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船舶搖蕩簡介

嘉峪檢測網(wǎng)        2018-07-10 10:49

船舶搖蕩是指船舶在風(fēng)浪作用下,于平衡位置附近所作的周期性振蕩運動。船舶的搖蕩,包括橫搖,縱搖、搖首、縱蕩、橫蕩和垂蕩(起伏)。其中,對船舶影響較大的是橫搖、縱搖和垂蕩,三者通??捎脭[幅和周期(或頻率)來表征。

 

在規(guī)則波中,船舶的擺幅主要取決于波幅(波傾角)、船舶固有周期和波浪相遇周期的比值;船舶的搖擺周期則等于波浪相遇周期。在非規(guī)則波中,船舶的擺幅和周期是隨機的,只能求其統(tǒng)計規(guī)律。船舶的搖蕩,導(dǎo)致航行阻力增大、螺旋槳效率降低,影響武器、技術(shù)器材的使用,造成人員疲勞、暈船,惡化了艦艇的航海性能。船舶的搖蕩性能是船舶耐波性的主要方面,以擺幅小、周期長為好。

 

船舶的搖蕩主要有下列六種形式:

 

  • 橫搖(roll)--繞船舶縱軸的往復(fù)搖動;

  • 縱搖(pitch)--繞船舶橫軸的往復(fù)搖動;

  • 首搖(yaw)--繞船舶垂直軸的往復(fù)搖動;

  • 垂蕩(heave)--沿船舶垂直軸的上下往復(fù)運動,又稱升沉;

  • 橫蕩(sway)--沿船舶橫軸的左右往復(fù)運動;

  • 縱蕩(surge)--沿船舶縱軸的前后往復(fù)運動。

其中,橫搖、縱搖和垂蕩對船舶航行的影響最大,而橫搖又最易發(fā)生,搖蕩幅值也最大,嚴(yán)重影響船舶安全。

搖蕩運動對船舶的影響是不利的,主要表現(xiàn)在以下幾方面:

 

  1. 對船舶性能的影響:劇烈的橫搖可能使船舶喪失穩(wěn)性而傾覆,縱搖和垂蕩會引起螺旋槳飛車,導(dǎo)致航速下降。劇烈的搖蕩使船舶阻力增加;推進器情況惡化,給船舶操縱帶來困難。

  2. 對船舶結(jié)構(gòu)和設(shè)備的影響:船舶搖蕩時會產(chǎn)生碰擊,使船體構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力,使某些構(gòu)件損壞。搖蕩會引起甲板上浪,損壞甲板上的設(shè)備和建筑。

  3. 船舶搖蕩會影響機械設(shè)備和儀器、儀表的正常工作;同時引起船員和旅客暈船,使工作和生活環(huán)境惡化;還會引起貨物移動或倒塌造成貨損。

  4. 在用駁船隊運輸時,由于各駁船在風(fēng)浪中的搖蕩幅值和時問上不一致。駁船之間的系結(jié)纜繩將受到這種外力的反復(fù)作用。在風(fēng)浪很大、駁船搖蕩幅值很大時,作用在系結(jié)纜繩上的外力就很大,容易引起斷纜,造成駁船隊散隊,導(dǎo)致事故發(fā)生。

 

船舶的搖蕩是無法完全避免的,但可設(shè)法減小搖蕩幅度,適當(dāng)增大搖蕩周期。采用減搖設(shè)備可減小搖蕩幅度,目前采用的減搖裝置主要有下列幾種。

 

 

舭龍骨

 

舭龍骨是裝設(shè)在舭部外側(cè),沿著水流方向的一塊長條板,如圖1所示。舭龍骨的作用是減小船舶橫搖,由于減搖效果較好,制造簡單,幾乎所有的船舶均裝設(shè)有舭龍骨。但舭龍骨會對船舶的航行產(chǎn)生一定的附體阻力。

舭龍骨板的長度約為1/3船長,寬度為船寬的3%~5%,呈長條形近似垂直裝于船的舭部,其外緣不超過船的半寬線與船底基線所圍的范圍,以免受到碼頭和海底等碰損。在結(jié)構(gòu)形式上,舭龍骨有連續(xù)式的和間斷式的兩種結(jié)構(gòu)連續(xù)式結(jié)構(gòu)簡單,適用于航速不很高的船。

間斷式結(jié)構(gòu)適用于高速船,其優(yōu)點是對船舶的航行阻力較小,而對橫搖阻力較大。為了防止舭龍骨損壞時使船體外板受損,舭龍骨一般不直接焊接在舭部外板上,而是用一塊覆板將兩者連接起來。

 

減搖鰭

 

減搖鰭,一般是一個長約為3.0 m,寬為1.5 m的長方體,剖面為機冀型,安裝在船中央附近兩舷的舭部。在船內(nèi)設(shè)置操縱機構(gòu),根據(jù)需要可將減搖鰭收進船內(nèi)或伸出舷外,所以減搖鰭不會形成附體阻力。減搖鰭可調(diào)整機翼剖面相對于水流的攻角,使兩舷的減搖鰭所產(chǎn)生的升力形成一個阻礙船舶橫搖的力偶矩,如圖2所示,同時使力偶矩方向的改變與船舶橫搖同步,這樣可有效地減小船舶橫搖。因減搖鰭需配備有自動操縱系統(tǒng),故造價高。

 

搖水艙

 

在船內(nèi)橫向設(shè)置“u”形水艙,當(dāng)船在橫搖時,使水艙內(nèi)的水位移動與船的橫搖之間有一個相位差,這樣,水的重力所形成的力矩可減小船舶的橫搖。上述“u”形減搖水艙內(nèi)的水與舷外水不連通時,則稱閉式減搖水艙。若減搖水艙內(nèi)的水與舷外水相通時,稱開式減搖水艙。如水艙內(nèi)的水左有舷流動是可以控制的,稱主動式減搖水艙;而不能控制水的流動的,稱被動式減搖水艙。

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來源:AnyTesting

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