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船舶摇荡简介

嘉峪检测网        2018-07-10 10:49

船舶摇荡是指船舶在风浪作用下,于平衡位置附近所作的周期性振荡运动。船舶的摇荡,包括横摇,纵摇、摇首、纵荡、横荡和垂荡(起伏)。其中,对船舶影响较大的是横摇、纵摇和垂荡,三者通常可用摆幅和周期(或频率)来表征。

 

在规则波中,船舶的摆幅主要取决于波幅(波倾角)、船舶固有周期和波浪相遇周期的比值;船舶的摇摆周期则等于波浪相遇周期。在非规则波中,船舶的摆幅和周期是随机的,只能求其统计规律。船舶的摇荡,导致航行阻力增大、螺旋桨效率降低,影响武器、技术器材的使用,造成人员疲劳、晕船,恶化了舰艇的航海性能。船舶的摇荡性能是船舶耐波性的主要方面,以摆幅小、周期长为好。

 

船舶的摇荡主要有下列六种形式:

 

  • 横摇(roll)--绕船舶纵轴的往复摇动;

  • 纵摇(pitch)--绕船舶横轴的往复摇动;

  • 首摇(yaw)--绕船舶垂直轴的往复摇动;

  • 垂荡(heave)--沿船舶垂直轴的上下往复运动,又称升沉;

  • 横荡(sway)--沿船舶横轴的左右往复运动;

  • 纵荡(surge)--沿船舶纵轴的前后往复运动。

其中,横摇、纵摇和垂荡对船舶航行的影响最大,而横摇又最易发生,摇荡幅值也最大,严重影响船舶安全。

摇荡运动对船舶的影响是不利的,主要表现在以下几方面:

 

  1. 对船舶性能的影响:剧烈的横摇可能使船舶丧失稳性而倾覆,纵摇和垂荡会引起螺旋桨飞车,导致航速下降。剧烈的摇荡使船舶阻力增加;推进器情况恶化,给船舶操纵带来困难。

  2. 对船舶结构和设备的影响:船舶摇荡时会产生碰击,使船体构件内产生附加应力,使某些构件损坏。摇荡会引起甲板上浪,损坏甲板上的设备和建筑。

  3. 船舶摇荡会影响机械设备和仪器、仪表的正常工作;同时引起船员和旅客晕船,使工作和生活环境恶化;还会引起货物移动或倒塌造成货损。

  4. 在用驳船队运输时,由于各驳船在风浪中的摇荡幅值和时问上不一致。驳船之间的系结缆绳将受到这种外力的反复作用。在风浪很大、驳船摇荡幅值很大时,作用在系结缆绳上的外力就很大,容易引起断缆,造成驳船队散队,导致事故发生。

 

船舶的摇荡是无法完全避免的,但可设法减小摇荡幅度,适当增大摇荡周期。采用减摇设备可减小摇荡幅度,目前采用的减摇装置主要有下列几种。

 

 

舭龙骨

 

舭龙骨是装设在舭部外侧,沿着水流方向的一块长条板,如图1所示。舭龙骨的作用是减小船舶横摇,由于减摇效果较好,制造简单,几乎所有的船舶均装设有舭龙骨。但舭龙骨会对船舶的航行产生一定的附体阻力。

舭龙骨板的长度约为1/3船长,宽度为船宽的3%~5%,呈长条形近似垂直装于船的舭部,其外缘不超过船的半宽线与船底基线所围的范围,以免受到码头和海底等碰损。在结构形式上,舭龙骨有连续式的和间断式的两种结构连续式结构简单,适用于航速不很高的船。

间断式结构适用于高速船,其优点是对船舶的航行阻力较小,而对横摇阻力较大。为了防止舭龙骨损坏时使船体外板受损,舭龙骨一般不直接焊接在舭部外板上,而是用一块覆板将两者连接起来。

 

减摇鳍

 

减摇鳍,一般是一个长约为3.0 m,宽为1.5 m的长方体,剖面为机冀型,安装在船中央附近两舷的舭部。在船内设置操纵机构,根据需要可将减摇鳍收进船内或伸出舷外,所以减摇鳍不会形成附体阻力。减摇鳍可调整机翼剖面相对于水流的攻角,使两舷的减摇鳍所产生的升力形成一个阻碍船舶横摇的力偶矩,如图2所示,同时使力偶矩方向的改变与船舶横摇同步,这样可有效地减小船舶横摇。因减摇鳍需配备有自动操纵系统,故造价高。

 

摇水舱

 

在船内横向设置“u”形水舱,当船在横摇时,使水舱内的水位移动与船的横摇之间有一个相位差,这样,水的重力所形成的力矩可减小船舶的横摇。上述“u”形减摇水舱内的水与舷外水不连通时,则称闭式减摇水舱。若减摇水舱内的水与舷外水相通时,称开式减摇水舱。如水舱内的水左有舷流动是可以控制的,称主动式减摇水舱;而不能控制水的流动的,称被动式减摇水舱。

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来源:AnyTesting