅水效应
当船舶在浅水中航行时,会产生浅水效应。浅水效应主要表现为船舶的下沉和纵倾变化。由于船体周围的水流压力分布变化,船体会出现下沉现象,同时船舶的纵倾也会发生改变,可能出现首倾或尾倾加剧的情况。
这种下沉和纵倾变化与船舶的速度、水深、吃水等因素有关。例如,高速行驶的船舶在浅水中下沉和纵倾变化会更加明显。如果船舶的下沉量过大,可能会导致触底的危险,影响船舶的安全。