发表时间:2021/06/08 03:24:44 浏览次数:1868
渔船耐波性是指渔船在风浪中的运动性能与失速性能以及为船上的人员和各种系统、装备提供良好的船体运动条件的能力。
渔船耐波性主要包括横摇(绕x-x′轴的摇动)、纵摇(绕y-y′轴的摇动)、艏摇(绕z-z′轴的摇动)、垂荡(沿z-z′轴的上下垂直运动)、横荡(沿y-y′轴的左右平移运动、纵荡(沿x-平移运动)以及因各种运动造成的甲板上浪、失速、艏底碎击等(见图)。摇荡运动的主要参数是摇荡幅度和摇荡周期。摇荡分为自由摇荡和强制摇荡。自由摇荡是渔船在静水中受外力的作用而倾侧,当外力消失后,由于复原力矩和惯性作用而产生的摇荡。摇荡周期在整个摇荡过程中是不变的,只取决于渔船的重量分布与船体形状,和外力没有关系,所以称为固有摇荡周期(亦称自摇周期)。强制摇荡是由波浪等周期性外力作用于船体使其产生的摇荡,其周期等于外力的周期(亦即波浪的周期)。
渔船摇荡运动示意图
渔船对耐波性的要求
主要有:①船体摇荡要缓慢,幅度和加速度要小,否则船员易晕船,影响作业,甚至因船体横倾过大而丧失稳性,使船倾覆。②船体在风浪中的运动不能太剧烈,以免增加船体阻力,或螺旋桨出水,主轴负荷不均匀而显著地降低船速,亦即失速。纵摇和垂荡运动要小,迎浪时能骑浪而不钻浪,否则甲板严重上浪和浸水,影响捕捞操作和安全。③在风浪中不要发生艏底碰击,以免造成船艏结构应力增加和振动,缩短大修周期或影响仪器设备的正常工作。④艏摇运动要小,使在各种不同的风向下,既有保持航向的能力,也能操纵自如。
影响因素
主要有:①船体主尺度。船长与纵摇、垂荡运动有很大关系。船长与常遇波浪波长之比L/λ最好>1.3,则纵摇和垂荡不会很剧烈。如L/λ≤1,即小船遇长波时,不论航速如何,均不能避免较大的纵摇和垂荡。船长、船宽和吃水都对艏底碰击有一定影响。船长要大于常见波长,若略小于波长发生剧烈纵摇和垂荡时,则最为不利。较宽的船或L/B小的船,则发生艏底碰击的次数较多。吃水深,则碰击压力强度和碰击面积都有所减少。②初稳性高度。要求尽可能小,以加大固有横摇周期,减小横摇的速度和加速度,使横摇缓和,且横摇衰减亦快。但初稳性高度过小,将影响渔船安全。由此可见,在耐波性与稳性间有一定的矛盾。当固有横摇周期与波浪周期接近时,横摇幅度将急剧增大,因此固有横摇周期是评价渔船耐波性的一项重要指标,一般中小型渔船在5~8秒之间。③重量分布。尽可能将重的设备布置在船的两舷,这样可在不减少初稳性高度的情况下,增加横向惯性半径以增加横摇周期,降低横摇加速度,改善横摇。为改善纵摇和垂荡,最好将重的载荷布置在中央二分之一船长内,以减小纵向惯性半径,减小纵摇和垂荡的固有周期,以免与常遇波浪周期接近,即使谐摇也只发生在小波时,摇荡亦较小。④船型设计。为改善横摇,应采用较大的舯剖面系数和较小的舭部半径,通过增大方形系数以增大横摇衰减系数,但航行阻力也将相应增加,影响渔船的快速性。亦可在方形系数不变的条件下,加大舯剖面系数,从而减小棱形系数,既有利于快速性,又可增加横摇阻尼。水线面系数和水线面形状对垂荡有一定影响,要求漂心不宜过后,水线面系统不宜过大。为改善纵摇和碰击,艏部横剖面形状宜用V形,以增加抗纵摇阻尼。水线以上应从较低处开始就有适度外漂,最好成直V形剖面,以迅速增加浮力。较小的棱形系数对艏底碰击和失速有利,棱形系数越小,碰击压力越小,压力中心位置亦越向后移。
改善耐波性的措施
主要采用减摇装置。它分被动式和主动式两类。渔船常用的是被动式,主要有竖龙骨和舭龙骨,用以产生同横摇方向相反的横摇阻尼,一般可以减少横摇幅度20%~30%。也有少数大中型渔船使用被动式减摇水箱,并在两水箱的流体通道中分别设频率和阻尼调节活门,可以调节箱内液体流动的频率,使渔船因装载变化,在稳性高度不同的大范围内,都有很好的减摇效果,一般可减少横摇幅度60%~70%,甚至可达85%。
耐波性的预估
传统的方法是在渔船设计阶段,通过对船体各种摇荡或谐振摇荡的估算,以估计或比较耐波性的优劣,或通过船模耐波性系列试验比较确定,但后者工作量大,时间长,费用高。随着船舶运动的理论计算方法日趋成熟和电子计算机的应用,已开始用计算程序,对一定波浪条件下的各种耐波性基本因素进行计算;同时还可选择尺度相近、耐波性较好的几艘参考渔船,用耐波性综合评估的计算程序,求出各船的单项和综合运行效率,与设计船的同类指标相比较,从数值上确定耐波性的优劣。另外还可用渔船在规定海域和计算航速时,在各项耐波性基本因素不超过预定标准的前提下,以所能经受的最高浪高来衡量,能达到的浪高越高,耐波性越好。
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