減搖裝置

減搖水艙主要分為被動式減搖水艙和主動式減搖水艙兩種。

A．被動式減搖水艙

將靠近船舯部兩舷的水艙在底部用管道連接起來，艙內注入適量的水。利用船本身的橫搖運動而引起水艙內水的物理運動來產生穩定力矩。它不要任何動力，所以稱為被動式減搖水艙。它是各類減搖裝置中比較簡單、造價較便宜的一種。

被動減搖水艙（以下簡稱被動水艙）最常用的是U型水艙和槽型水艙。

被動水艙的工作原理是使設計的水艙內振盪的固有頻率等於船橫搖的固有頻率，這樣在共振的情況下，水艙是隨船一起運動，而水艙裏的水的運動滯後橫搖角90度。同時，當船橫搖的固有頻率等於波浪的擾動力距頻 率時，也發生共振，這時船的橫搖角滯後波浪力距90度。這樣水艙力的水 的運動就滯後波浪擾動力矩180度。也就是説水艙裏的水的重量引起的穩定力矩方向恰好和波浪擾動力矩方向相反，從而使共振區橫搖減小。這就是所謂的“雙共振減搖原理”。

被動減搖水艙僅在中等海況和在船舶初穩心高h限定範圍以內，以很接近船舶固有頻率附近提供有限的減搖效果，最好的減搖效果可達60~70%。離開共振區效果顯著下降，在較長的遭遇週期上使橫搖角增加。它的優點使設備簡單、費用低及在任何航速下均有一定的減搖效果。

為了改善被動水艙的減搖性能，還有一種是可控被動減搖水艙。主要是在水艙通道上安裝節流閥，通過橫搖傳感裝置調節閥門開啓和關閉的程度，控制水的流量，使這種減搖水艙比被動水艙能在較寬的頻率範圍內有效工作。

B．主動式減搖水艙

為了克服被動式減搖水艙的一些不足，有人提出了主動式減搖水艙。

主動式減搖水艙原理是依靠角速度陀螺感應船的橫搖角速度信號，控制閥伺服機構，控制閥張開的大小由泵將水從一舷打到另一舷的水量建立穩定力矩。

主動式減搖水艙所需設備很多，主要包括控制系統、伺服系統、測水艙內水頭或壓力、水流 速傳感器、大功率的泵和原動機等。可見裝置比較複雜，並且費用比較高，所以還沒有在實際中應用。 總之，減搖水艙對改善低速船、海上作業的浮動平台等特種船舶的橫搖性能具有獨特的優點。

在船體舭部列板外側，沿船長方向並垂直於舭板安裝的縱向構件稱為舭龍骨。船舶在波浪中航行時產生橫搖，安裝舭龍骨可以有效減小船舶的橫搖，它是一種結構簡單、應用最廣的防搖、減搖裝置。 A．舭龍骨的分類及其結構形式 舭龍骨的結構形式主要有兩種，即單板舭龍骨和雙層板空心舭龍骨（又稱三角式舭龍骨）

一般舭龍骨寬度小於等於550mm時宜採用單板舭龍骨,單板舭龍骨的自由邊緣應加筋進行加強,多采用Φ30mmX5~Φ40mmX6的鋼管，也有用半圓鋼、扁鋼等的，我們公司採用的就是扁鋼，而舭龍骨寬度大於550mm時，宜採用雙層板空心舭龍骨，其兩腹板之間的夾角宜為20~25度,兩腹板夾角的邊緣用Φ40mmX6~Φ50mmX6的鋼管加強。兩腹板之間應設置支撐肘板，肘板間距為500~1000mm，肘板不得與外板相連接，而與腹板的連接可採用塞焊，即肘板邊緣加扁鋼或折彎邊，腹板上開孔進行填塞焊接。

無論單板舭龍骨或雙層板空行舭龍骨，其腹板於船體舭板的連接必須採用扁鋼過渡。過渡扁鋼的厚度於靠近船體的舭龍骨腹板厚度相等，扁鋼寬度應不小於10倍厚度。舭龍骨腹板與扁鋼之間的焊腳尺寸應該不小於板條與外板之間的焊腳尺寸。從而保證舭龍骨破壞時，首先在腹板與過渡扁鋼之間產生斷裂破壞，並保護船體外板的完整性。舭龍骨的佈置海應該注意與外板邊接縫錯開。

舭龍骨縱向端部應在船體剛性構件附近結束，並且端部應在其3~4倍寬度得範圍內逐漸減小舭龍骨得寬度，以減小結構突變引起得應力集中。 B．舭龍骨的位置、尺寸對減搖效果的影響分析 “舭龍骨”顧名思義是安裝在船體舭部的，但為什麼是安裝在舭部而不是安裝在船底或是舷側呢？這個問題值的我們思考。 早在百餘年前，貝克等人曾在船的側面、舭部和底部等處裝舭龍骨進行試驗，試驗表明裝在舭部的舭龍骨減搖效果最好。分析原因是舭部距船重心G最遠；舭部曲率大，此處流速較大，因此提高了舭龍骨引起的阻尼力矩。 對減搖效果有影響的另一個因素是舭龍骨的尺寸。首先，舭龍骨的寬度對其減搖效果有影響。因為舭龍骨引起的附加阻尼隨寬度增加而增大，其次是長度對減搖效果的影響。通常舭龍骨的長度約為L/4~L/2，但因各類船型不同，其長度存在一有效值。當超過有效值時再增加其長度，舭龍骨效能變化不大。原因是靠船首尾的舭龍骨處在船舭部曲率減小的位置，故阻尼力矩很小。

減搖鰭是各種減搖裝置中減搖效果最好的一種，效果最好的可達90%以上。例如，1985年英國“瑪麗皇后”號船在大風浪條件下進行了減搖鰭性能試驗。當減搖鰭工作時，船的橫搖角平均2度左右，而減搖鰭不工作時，橫搖角25度。可見減搖效果是相當可觀的。 減搖鰭是屬於主動式減搖裝置，其構造主要包括機翼型的鰭、轉鰭傳動裝置、控制系統等部分。 A．鰭的分類和應用特點 減搖鰭分為開襟式（或稱帶襟翼的）鰭和非開襟式（整體式）鰭。對於1000噸以下的中小型船舶，多采用不可收放鰭，鰭展弦比較小（λf=0.5~1.0）,可轉大角度提升升力，又考慮鰭結構儘量簡單，所以常常選擇非開襟式鰭。對於大型船舶的減搖鰭，鰭展弦比較大（λf=1~2），鰭角受升力失速和空泡限制。為了提高升力和抑制空泡，常常採用後緣開襟式鰭，在提供同樣升力情況下，開襟式鰭的轉鰭功率比非開襟式鰭要小，但結構簡單。

B．鰭的安裝

鰭在船上最理想的位置是船舯的舭部。原因是鰭和橫搖中心之間的距離最大；舭部是唯一可提供安裝不可收放鰭的地方，使鰭限制在船外框線以內，避免鰭遭遇碰撞。一般對不可收放式鰭的安裝有一要求，保證避碰角βf不大於5度，鰭在船舯位置，避免船舶操舵運動的相互影響。 為了避免鰭上發生空泡，鰭應位於水下儘可能深的位置。 當鰭因其他原因不能位於船舯時，鰭的位置向前比向後好，因為船體前半部分的周圍流場受擾動較小，邊界層較薄，因此對有效鰭面積影響較小。 上面談到的兩點是對減搖鰭整體的把握，其實影響減搖鰭減搖效率有很多因素，結構也比較複雜。減搖鰭是國內外研究人員對減搖裝置研究的主要對象，設計出的形狀也很多。但目前，國外主要採用以下幾種典型的減搖鰭：（1）沃斯潑（VOSPER）中小型艦船不可收放式減搖鰭（2）丹尼-布朗（DEANY-BROWN）中型艦船可伸縮減搖鰭。（3）丹尼-布朗-AEG可收放式減搖鰭。（4）斯貝利（SPERRY）可收放式減搖鰭。

需要指出的是由於減搖鰭裝置複雜，造價昂貴，一般只用于軍船和一些對減搖要求非常高的船舶。 我國從六十年代中期開始從事減搖鰭的研究和製造，現在已有相當的發展。大批艦船裝備了自行設計製造的減搖鰭。值的一提的是，著名的“哈爾濱”號上的減搖鰭就是由哈爾濱工程大學自行研究設計的