[科普中國]-減搖力矩

減搖力矩（stabilizing moment）又稱穩(wěn)定力矩，由減搖裝置所產(chǎn)生的用以抵消波浪擾動(dòng)力矩，減緩船舶搖蕩的力矩。減搖裝置的形式不同，其所產(chǎn)生減搖力矩的力的來源也不同，常見的有重力、水動(dòng)力等。減搖力矩M為穩(wěn)定力F乘以該力作用點(diǎn)至船舶重心的距離R，即M=F·R。1

簡介為了減小或控制船舶在航行中因海浪產(chǎn)生的一些搖擺運(yùn)動(dòng)，常用減搖裝置產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)相反的力矩從而減小運(yùn)動(dòng)值。減搖裝置通常有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種：被動(dòng)式減搖裝置減搖力矩是不能控制的，但是主動(dòng)式能產(chǎn)生并控制減搖力矩。2

減搖裝置及原理舭龍骨這是一種最簡單而有效的減搖裝置。它裝在船中兩舷舭部外側(cè)，是與舭部外板垂直的長條形板材結(jié)構(gòu)。舭龍骨長度約為船長的20%～60%，寬度約為船寬的3%～5%。當(dāng)船舶橫搖時(shí)，舭龍骨將產(chǎn)生同橫搖相反的阻力，形成減搖力矩，從而減小船的橫搖幅值，見圖1。舭龍骨結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、效能高，且不需要經(jīng)常維修，損壞后易更換，因此在船舶上得到廣泛的應(yīng)用。3

減搖水艙分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。它是設(shè)在船體內(nèi)部左右舷連通的U型或槽形水艙，兩邊水艙中的水保持水平，在水艙上面有空氣管相通，空氣管中設(shè)置調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥的作用是當(dāng)船傾側(cè)到一邊時(shí)，防止水流得太快，而讓水慢慢地流動(dòng)，使它在船舶開始反向搖擺時(shí)，正好灌滿傾側(cè)邊的水艙。因此，減搖水艙的減搖原理是當(dāng)船舶側(cè)傾時(shí)，使水艙內(nèi)的水柱振蕩滯后于波浪振蕩180度相位角，水艙內(nèi)水柱所造成的減搖力矩與波浪的傾側(cè)力矩方向總是相反的，見圖2，這就對(duì)船舶的繼續(xù)搖蕩起到了阻止和減小的作用。減搖效果與水艙形狀、水量、位置有關(guān)。缺點(diǎn)是占用船舶較大的容積，并增大了排水量。3

減搖鰭它是減搖效果最好的減搖裝置，裝在船中兩舷舭部，剖面為機(jī)翼形，又稱側(cè)舵。使用時(shí)可通過船內(nèi)的操縱機(jī)構(gòu)將它轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整角度，使水流在鰭上產(chǎn)生作用力，從而形成減搖力矩，減小搖擺幅值，見圖3。這種設(shè)備的減搖效果取決于航速，航速越高，效果越好。減搖鰭不用時(shí)可收入船內(nèi)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，故多用于高速船上，中低速船不考慮采用。3

實(shí)際應(yīng)用特殊減搖裝置—減搖陀螺

利用動(dòng)力陀螺產(chǎn)生陀螺力矩作為減搖力矩的減搖裝置。牢固地安裝在船體上的巨大陀螺儀有兩個(gè)自由度：飛輪的旋轉(zhuǎn)及框架在縱中剖面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，第三個(gè)自由度(框架在船中橫剖面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng))受到船體的限制，因此陀螺儀是受約束的，船體對(duì)于減搖陀螺裝置起著自由陀螺儀的外框架的作用。陀螺儀應(yīng)用于減搖乃基于高速旋轉(zhuǎn)的陀螺儀具有反抗改變其轉(zhuǎn)動(dòng)軸在空間的方向的能力，即利用它的進(jìn)動(dòng)性所產(chǎn)生的陀螺力矩來減少船的橫搖。

被動(dòng)式減搖陀螺裝置的進(jìn)動(dòng)是作為船舶的搖擺的反作用而產(chǎn)生的，而主動(dòng)式減搖陀螺裝置的進(jìn)動(dòng)是由船舶橫搖運(yùn)動(dòng)信號(hào)控制的。主動(dòng)式的主要優(yōu)點(diǎn)是它們?cè)诟鞣N波浪頻率擾動(dòng)下都能有效地減少搖擺，且穩(wěn)定效率隨搖擺的急劇性的增強(qiáng)而增大。減搖陀螺裝置由于其重量大、成本高、設(shè)備復(fù)雜、動(dòng)能大，失事后可能在船上造成很大的破壞等缺點(diǎn)而影響了它的推廣使用。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)