船舶耐波性-横摇减摇装置.ppt

船舶横摇减摇装置【知识回顾】船舶在风浪中过大的横摇，会给船舶航行的使用性能造成一系列的有害影响，因此应设计性能优良的船舶。近百余年来，人们一直致力于研究减缓船舶摇摆的措施。，保留下来的船舶减摇装置主要有舭龙骨、减摇水舱、减摇鳍、减摇陀螺、舵减摇、减摇重块等少数几种。1舭龙骨在船舶舭部安装舭龙骨主要作用是在横摇时扰动船体周围流场，使船产生附加阻尼。舭龙骨的附加阻尼有两部分：舭龙骨面积和水的相对速度形成的压力差阻尼以及船体形状改变产生的表面阻尼。舭龙骨的设计主要根据母型船或船模试验来确定的。2减摇水舱被动式减摇水舱是使设计的水舱内振荡的固有频率等于船横摇的固有频率，这样在共振的情况下，水舱是随船一起运动，而水舱里的水的运动滞后横摇角90度。同时，当船横摇的固有频率等于波浪的扰动力距频率时，也发生共振，这时船的横摇角滞后波浪力距90度。这样水舱力的水的运动就滞后波浪扰动力矩180度。也就是说水舱里的水的重量引起的稳定力矩方向恰好和波浪扰动力矩方向相反，从而使共振区横摇减小。这就是所谓的“双共振减摇原理”。最常用的是U型水舱和槽型水舱。
可控被动减摇水舱是为了改善被动水舱的减摇性能，在水舱通道上安装节流阀，通过横摇传感装置调节阀门开启和关闭的程度，控制水的流量，使这种减摇水舱比被动水舱能在较宽的频率范围内有效工作。
主动式减摇水舱是依靠角速度陀螺感应船的横摇角速度信号，控制阀伺服机构，控制阀张开的大小由泵将水从一舷打到另一舷的水量建立稳定力矩。

总之，减摇水舱对改善低速船、海上作业的浮动平台等特种船舶的横摇性能具有独特的优点。减摇水舱控制技术提高。运用先进的非线性控制算法，提出了各种不同的水舱控制策略，弥补减摇水舱的响应速度较慢的不足，提高了减摇水舱不同浪向和海况下的适应能力及减摇效果。
减摇水舱功能拓展。其中引人注目的一项功能拓展减摇水舱可通过额外并不复杂的改造而具有抗横倾功能，甚至主动生摇。这种功能码对需要在码头装载抗倾、以及需要破冰作业的船舶，实用性非常高。德国Intering公司新开发的多功能新型减摇水舱已经兼有减摇和抗倾功能。随着研究的深入，通过技术融合，减摇水舱终可以形成一个船舶姿态综合测量与控制系统。
控制水舱周期、相位的调节。采用气阀控制，通过气阀的开关动作来调节每个周期内舱内水的振荡相位。采用水阀调节水舱的自摇周期，采用气阀调节舱内水的振荡相位，在一定程度上提高了减摇效果。
舱鳍联合减摇。由于减摇鳍在低航速时减摇效果较差，
而减摇水舱虽然减摇效果没有减摇鳍高，但减摇水舱的
减摇效果跟航速大小没关系，如果能够将二者组合起来，
按一定规则协调一起工作，则二者能够优劣互补，在全
航速范围内实现完美的减摇效果。3减摇鳍减摇鳍是通过船体中部两舭伸出展弦比为1-2的机翼型翼片。当船在风浪中横摇时，在自动控制系统的控制下，根据横摇情况，不断改变鳍角，使鳍上产生的胜利在左右两舷方向始终相反，达到减小横摇的目的。减摇鳍可以分为收放在船体内的收放式和固定在舷外的非收放式，也可以分为分为开襟式（或称带襟翼的）鳍和非开襟式（整体式）鳍。鳍在船上最理想的位置是船舯的舭部。原因是鳍和横摇中心之间的距离最大；舭部是唯一可提供安装不可收放鳍的地方，使鳍限制在船外框线以内，避免鳍遭遇碰撞。一般对不可收放式鳍的安装有一要求，保证避碰角βf不大于5度。
鳍在船舯位置，避免船舶操舵运动的相互影响。
为了避免鳍上发生空泡，鳍应位于水下尽可能深的位置。
鳍因其他原因不能位于船舯时，鳍的位置向前比向后好，因为船体前半部分的周围流场受扰动较小，边界层较薄，因此对有效鳍面积影响较小。减摇鳍在众多减摇装置中，减摇效果好，近年来应用也为广泛。但历经多年的发展，减摇鳍已经发生了较大的变化，具体表现在：
先进鳍翼的应用提升减摇鳍性能
人机接口现代化
升力反馈技术进一步提高减摇效果
小型减摇鳍由电动转鳍替代液压转鳍
非收放式减摇鳍紧凑化模块化，减少体积重量，简化船上安装
减摇的同时控制船舶倾角
在绿色造船背景下的节能环保型减摇鳍4减摇陀螺近几年在减摇陀螺上进行了大量的研发投入，使得减摇陀螺技术取得了可喜的进步，单台设备能够提供的稳定力矩越来越大。Seakeeper近研制成功并投入市场的M26000型减摇陀螺（图20），提供的稳定力矩比老款足足提高了25%，虽然消耗功率只有3kW，单台设备已足可满足排水量达110t的船的减摇需求，而通过多台减摇陀螺联合作用，其装船对象的吨位足以令人吃惊。该公司的减摇陀螺减摇效果高达80%，几乎可以与减摇鳍媲美，但其消耗功率却比减摇鳍小，安装远比减摇鳍方便，且其减摇能力跟航速无关，在豪华游艇、巡逻艇等小型船市场上发展前景广阔。世界上致力于减摇陀螺设计的公司有增多的趋势。图21为澳大利亚SeaGyro公司的减摇陀螺。5舵减摇6减摇重块7新型减摇装