关于船舶摇荡简介

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　　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。

　　减摇水舱

　　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。

　　来源：FESIM有限元分析公众号