[科普中國]-船舶搖蕩

簡介

船舶搖蕩是指船舶在風浪作用下，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。2

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。2

搖蕩的形式船舶的搖蕩主要有下列六種形式：

（1）橫搖--繞船舶縱軸的往復(fù)搖動；

（2）縱搖--繞船舶橫軸的往復(fù)搖動；

（3）首搖--繞船舶垂直軸的往復(fù)搖動；

（4）垂蕩--沿船舶垂直軸的上下往復(fù)運動，又稱升沉；

（5）橫蕩--沿船舶橫軸的左右往復(fù)運動；

（6）縱蕩--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，嚴重影響船舶安全。1

船舶搖蕩對船舶的影響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，導致事故發(fā)生。1

船舶減搖裝置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。1

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。1

減搖水艙如圖3所示，在船內(nèi)橫向設(shè)置“u”形水艙，當船在橫搖時，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。1