船舶轉(zhuǎn)心是指船舶作旋回運動時，船舶的回轉(zhuǎn)中心。轉(zhuǎn)心的位置是旋回中某瞬時的旋回中心，因此轉(zhuǎn)心又稱為“瞬時轉(zhuǎn)動中心”?？梢园汛斑\動看作成一個保向斜航運動和繞轉(zhuǎn)心的旋回運動的合運動。船舶轉(zhuǎn)心是一個動態(tài)的點，在船舶無左右橫傾時，對水運動速度V及船舶方型系數(shù)C將直接影響轉(zhuǎn)心在船舶首尾線上的位置。當船舶對水前行時，船舶轉(zhuǎn)心移至重心之前，速度V越大則轉(zhuǎn)心前移得越多，反之亦然。對于船長和吃水相同的船舶，方型系數(shù)CB越小其轉(zhuǎn)心前移越多；由于軍艦的方型系數(shù)較小，因而其轉(zhuǎn)心的位置越靠前移，不利于船舶旋轉(zhuǎn)，因此需要安裝多部推進器，加以克服。當在離轉(zhuǎn)心越遠處對船舶施加外力，則船舶越容易旋轉(zhuǎn)；而在轉(zhuǎn)心附近處對船舶施加外力，則船舶旋轉(zhuǎn)效應差，越接近轉(zhuǎn)心處，旋轉(zhuǎn)效果越差。
在船舶掉頭、側(cè)推使用、船舶避讓、拖輪協(xié)助等多方面都涉及船舶的轉(zhuǎn)心。把握好船舶的轉(zhuǎn)心，利用好轉(zhuǎn)心的作用，能給船舶操縱帶來許多方便；但是，如果對轉(zhuǎn)心利用不好，則會給船舶駕駛帶來麻煩。
1 船舶轉(zhuǎn)心的變化規(guī)律
船舶運動的同時推開其周圍的流體，而周圍的流體又來填充之前被船舶所占據(jù)的空間。當船舶相對于水向前運動時，緊貼船艏處的水在瞬時被加速（即水壓力很大），當該水流速度達到與船速相同時，可把水看作是一個與船舶融合在一起的一個整體，即無形中增加了船舶的虛擬質(zhì)量或稱附加質(zhì)量。而船尾處由于水流（伴流）速度已經(jīng)被提起來了，即加速度很小，其水壓力也就很小，因此其產(chǎn)生的附加質(zhì)量就小得多。船舶在靜止的情況下，船舶轉(zhuǎn)心隨船舶重心變化而作同向變化；當船舶相對于水向前運動時，相當于船艏處增加了重量，重心前移，船舶轉(zhuǎn)心也就自然向前移動。至此，我們可以得出以下轉(zhuǎn)心變化規(guī)律的解釋：船舶對水運動速度越快，其頂流的一面船舶受到的水壓力越大，產(chǎn)生的附加質(zhì)量也就越大，重心朝頂流面移動，船舶轉(zhuǎn)心也就朝頂流面移動。所以，當船舶對水向前運動，則船舶轉(zhuǎn)心移至重心之前，相對速度越快，轉(zhuǎn)心前移越多；船舶對水朝后運動時，船舶轉(zhuǎn)心移至重心之后，且對水運動速度越快，船舶轉(zhuǎn)心后移也越多。
在研究船舶轉(zhuǎn)心時，通常不考慮風壓力的影響。其實風壓力對船舶轉(zhuǎn)心的變化也是有一定影響的，由于空氣密度遠小于水密度，其所能產(chǎn)生的附加質(zhì)量要小得多，因此研究轉(zhuǎn)心變化規(guī)律時，對于船舶就只需要考慮水壓力的影響即可。
2轉(zhuǎn)心的運用實例
2.1 拖輪協(xié)助船舶旋回掉頭時轉(zhuǎn)心的運用
見圖1所示：①至④為拖輪的四個作用點，既可拖也可頂，當船舶對水朝前運動時，即SPD>0，當利用拖輪來控制船舶朝右轉(zhuǎn)向時，我們來比較①至④四個作用點的旋回效果（朝右轉(zhuǎn)向則圖示中①和④為頂推點，②和③為拖拉點）。由于船舶朝前運動，轉(zhuǎn)心前移至接近船艏位置，③和④的作用力臂遠大于①和②的作用力臂，因此③和④的作用效果遠大于①和②的作用效果。而一般施加的拖力其效果僅為頂推力的70%左右。因此，我們很容易得出以上四點受力的旋回效果的大小順序為：④>③>①>②。
在引言中我們提到船舶運動的軌跡是一個保向斜航運動與旋轉(zhuǎn)運動的合運動軌跡。①和②的頂拖作用力的作用點越接近轉(zhuǎn)心點其作用效果越接近于船舶靜止時在重心處的頂推效果，即無旋轉(zhuǎn)效果，容易導致整個船舶只保留斜航運動朝右前方移動。根據(jù)筆者的經(jīng)驗，30萬噸級滿載油輪（VLCC），當SPD＜1kn，其轉(zhuǎn)心幾乎與重心重合，即類似于靜止狀態(tài)。而當速度達到一定值，在圖1中，在③和④處施力會大大增加其旋轉(zhuǎn)效果，易導致整個船舶朝左前方移動。因此當我們發(fā)現(xiàn)左前方水域受限或右舷受風流壓影響時，應采取在①或②處施頂拖力；而當發(fā)現(xiàn)右正橫附近水域受限或左舷受風流壓影響時，應采取在③或④處施力而避免在①和②處施力。
2.2 側(cè)推及拖輪作用時對船速控制的要求
在首側(cè)推器操縱儀盤面上，常標有“SPD<3kn”字樣，意思是要使側(cè)推器能有效發(fā)揮其側(cè)推效果必須將船速控制在3kn以下。其道理很簡單，我們在上一節(jié)提到當船速朝前時，轉(zhuǎn)心位置前移，速度越快則轉(zhuǎn)心距首側(cè)推距離越近，相當于靜止時在重心附近施加一推力，其側(cè)推作用效果自然就差。同時，由于存在前進速度，側(cè)推器橫向排出流在船舶縱向伴流的沖擊下減小其流壓效果，此時側(cè)推力也遠不及靜止時的側(cè)推力大。
拖輪在船艏帶纜協(xié)助轉(zhuǎn)向，一般來說，應盡可能將大船船速SPD降至6kn以下，其原因有二：一是，拖輪的作用點在船艏，船速越快，轉(zhuǎn)心向船首移動越多，轉(zhuǎn)心點就越接近拖輪作用點，因此拖輪的作用效果就越差；二是，拖輪為保持正橫方向的頂推而須隨大船一起運動，這樣也大大削減了其頂推力。從上面分析可以得出以下結(jié)論：船速越慢拖輪的頂推效果就越好。因此，為發(fā)揮拖輪的最大效應，應對本船船速有所控制。
2.3 對“尾找風”和“首迎流”的原理解析
船舶后退時， 當船尾來風則船尾將朝來風的方向偏轉(zhuǎn)，直至船尾穩(wěn)定在正對來風的方向上。
假定船舶左船尾受風，船舶首尾受力均勻，其風力F 可分解成船首、船尾兩個同方向的力F1、F2（如圖2 所示）。由于船舶后退，船舶轉(zhuǎn)心后移至船尾約1/3L（L 為船長）處，因此F1的作用力臂遠大于F2的作用力臂，從而F1的旋轉(zhuǎn)力矩也遠大于F2的旋轉(zhuǎn)力矩，因此船首向右旋轉(zhuǎn)，即出現(xiàn)船尾迎風偏轉(zhuǎn)，也就是所謂的“尾找風”。
“首迎流”與“尾找風”的原理一樣。當船舶向前航行時，發(fā)現(xiàn)船首將迎向來流方向偏轉(zhuǎn)，即“首迎流”。如圖3所示：將流壓力F分解成船舶首尾兩個同方向的分力F1和F2，當船舶向前航行時，轉(zhuǎn)心位于船首約1/3L處，F(xiàn)2的作用力臂遠大于F1的作用力臂，從而F2的旋轉(zhuǎn)力矩遠大于F1的旋轉(zhuǎn)力矩，因此出現(xiàn)船首迎流偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
“首迎流”與“尾找風”在實踐中，既要注意到又可以加以利用，現(xiàn)以實例來說明。
如圖4所示：船舶在內(nèi)檔泊位離泊，由于受左船尾的來風，最初船舶后退速度較慢時，整個船舶將被吹向岸壁A區(qū)。由于船舶后退速度越快則“尾找風”越明顯，因此此時如果加速后退，則船舶受“尾找風”影響，船尾將向左轉(zhuǎn)向，逐步退出港池而不至于退向岸壁B區(qū)。在這個實例中我們利用了“尾找風”的作用而安全的退出港池，但運用時必須要加速后退，才能讓“尾找風”充分發(fā)揮其作用，否則有可能退至岸壁A和B交匯區(qū)，則成為一個困局。但如果此時右船尾來風則需注意盡量避免“尾找風”的影響，應慢速后退，當然退速過慢則可能出現(xiàn)船舶被風吹向碼頭，要加以注意。
2.4 船舶在彎道中避讓漁船時轉(zhuǎn)心的運用
在航道或狹水道中航行時遇到如圖5所示的情況：小漁船停泊在航道彎道處的水域中央，船頭朝右，而彎道左邊是淺水區(qū)，小漁船與淺水區(qū)之間的可用水域十分狹窄。此時我們應如何既安全讓清小漁船又不至于沖入淺灘或船尾甩向航道外呢！首先要選擇從小漁船的船尾處繞航，但要注意是否撒有漁網(wǎng)；其次要提前降速，甚至停車淌航，當船頭駛過小漁船，并過1/3L位置時，立即施以一定的向右的舵角并用慢車右轉(zhuǎn)，以確保安全繞航。如果船舶把定直航至船尾駛過小漁船再向右轉(zhuǎn)，就可能發(fā)生船舶因前沖而來不及右轉(zhuǎn)就駛?cè)肭胺綔\水處導致擱淺。另一方面，如果船首1/3L過小漁船時就施以大舵角及用快車，船尾將可能甩出航道外導致擱淺。
解析原因：在本例中轉(zhuǎn)心處于距船首約1/3L處，因此當船舶過小漁船1/3L位置就應立即向右轉(zhuǎn)，船尾將向左甩，不至于觸碰小漁船，而大船將繞著小漁船航行，又不至于沖入前方淺灘。因此，在距船艏1/3L處就右轉(zhuǎn)向的避讓效果比船尾駛過小漁船之后再向右轉(zhuǎn)更安全。同時，由于前進時船舶轉(zhuǎn)心前移，船尾向左甩出的距離將遠超過船首右轉(zhuǎn)的距離，所謂“首動一尺，尾動一丈”，因此右轉(zhuǎn)時應施以小舵角及慢車方可保證船尾的安全。對于超大型船舶，由于其船長較長，船尾向外甩開的距離比一般尺度的船舶大得多，因此在航道及狹水道航行時應特別引起注意。
3 結(jié)束語
在船舶操縱實踐中還可發(fā)現(xiàn)許多蘊藏著船舶轉(zhuǎn)心的重要運用。船舶駕駛員掌握好船舶轉(zhuǎn)心的原理和影響因素，合理分析船舶偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，及時用車、舵、拖輪或側(cè)推器給予配合，對于船舶的安全航行具有十分重要的意義。船舶駕駛員在船舶靠離泊、掉頭和避碰的過程中巧妙地利用轉(zhuǎn)心的變化規(guī)律， 能使船舶操縱變得更便捷，航行更安全。
作者：陳國平 張曾華 來源：航海技術
