第五章减摇装置和船型对耐波性的影响.ppt

Bilge Keels * * 第五章 减摇装置和船型对耐波性的影响 第一节 横摇减摇装置 横摇减摇装置 一、减摇装置概述 1。减摇装置：由于横摇阻尼较小，导致了横摇过大， 必须设置减摇装置改善横摇性能。 2。分类：a.从本身是否具有动力可分为主动和被动式。 b.从结构形式可以分为：舭龙骨、减摇鳍和 减摇水舱。减摇水舱可分为主动式、被动 式和被动可控式。 Fin Stabilizer 横摇减摇装置 一、减摇装置概述 3。各类减摇装置的放大因数示意图 结论：从图中可知，减摇鳍的效果最好，被动可控式水舱也较为满意。 横摇减摇装置 一、减摇装置概述 4。减摇效果采用的减摇百分比的表达法。 a.共振时的减摇效果K0： b. 减摇比K： c. 减摇百分数K1： 无减摇装置共振横摇角 有减摇装置共振横摇角 无减摇装置三一横摇幅值 有减摇装置三一横摇幅值 横摇减摇装置 二、舭龙骨 1。基本概念：由流体动力的作用产生稳定力矩的减 摇装置，是位于舭部占船长的1/2到 1/4左右，宽度为0.3到1.2米的钢 板，垂直与船体固结。 横摇减摇装置 二、舭龙骨 2。舭龙骨的作用机理 舭龙骨的主要作用是增加漩涡阻尼减缓横摇。阻尼分为2部分：一是由正背面压力差形成的龙骨板阻尼，二是由它的存在产生了增压区和减压区，改变了船体表面的压力分布。 横摇减摇装置 二、舭龙骨 3。定性分析舭龙骨的减摇效果 a.舭龙骨尺度对减摇效果的影响 宽度与消灭系数的关系 长度与消灭系数的关系 横摇减摇装置 二、舭龙骨 3。定性分析舭龙骨的减摇效果 b.舭龙骨位置对减摇效果的影响 设置在舭部距离横摇中心最远的部位，尽量产生最大的稳定力矩。为了防止靠码头和搁浅时舭龙骨部损坏，不能超出中站面的方框线之外。 横摇减摇装置 二、舭龙骨 3。定性分析舭龙骨的减摇效果 c.船速对减摇效果的影响 试验表明：随着船速的增加船体本身的阻尼随之增加，但是与没用舭龙骨的阻尼之差是常数，即舭龙骨的绝对效果与船速无关。 横摇减摇装置 三、被动式减摇水舱 1。减摇水舱的分类 U型减摇水舱 开式减摇水舱 自由液面减摇水舱 横摇减摇装置 三、被动式减摇水舱 2。水舱设计的基本思想 双共振的设计原则： 波浪周期 船舶固有横摇周期 水振荡周期 水舱内水产生的力矩刚好与波浪的扰动力矩相抵消 横摇减摇装置 三、被动式减摇水舱 3。水舱的周期 U型水舱，周期近似表达式如下： 边水舱断面积 联通水道断面积 横摇减摇装置 三、被动式减摇水舱 4。水舱阻尼 如图所示：水舱阻尼的大小直接影响放大因数曲线的形状。阻尼小虽然共振时有较高的的减摇效果，但在共振区外的横摇值增加较多。阻尼增加放大因数曲线趋于平坦，峰值下降。 被动式水舱 横摇减摇装置 三、被动式减摇水舱 5。减摇水舱的相当波倾量 减摇水舱的作用相当于减小波倾角。计算公式： 满足条件： （1）水舱高度不小于水深的1.7倍。 （2）自由液面的稳性损失要限制在使初稳 性高度减小2.5%之内。 （3）水舱重量占排水量1%到2%之间。 （4）航行时水量留有余地来调整水舱周期。 横摇减摇装置 三、被动式减摇水舱 6。减摇水舱的设计步骤（多次组合、反复修正） （1）首先估算设计工况的横摇固有周期。 （2）选择水舱的相当波倾量，一般2°到3°之间。 （3）选择水舱尺度时，考虑水舱周期和相当波倾量。 （4）校核：水舱周期、相当波倾量、自由液面对稳 性的影响以及水舱占排水量的比例。 横摇减摇装置 四、减摇鳍（主动式减摇装置） 1。减摇鳍的构造 机翼型的鳍、转鳍传动机构、控制系统 横摇减摇装置 四、减摇鳍（主动式减摇装置） 1。减摇鳍的工作原理 横摇运动时，鳍在自动控制系统操纵下随船横摇规律改变鳍角，产生周期性的稳定力矩来抵抗海浪干扰力矩。 横摇减摇装置 四、减摇鳍（主动式减摇装置） 2。减摇鳍的位置与干扰 a.鳍最理想的位置在船中的舭部，产生最大的稳定 力矩。可避免产生回转力矩偏航。 b.大船有多个鳍，有干扰问题，前面的鳍会破坏流线 影响后面的，安装时控制2个鳍中心线间的距离。鳍 与舭龙骨也有干扰问题，两者距离一定要大些，同一 水平线的要将鳍的前端和后端的舭龙骨削去一段。 横摇减摇装置 四、减摇鳍（主动式减摇装置） 3。减摇鳍的相当波倾量 一般船舶相当波倾量在5°左右可以抵消波倾对船的扰动。同时由于控制系统敏感度和随机因素影响，总要保持一