航海的基本知识

       航海知识的涉猎面很广,可谓“上知天文、下知地理”,对气象也懂一点,但虽然广却不深,只局限在实用的层次。航海主要是做二件事:一是定位,船舶要时时刻刻知道自己的位置在哪里(在海图上的位置),以避免搁浅或触礁。二是避让他船,防止碰撞。 
       1)建立地球的坐标系统—— 将地球的赤道作为零纬度,把赤道分为360度,每度分为60分,每分分为60秒,这就是经度。经度以英国伦敦附近的格林威治天文台所在地点为零经度,分别向东、向西各分180度,称为东经和西经,东、西经180度的结合线称为日界线。向东通过日界线,日期要重复一天,反之要跳过一天。赤道把地球分为南北二个半球,每个半球分别向南北平均分为90度,同样每度分为60分,每分分为60秒,这就是纬度。在北半球的称为北纬,在南半球的称为南纬。在赤道附近的纬度和经度的长度是相同的,每分的长度为1852米,定为1海里。 由于地球是圆的,越向南,越向北,纬度圈就越小,纬度的长度没有变,但经度的每度的长度就越来越小。所以,计算航程是以纬度来丈量的。但是我们定的船位是画在海图上的,怎样将地球的坐标系统体现在纸上呢?现在使用的是二种方法,一种是心射投影法,即假设在地球的中心放一个光源,将地球坐标系统投影到纸上,称为“心射投影图”,主要用于大圆航行。另一种是圆柱型投影法,即将纸卷成圆柱型,将地球坐标放在中间投影,这样投影出来的图,经度和纬度的交叉成90度,使用起来很直观很方便。这是由科学家墨卡托发明的,现在称这种海图为“墨卡托海图”。 有了地球坐标系统,有了海图,船舶在地球上的任何位置可以都在海图上标出来。 由于地球要自转,每转一圈为24小时。这里就出现了一个时区的概念。由于人类已经将赤道分为360度,所以,地球24小时旋转了360度,每小时旋转了15度,每转1度需要4分钟。人们把时间和地理结合起来,把地球分为25个时区。将东经7。5度和西经7。5度定为零时区(世界时),分别向东、向西各设12个时区。东12区和西12区各为7。5度。我们使用的“北京时”是以北京附近的秦皇岛(东经120度)为基准,定为东8区,即从东经112度半到东经127度半都使用北京时。所以,如果要将“北京时”换算到世界时,应将“北京时”减8个小时。
        2)船舶航行
       船长应及时将航次命令传达给大副、二副、轮机长等船舶有关人员,二副应根据船长的指示编制航行计划,大副督促厨房备足伙食,轮机长申请补足燃油;开航前船长要召开“航前会”,检查各部门的开航准备情况。船舶离开泊位后由船长或引水员引航出港,(按照国际惯例,引水员引航发生的事故,经济责任仍然由船长承担。所以,任何时候船长发现引水员出现差错,船长有权接过引航指挥权。)船舶在港内航行时,轮机长要在机舱值班。船舶出港后由驾驶员在驾驶台、轮机员在机舱值班。每班四小时,大副为0400-0800,1600-2000;二副为0000-0400,1200-1600;三副为0800-1200,2000-2400;机舱也一样,大、二、三管轮和驾驶员对应值班。驾驶员在值班期间要确保船舶航行安全,认真了望,正确避让,防止与他船发生碰撞。在沿海航行,应至少每小时利用岸标定位一次(即观测船位),按船长的命令修正航向,保持船位在航线附近(一般不得偏出航线一海里),值班驾驶员有任何疑惑和困难应立即报告船长。在大洋航行每天应进行测天定位(至少早、中、晚各一次)。现在有卫星定位仪(即GPS)定位,方便了很多,但GPS船位不是观测船位,仍然要求船舶驾驶员尽量进行测天定位。 轮机员在机舱值班要确保所有运行的设备正常运作,发现故障要及时排除,需要减车或停车抢修的要报告驾驶台和船长,征得同意后才能进行。
        3)航速(Ships Speed):航速以“节”表示。船舶的航速依船型不同而不同,其中干散货船和油轮的航速较慢,一般为13节至17节;集装箱船的航速较快,目前最快的集装箱船航速可达24.5节。客船的航速也较快。
       4)船舶浮性
       船舶在一定装载情况下的漂浮能力叫做船舶浮性(buoyancy):船舶是浮体,决定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。其漂浮条是:重力和浮力大小相等方向相反,而且两力应作用在同一铅垂线上。船舶重力即船舶的总重量。船舶浮力是指水对船体的上托力根据阿基米德定理,船舶浮力大小等于船体所排开同体积水的重量。船舶重力,通常用W表示,它经过船舶重量的中心,也叫重心(G),其方向垂直向下,船舶重心G的位置是随货物移动而改变;船舶浮力,通常用B表示,它经过船舶水下体积的几何中心,也叫浮心(G),其方向垂直向上,船舶浮心G的位置是随水线下船体体积的变化而变化。船舶重力(W)和浮力(B)大小相等、方向相反且重力与浮力又是作用在同一铅垂线上,这时船舶就平衡漂浮在水面上。如果增加载货,重力增大船舶就会下沉,使吃水增加,浮力也就增大,直到浮力和重力又相等,船舶就达到新的平衡位置;同样,若重力减少,船舶上浮,也会到达另一新的平衡点。船舶的平衡漂浮状态,简称船舶浮态。船舶浮态可分为四种。
       1.正浮状态:是指船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情况。
       2.纵倾状态:是指左右吃水相等而首尾吃水不等的情况。船首吃水大于船尾水叫首倾;船尾吃水大于船首吃水叫尾倾。为保持螺旋桨一定的水深,提高螺旋桨效率,一航未满载的船舶都应有一定的尾倾。
       3.横倾状态:是指船首尾吃水相等而左右吃水不等的情况,航行中不允许出现横倾状态。
       4.任意状态:是指既有横倾又有纵横倾的状态。:船舶在海上航行,经常会遇到海浪打上甲板,冬季还会结成很厚的冰,这就等于给船舶增加了重量。为了保障船舶安全,船舶必须留有一定的储备浮力(也叫保留浮力)。储备浮力是指船舶主甲板以下至水线之间水密空间产生的浮力。
       载货越少,船舶干舷越高,储备浮力越大,浮性越好,越有利于航行安全。所以,为了既保证船舶安全,又能充分利用船舶的载重能力,就必须根据不同季节和航区进行合理配载,使最大吃水不超过载重线标志上规定的满载吃水线。
       5)船舶航行性能
       为了确保船舶在各种条件下的安全和正常航行,要求船舶具有良好的航行性能,这些航行性能包括浮力、稳性、抗沉性、快速性、摇摆性和操作性。
       6)船舶动力设备
       船舶必须配置一整套符合规范要求的动力装置和辅助设备后,才能在水上航行。这些动力装置包括有船舶主动力装置、辅助动力装置、蒸汽锅炉、制冷和空调装置、压缩空气装置、船用泵和管路系统、造水装置和自动化系统等。这此机电动力设备主要集中于机舱,专门管理这些设备的技术部门是轮机部。
        1.主动力装置:船舶主动力装置又称“主机”,它是船舶的心脏,是船舶动力设备中最重要的部分,主要包括:
      (1)船舶主机:能够产生船舶推进动力的发动机的一种俗称,包括为主机服务的各种泵和换热器、管系等。目前商船的主机是以船舶柴油机为主,其次是汽轮机。
      (2)传动装置:把主机的功率传递给推进器的设备,除了传递动力,同时还可起减速、减震作用,小船还可利用传动设备来改换推进器的旋转方向。传动设备因主机型式不同而略有差异,总的来说由减速器、离合器、偶合器、联轴器、推力轴承和船舶轴等组成。
      (3)轴系和推进器:船舶推进器中以螺旋桨应用最为广泛,大多采用固定螺距或可调螺距的螺旋桨推进器;船舶轴系是将主机发出的功率传递给螺旋桨的装置。船舶主机通过传动装置和轴系带动螺旋桨旋转产生推力,克服船体阻力使船舶前进或后退。
        2.辅助动力装置:船舶辅助动力装置又称“辅机”,是指船上的发电机,它为船舶在正常情况和应急情况提供电能。由发动机组、配电盘等机电设备构成了船舶电站。
     (1)发电机组:原动力主要是由柴油机提供,基于船舶安全可靠和维护管理简便的考虑,大型的船舶配置有不少于两台同一型号的柴油发电机,根据需要可多部同时发电。
为了节能,航行中,有的船舶可利用主机的传动轴来带动发电机发电(轴带发电机)或利用主排出气的余热产生低压蒸汽来推动汽轮发电机组发电等。
     (2)配电盘:它进行电的分配、控制、输送、变压、变流以保证各电力拖动设备及全船生活、照明、信号及通讯等的需要。
       3.蒸汽锅炉:以柴油机为主机的船上,都需要设有蒸汽锅炉,它由辅助燃油炉和废气锅炉以及为其配套服务的管系、设备所组成。辅助燃油锅炉是供应船上上些辅助性蒸汽的需要,如加热燃油和滑油、暖气、生活用水、厨房、开水等,并满足一些辅机用蒸汽的需要。为节能,航行中废气锅炉利用柴油机排气中的余热来产生蒸汽,在停泊时只使用辅助燃油锅炉。
       4.制冷和空调装置:船舶安装制冷装置的是冷藏运输货物、冷藏一定数量的食品以及改善船员和旅客的生活工作条件等。空气调节装置的任务在于保持舱室中具有适于人们工作和生活的气候条件,它包括夏季降温、除湿,冬季加热、加湿以及一年四季的通风换气工作。其主要设备有制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、空调器及其自动化控制元件等。
       5.压缩空气装置:一般船上配置有多台空气压缩机和多个压缩空气瓶,以供应并存全船所需的压缩空气,如用压缩空气启动主、辅柴油机;主机换向;为气笛、甲板气动机械等设备提供气源。其主要设备有空气压缩机贮气瓶、管系及安全、控制元件等。 
       6.船用泵和管路系统:船上为了泵送海水、淡水、燃油、润滑油等液体,需要一定数量和不同类型的泵。一般在机舱中就必需设置舱底水泵、燃油和滑油输送泵、锅炉给水泵、冷却水泵、压载水泵、卫生水泵等主要的油泵和水泵。与泵相连接,船上设置了各种用途的管路,按用途不同可分为:
     (1)动力系统:为主、辅机安全持续运转服务的管系。有燃油、润滑油、海水淡水、蒸汽、压缩空气等管系。
     (2)船舶系统:为船舶航行、船舶安全及人员生活服务的管系。如压载、舱底水、消防、卫生、通风(空调)以及生活用水等管系。
       7.造水装置:造水装置又称造水机,是在真空状态下对海水进行加热产生蒸汽然后将蒸汽凝结成淡水的设备。
       8.自动化系统:随着科学技术的进步以及在船上的广泛的应用,机舱控制系统越来越先进,船舶动力装置的远距离操纵与集中控制,大大改善了船员的工作条件,提高了工作效率,减少了维护修理工作量。对机舱的主、辅机及其它机械设备进行遥控、自动调节、监测、报警等设备所组成的自动化系统,是现代船舶必不可少的组成部分。