簡介
船舶搖盪是指船舶在風浪作用下,於平衡位置附近所作的周期性振盪運動。船舶的搖盪,包括橫搖,縱搖、搖首、縱盪、橫盪和垂盪(起伏)。其中,對船舶影響較大的是橫搖、縱搖和垂盪,三者通常可用擺幅和周期(或頻率)來表征。
在規則波中,船舶的擺幅主要取決於波幅(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於波浪相遇周期。在非規則波中,船舶的擺幅和周期是隨機的,只能求其統計規律。船舶的搖盪,導致航行阻力增大、螺旋槳效率降低,影響武器、技術器材的使用,造成人員疲勞、暈船,惡化了艦艇的航海性能。船舶的搖盪性能是船舶耐波性的主要方面,以擺幅小、周期長為好。
搖盪的形式
船舶的搖盪主要有下列六種形式:
(1)橫搖--繞船舶縱軸的往復搖動;
(2)縱搖--繞船舶橫軸的往復搖動;
(3)首搖--繞船舶垂直軸的往復搖動;
(4)垂盪--沿船舶垂直軸的上下往復運動,又稱升沉;
(5)橫盪--沿船舶橫軸的左右往復運動;
(6)縱盪--沿船舶縱軸的前後往復運動。其中,橫搖、縱搖和垂盪對船舶航行的影響最大,而橫搖又最易發生,搖盪幅值也最大,嚴重影響船舶安全。
船舶搖盪對船舶的影響
搖盪運動對船舶的影響是不利的,主要表現在以下幾方面:
(1)對船舶性能的影響:劇烈的橫搖可能使船舶喪失穩性而傾覆,縱搖和垂盪會引起螺旋槳飛車,導致航速下降。劇烈的搖盪使船舶阻力增加;推進器情況惡化,給船舶操縱帶來困難。
(2)對船舶結構和設備的影響:船舶搖盪時會產生碰擊,使船體構件內產生附加應力,使某些構件損壞。搖盪會引起甲板上浪,損壞甲板上的設備和建築。
(3)船舶搖盪會影響機械設備和儀器、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,由於各駁船在風浪中的搖盪幅值和時問上不一致。駁船之間的繫結纜繩將受到這種外力的反覆作用。在風浪很大、駁船搖盪幅值很大時,作用在繫結纜繩上的外力就很大,容易引起斷纜,造成駁船隊散隊,導致事故發生。
船舶減搖裝置
船舶的搖盪是無法完全避免的,但可設法減小搖盪幅度,適當增大搖盪周期。採用減搖設備可減小搖盪幅度,目前採用的減搖裝置主要有下列幾種。
舭龍骨
舭龍骨是裝設在舭部外側,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,由於減搖效果較好,製造簡單,幾乎所有的船舶均裝設有舭龍骨。但舭龍骨會對船舶的航行產生一定的附體阻力。
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於船的舭部,其外緣不超過船的半寬線與船底基線所圍的範圍,以免受到碼頭和海底等碰損。在結構形式上,舭龍骨有連續式的和間斷式的兩種結構連續式結構簡單,適用於航速不很高的船。
間斷式結構適用於高速船,其優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線起來。
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。在船內設定操縱機構,根據需要可將減搖鰭收進船內或伸出舷外,所以減搖鰭不會形成附體阻力。減搖鰭可調整機翼剖面相對於水流的攻角,使兩舷的減搖鰭所產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,故造價高。
減搖水艙
如圖3所示,在船內橫向設定“u”形水艙,當船在橫搖時,使水艙內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”形減搖水艙內的水與舷外水不連通時,則稱閉式減搖水艙。若減搖水艙內的水與舷外水相通時,稱開式減搖水艙。如水艙內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。