减摇水舱技术的工作原理和应用_周亚兰.pdfVIP

减摇水舱技术的 工作原理和应用 周亚兰 （上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 上海 200240） 摘要：船舶横摇对船舶的安全和舒适性影响很大，通过不同的 低廉、便于保养维护等优点，这使得减摇水舱被越来越多的船 方式来减轻船舶横摇对船舶的影响是船舶设计者一直考虑的问 东所接受，市场前景看好。 题。被动可控式减摇水舱，因其减摇效果显著、清洁节能的优 2 减摇水舱的分类 点正被广泛应用在各类船舶上。 　　减摇水舱按照其控制特点可分为主动式减摇水舱、被动式 关键词：减摇装置 减摇鳍 减摇水舱 被动可控式减摇水舱 减摇水舱和可控被动式减摇水舱等三种类型。主动式减摇水舱 具有减摇效果高、响应速度快等优点，但其系统复杂，造价较 1 减摇技术概要 高，而且功率消耗非常大，经济性较低，因此已经很少被使用。 1.1 概述 被动式减摇水舱结构简单，根据“双共振”原理进行工作，在 　　在种类繁多的减摇装置中，目前最常用的有舭龙骨、减摇 船舶的谐摇频率范围内具有良好的减摇效果，但其减摇频率范 鳍以及减摇水舱。舭龙骨由于其良好的减摇性能、建造成本低 围较小，在低频和高频范围内甚至可能产生增摇效果。 以及对船舶航速影响小等优点，几乎已成为海船必备的装置。 　　对被动式减摇水舱结构的优化设计以及位置的合理布置成 而具有可控性质的减摇鳍和减摇水舱一直是减摇技术领域研究 为提高被动式减摇水舱性能的关键。可控被动式减摇水舱是对 的重点，随着计算机、自动控制技术以及流体力学的发展，这 被动式减摇水舱的一个重要改进，充分利用水舱的结构特点， 两种减摇装置均取得了突破性的进展，减摇性能不断提高。 通过少量能量控制水舱顶部气体连通道或底部液体连通道的开 1.2 减摇鳍的应用 口，实现对水舱内液体运动的控制，避免了在因减摇水舱不可 　　减摇鳍是最常用的主动式减摇装置之一，基于机翼理论设 控对船舶产生的不利影响。 计的传统减摇鳍在与流体有较高的相对速度时会产生较大的升 3 减摇水舱的工作原理 力，所以当船舶在中高航速行驶时，传统减摇鳍会取得 70%以 　　当船的固有横摇周期和波浪遭遇周期相同时，船的横摇角 上的减摇效果。但是由于其升力产生原理限制，当船舶行驶在 度最大。这个原理和以下例子相同：假如在一艘小船上，船上 低航速或零航速情况下，传统减摇鳍几乎没有减摇效果。 的人员比船的横摇周期早一拍左右移动几次，船的横摇将会加 　　为了使船舶在各种航速下均有很好的减摇效果，近年来， 零航速减摇鳍得到了充分的重视和发展，这种减摇鳍的运动方 式和执行机构与传统减摇鳍有很大不同，利用新的运动机理使 得翼面在零航速也可产生对抗海浪干扰力矩的升力，国外已有 少数船只应用的实例。但这种零航速减摇装置结构复杂，制造 NAVIGATION 和保养的成本都很高，还有许多问题需做进一步的改进和研究。 1.3 减摇水舱的研究和应用 　　减摇水舱作为一种全航速下的减摇装置，不仅在各种船舶 航速下均有减摇效果，适用于集装箱船、轮渡、滚装船、海洋 工程船、科学考察船等。另外，减摇水舱具有结构简单、造价 　　　图 1 波浪、船舶和减摇水舱的相位时序图