1. 船舶运动与控制

船舶耐波性主要解决的问题是： 舒适性、使用性、安全性 即船舶航行时，由于船舶运动不致人员难以忍受、机器仪表不能够工作、恶劣天气下，螺旋桨严重出水、发生飞车、首部严重抨击、甲板严重掩湿等 主要考虑因素为 横摇纵摇垂荡的幅度和频率 甲板掩湿和失速 加舭龙骨，减摇鳍等，稳心高在满足温性的情况下不宜太高 摇幅和周期是互相矛盾的，主要考虑将周期控制在谐摇区外

2. 船舶运动与控制课程

船上使用的柴油机。其工作原理如下：一定量的新鲜空气被吸入或泵入汽缸并被运动的活塞压缩至很高的压力。空气被压缩时，温度升高，便点燃喷入汽缸的油雾。燃油的燃烧增加了缸内空气的热量，使空气膨胀并迫使发动机活塞对曲轴做功，随之驱动螺旋桨。

两次喷油期间的运转过程叫一个工作循环。它由一些程序固定的过程组成。这个循环可在两个行程或四个行程内完成。四冲程柴油机的工作循环需四个独立的活塞行程，即吸气、压缩，膨胀和排气。如果我们把吸气和排气行程与压缩和膨胀行程结合起来四冲程柴油机就变成了二冲程柴油机。二冲

3. 船舶运动控制怎么入门

自组织时分多址接续（SOTDMA）”方式进行信息交换。

一、AIS系统的组成

一个典型的AIS 系统由两大分系统组成，一个是岸基AIS 系统，

再是船用AIS 设备，岸基AIS 系统比较复杂，典型的AIS 岸基系统是由一定数量的AIS 基站和

AIS 中心组成，系统通过各种方式与VTS 中心，船舶报告系统、港口信息网、海事系统以及船

舶调度等网络相连接，同时也可以与相关航运公司联系，提供相应的信息服务，使上述主管部门

及时得到所有船舶的动态，使航运公司了解到本公司船舶的位置。

AIS 中心也可以与互联网相连，使用户范围进一步扩大，通过设置一定的权限范围，各用户

可以在自己的权限范围内查看相应的船舶信息，得到相应的服务。

AIS 中心之间可以相互连接，进行信息交换，各AIS 中心连接成网，在一个国家和地区范围

内，就可以实时了解沿岸所有船舶的动态，这对船舶航行管理、船舶追踪以及防止海洋污染具有

非常重要的意义。

AIS 船用设备，我们将在下面做详细讨论。

二、AIS船用设备的组成

一个典型的AIS 船用设备是由一台VHF 发射机、二台VHF TDMA 接收机、一台VHF DSC

接收机、一台内置GPS 接收机（作为备用）以及AIS 信息处理器、电源和各种必要的外围设备

接口组成。

VHF 收发由系统信息处理器控制，用VHF CH87B、88B 两个国际专用频道自动发射本船的

相关信息，接收周围其它船舶的AIS 信息，频带为25KHZ。

AIS 工作的特点是同时在这两个频率上接收信息，而发射信息一般是在这两个频率上交替进

行，在人工的干预下，也可以用其它的方式发射。此外，主管部门还可以指配AIS 的区域性频

率，AIS 设备应在指定的区域性频率上工作。

VHF DSC 接收机的主要目的是接收岸台的频率控制信息，实现AIS 工作频率在不同区域的

自动切换，当接收到岸台的频率信息后，AIS 设备将自动地将频率转换到岸台的工作频率上，例

如，当我们到达美国水域时，AIS 设备就在DSC 信息的控制下，自动地将工作频率从通用频道

转换到28B 频道。

船舶AIS 的GPS 信号通常情况下是由船舶GPS 接收机提供，AIS 设备自带的GPS 接收机主

要是作为备用设备接收GPS 信号，当船舶GPS 由于其它原因不能提供信号时，AIS 设备自带的

GPS 接收机才开始工作，其主要作用是确定本船船位，同时接收GPS 时钟信号，而使每个AIS

设备时间一致，实现帧同步。

AIS 信息处理器是AIS 的核心部分，用于存储本船识别码、船名、呼号、船型等静态信息与

船舶吃水、危险货类、航线等航行相关的信息；处理、存储本船动态信息；将存储的本船最新动

态信息、必要的静态信息以及与航行相关的其他信息进行编码后送发射机；对接收来自周围其他

船舶的航行数据进行解码并存储解码后的数据；并对接收到的相关数据进行计算得出CPA、

TCPA、距离和方位；将本船和其他船舶数据以及计算出的数据信息送信息显示器显示。

AIS 的接口主要作用是连接外围设备，目前主要连接的设备有GPS、电罗经、计程仪等设备，

目的是获取本船的船位、航向、航速等重要信息，通过接口可以扩充的设备还有电子海图

（ECDIS）、雷达、远距离识别和跟踪设备、声光报警设备以及外接计算机，主要是实现综合导

航和远距离跟踪和控制等功能，外接计算机主要供引水员使用。

电源部分主要为AIS 设备提供所需的电源，目前一般使用直流电源。

三、工作原理

船舶配备了AIS 设备以后，设备一方面需要向外发送本船的相关信息，同时也要接收在VHF

有效作用距离之内其他船舶的信息。接收到的信息一方面用文字的方式表示出来，另一方面可以

形象地用雷达图表示，AIS 船舶全部用三角符号“△”表示，直观地显示船舶的相对位置，和运

动方向，在电子海图上，可以用矢量线表示船舶的速度，必要时利用尾迹线表示船舶航行的痕迹，

船位数据取自GPS 乃至差分GPS，其精度很高。要是在AIS 设备上选择一个目标或者在电子海

图中从船舶标志处用鼠标点击一下，便可瞬时显示对应的船名、呼号、MMSI 注册号以及航向、

航速、CPA、TCPA 等重要的航行信息，驾驶员了解了这些信息后，就可以非常方便地判断周围

其它船舶的运动情况，确保航行安全，同时在进行相互通信可以直呼其船名，信息交流非常方便。

AIS 工作在VHF 航海频段，国际电信联盟1997 年无线电大会指定了161.975MHz(87B 频道)

和162.025MHz(88B)频道二个VHF 频率作为AIS 工作频道。就完成通信而言，一个无线电频道

已经足够了，但是为了防止干扰和转换频道时造成通信损失，每个AIS 站均使用二个频道进行

收发。

除人工干预外，AIS 应答器都工作在自主连续模式，发射方式是9.6Kb GMSK FM 带宽25KHz

或者12.5KHz 数据采用HDL 包协议。

根据船— 船通信这样的实际条件，AIS 使用了自组织时分多址技术（SOTDMA）这一核

心技术。根据IMO 的AIS 性能标准对要求船舶报告的容量的要求，系统每分钟应有2000 个时

隙，但实际上，系统的设计是每分钟4500 时隙，每一帧60 秒，即每60 秒钟建立2250 个时隙，

每个时隙约26.67ms, 可传输256bits 的信息，每个AIS 站的船舶报告根据信息的容量自动选择一

到三个时隙，分一帧和数帧发射或接收AIS 信息。系统实时动态地调整信道分配

具体工作中，在一个AIS 站开始发送之前先要对当时信道的使用状态观察一段时间，搞清

时隙使用情况，然后可以选择未占用的时隙，标明需占用的帧数，再发送数据，各AIS 站持续

地保持同步，可避免发送时间重叠，新加入AIS 站也不会发生冲突。在数据链负荷超过理论值

的90%时，新加入的站可以占用距离最远的台所遥的时隙，从而保证系统有很的过载能力。

自组织分时多址技术可以自动解决本台与其他台的竞争问题，即使系统过载、通信仍能保持

完好；系统每分钟可以处理2000 个以上报告，本船接收到的数据间隔2 秒可以更新一次。

AIS 对DSC 向下兼容，因此岸基的GMDSS 系统可以对装备AIS 的船舶进行识别、跟踪和

控制。

AIS 采用VHF 频段，它的覆盖距离与其他VHF 设备一样，电波直线传播。距离取决于天线的高

度，在海上通常为20 海里左右。由于其波长较雷达长，波的绕射以及衍射作用较强，所以“可

视距离”较雷达要好，在地面上的障碍物不太高的情况下，能“看到”障碍物或岛屿背面的AIS

站。借助于中继站，可以显著扩大船台和VTS 站的覆盖范围。

AIS的应用分析：

1、自动发送本船信息，包括本船静态、动态和航次信息；

2、自动接收装有AIS 设备它船或VTS 岸站的AIS 信息；

3、提供本船操纵信息，以提供VTS 或其它船舶追踪或避让；

4、船—船、船—岸之间的短信息交流；

5、提供其它辅助信息以避免碰撞发生；

6、可以与INMARSAT 移动站、INTERNET 连接，实现信息的远距离传输和管理。

应当注意到，IMO

为了船舶安全，建议最好不要把AIS系统与国际INTERNET连接。

4. 船舶运动控制就业方向

航海类航海技术专业就业前景比较好。

航海技术是普通高等学校本科专业，属于交通运输类专业。主要就业岗位：船舶驾驶、国际航运管理、海务管理、货运代理、机务管理、工程设备管理、动力设备管理、船舶电气设备维护与管理、船舶机电修理、船舶修造、船舶自动控制系统的。

5. 船舶运动控制相关书籍

有《船舶建造质量检验》一书，不知道你在哪，通常在海运学院附近的书店可以买得到，在上海，大概就是上海海运学院，交通大学附近的书店就有。

其实船舶质检更多的是看质量标准，比如国际船级社协会的船舶建造及修理质量标准IACS_Rec47，国标CSQS，日本标准JSQS，

此外参考国际公约，

1，国际载重线公约，LoadLine

2，国际海上人命安全公约solas

3，国际防止船舶造成污染公约Marpol

4，国际海上避碰规则

5，国际救生设备规则LSA

6，国际消防安全系统规则FSS

还有其他的就不一一详述了

6. 船舶运动与控制就业方向

就业前景一般，航海技术专业的就业面很窄，但是专业性很强，部分学校会向指定企业进行定点输送：

主要面向国内外海运企业，从事船舶驾驶与管理，也可在航运企业和海事管理单位从事管理等其他相关工作。还可以从事与航海相关的技术研发或具体操作的专业人员或者在造船厂、船舶主机厂及其他与轮机工程有关的企事业单位和海军有关部门的工程技术人员？

7. 船舶运动控制系统

DP船就是具有动态定位系统的船（ Dynamic Positioning ），它具有多个推进器，可自动根据水流方向，强度进行调整，能保证船舶固定在水面某一位置，这种船主要应用在海洋工程中。

dp（Dynamic Positioning)动力定位系统一般用于工程船，抗风浪稳定位置用的系统。动力定位系统是一个闭环控制系统，利用自身装备的各类传感器测出船舶的运动状态与位置变化，以及外界风力、波浪、海流等扰动力的大小与方向，利用计算机进行复杂的实时计算，控制船舶主副推力装置产生适当的推力与力矩，以抵消扰动力，使船舶尽可能保持目标船位与舷向。

8. 船舶运动控制发展现状

该船有十几年船龄了，不是这些年的产物，不排除所有者装修、加固等导致的重心上移。关于本问题，答案可以是“科学的”。不过，船只失事的原因很可能是：一、天气原因。二、人为原因。

如果“足够级别的龙卷风”随后能被证实的话：

‘东方之星’在船舶航行区域和尺度上并不是属于大型船舶长度76.5米，型宽11米，而她的型深吃水只有3.1米。根据主甲板上方三层空间，从外观上推测，显然有点头重脚轻。但可以肯定该船满足船舶开航的稳性要求。也可以肯定船舶在遭遇龙卷风时失去了稳性。

　　看得见和可以分析的稳性变化如下：

　　1.稳性在船舶航行过程中会发生变化，如在舱底油舱油量因为主机运行而消耗减少，油舱会有自由液面，如果不加以保险系数控制或者风险防范，将导致稳性减少。

　　2.船舶在遭遇风浪摇摆、客船人员无序行走时，也会对航行中的船舶稳性产生变化，这是动稳性变化。但其影响不至于翻船，但在遭遇外界不可预测的外力影响下，船舶也会失去稳性。譬如人员在一侧集中，加上反侧正好一个横浪抨击，船就会侧翻了。

　　3. ‘东方之星’在遭遇强对流的龙卷风时，由于长江水域的局限性，她躲避不了龙卷风。龙卷风内在的真空的性质以及巨大的吸引力，导致水面产生“龙吸水”现象，水面运动紊乱了，会出现三角浪的现象，致船体向上抬升，吃水减少，而吃水变化致船舶支撑不了上层建筑的庞大体积，更加头重脚轻，稳性完全被破坏了，再有极高的风速直接作用在上层建筑上，船舶瞬间产生倾覆力矩，不可避免的灾难产生了。

关于“人为因素”

1. 关于天气，船上是配有天气预报图的，每隔几个小时都会定期的收到天气预报天图，中国用的最多的就是日本JHM播报天发出的 ，有海浪、海流、天气气压图分析。不管是不是突然的龙卷风，必定是由强大的低压气旋引起，这就够让公司、船长引起做够的重视。而并没有什么卵用，还是一如既往的在航行，这也是引起沉船因素之一

2. 出事前曾有掉头动作。面对恶劣天气，船舶最怕的就是掉头、主机停车。宁愿低着风浪走也不能掉头，说时候千吨的船龙卷风很难直接掀翻。我查了这船的构造，本次倾覆的“东方之星”的长度为76.5米，宽度为11米，吃水深度3.1米，高度约为12米，有4层客舱位于水位线以上，1层机舱位于水位线以下。这船的重心很高，而只有11米宽。当在掉头横向面对风浪时，他的受到的横向力矩就会大于它的极限倾覆力矩，换句话说就是之久侧翻进水。所以这就有两种情况，一种是驾驶员操作失误（因为是21点的时候有可能是三幅或者船长，不过船长肯定是会有责任的）还有就是主机故障，轮机长没有管理好设备。

3.船长和轮机长已被长航公安局控制，出现这样的事故，他们面临受刑事责任的怀疑。不过从这里可以看出有一点，船长和轮机长活着出来了，为什么才救那么一点人，他们俩没事呢，大胆的推测有两点，当时船长和轮机长都在驾驶台，他们很清楚当时发生了什么都做好了准备。船长当时在驾驶台还很正常，轮机长凭什么晚上21点在驾驶台。说明了轮机长那时本应该在轮机的集控室而跑到驾驶台去了，轮机长已经失职，这还是还是人为的。