第十章 耐波性綜述

第十章耐波性學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)船舶搖擺對(duì)船舶的危害；船舶靜水搖擺周期、波浪周期；波浪表觀周期；船舶諧搖對(duì)船舶的危害及如何避免；減搖裝置及減搖原理。能力目標(biāo)1.能計(jì)算船舶靜水搖擺周期、波浪周期；波浪表觀周期第一節(jié)概述船舶耐波性是船舶在波浪中運(yùn)動(dòng)特性的統(tǒng)稱，它包括船舶在波浪中所產(chǎn)生的各種搖蕩運(yùn)動(dòng)以及由這些運(yùn)動(dòng)引起的砰擊、飛濺、上浪、失速、螺旋槳飛車(chē)和波浪彎矩變化等性能，直接影響船舶在風(fēng)浪作用下維持其正常功能的能力，歷來(lái)是船舶及其他海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)和使用者十分關(guān)心的問(wèn)題。研究船舶在波浪中產(chǎn)生的一系列運(yùn)動(dòng)，是學(xué)習(xí)船舶耐波性的首要目的。了解了船舶在波浪中運(yùn)動(dòng)機(jī)理后，就可以探討保證船舶在波浪中航行安全和維持其使用功能的措施。在海上航行的船舶，像任何剛體一樣，可以產(chǎn)生六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。為了研究這些運(yùn)動(dòng)，通常采用以下右手坐標(biāo)系（見(jiàn)圖10-1）：圖10-1研究船舶運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系它是以船舶重心位置G為原點(diǎn)而固定于船體上的直角坐標(biāo)系。x軸在中線面內(nèi)，平行于基面，指向船首為正；z軸向上為正。X、y和z軸可近似認(rèn)為是船體的三根慣性主軸。船舶任意時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)可以分解為在Oxyz坐標(biāo)系內(nèi)船舶重心G沿坐標(biāo)軸的直線運(yùn)動(dòng)及船體繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在這些運(yùn)動(dòng)中又有單向運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)之分，因此共有12種運(yùn)動(dòng)形式，如圖10-2所示。習(xí)慣采用的名稱見(jiàn)表10-1。表10-112種運(yùn)動(dòng)形式的習(xí)慣名稱坐標(biāo)軸轉(zhuǎn) 動(dòng)直 線單向運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)單向運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)x橫傾橫搖前進(jìn)或后退y縱傾縱搖橫漂z回轉(zhuǎn)首搖上浮或下沉10-2船舶的運(yùn)動(dòng)形式圖10-3船的遭遇浪向船的遭遇浪向見(jiàn)圖10-3，橫浪對(duì)橫搖影響最大；頂浪順浪產(chǎn)生縱搖；縱蕩，垂蕩。耐波性是船舶在風(fēng)浪中性能的總的反應(yīng)，它包括以下主要內(nèi)容。1.船舶搖擺船舶搖擺是指在外力作用下船舶產(chǎn)生傾斜，當(dāng)外力消除后船舶圍繞原平衡位置所的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其中運(yùn)動(dòng)顯著而影響嚴(yán)重的是橫搖、縱搖和垂蕩。2.砰擊由于嚴(yán)重的縱搖和垂蕩，船體與風(fēng)浪之間產(chǎn)生猛烈的局部沖擊現(xiàn)象稱為砰擊。砰擊多發(fā)生在船首部。砰擊發(fā)生時(shí)首柱底端或船底露出水面，然后在極短的時(shí)間內(nèi)以較大的速度落入水中而發(fā)生猛烈的撞擊。3．上浪船舶在風(fēng)浪中劇烈搖蕩時(shí)風(fēng)浪涌上甲板的現(xiàn)象稱為上浪。上浪時(shí)船首常常埋入風(fēng)浪中，海水淹沒(méi)首部甲板邊緣，甲板上水。上浪主要是由嚴(yán)重的縱搖和垂蕩引起的。4．失速它包括風(fēng)浪失速和主動(dòng)減速。風(fēng)浪失速是指推進(jìn)動(dòng)力裝置功率調(diào)定后，由于劇烈的搖蕩，船舶在風(fēng)浪中較靜水中航行時(shí)航速的降低值。主動(dòng)減速是指船舶在風(fēng)浪中航行，為了減小風(fēng)浪對(duì)船舶的不利影響，主動(dòng)調(diào)低主機(jī)功率，使航速比靜水中速度下降的數(shù)值。5．螺旋槳飛車(chē)船舶在風(fēng)浪中航行時(shí)，部分螺旋槳葉露出水面，轉(zhuǎn)速劇增，并伴有強(qiáng)烈振動(dòng)的現(xiàn)象稱為螺旋槳飛車(chē)。船舶航行的環(huán)境條件和耐波性之間的關(guān)系，可以用圖10-4的方塊圖來(lái)表示。

圖10-4環(huán)境條件與耐波性之間的關(guān)系劇烈的橫搖、縱搖和垂蕩對(duì)船舶產(chǎn)生一系列有害影響，甚至引起慘重后果，主要表現(xiàn)在以下三方面。1.對(duì)適居性的影響船舶為了完成一定的任務(wù).必須給乘員提供一個(gè)合適的環(huán)境，使他們能有效地進(jìn)行工作。乘員的工作能力受兩種運(yùn)動(dòng)特性的影響，即加速度和橫搖幅值。加速度引起人們暈船。人的前庭系統(tǒng)，特別是內(nèi)耳腔對(duì)線加速度和角加速度特別敏感，超過(guò)一定的刺激就要引起暈船。圖10-5是由實(shí)測(cè)得到的某些船的基本關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)生暈船的頻率隨加速度增加而平行增加。最大的加速度發(fā)生在船尾或船首，主要是縱搖和垂蕩產(chǎn)生的。某些漁船在激烈的海面上船首加速度可達(dá)到1個(gè)重力加速度，可見(jiàn)工作條件的惡劣。橫搖角影響人的運(yùn)動(dòng)能力，大致可以分為三個(gè)區(qū)域：在00?40范圍內(nèi)對(duì)人的活動(dòng)沒(méi)有明顯影響，有些人的工作能力略有提高的趨勢(shì)；在40?100范圍內(nèi)使人的運(yùn)動(dòng)能力明顯下降；100以上使乘員吃飯、睡覺(jué)及在船上走動(dòng)都發(fā)生困難。2．對(duì)航行使用性的影響橫搖周期/S圖10-5橫搖周期、加速度對(duì)適居性的影響船員利用船上的全部設(shè)備，在預(yù)定的海洋條件下完成其規(guī)定使命的能力稱為航行使用性。劇烈的搖蕩對(duì)航行使用性產(chǎn)生極為不利的影響。由于縱搖和垂蕩，使船舶造成失速，主機(jī)功率得不到充分利用。嚴(yán)重的砰擊使船首部結(jié)構(gòu)損壞，船體顫振。在壓載航行時(shí)，駕駛?cè)藛T主動(dòng)減速，主要是避免首部嚴(yán)重砰擊。高速船在洶濤海面上的航速常常由砰擊頻度所決定，稱為砰擊限制航速。上浪使甲板機(jī)械損壞，給船員造成惡劣的工作條件。滿載船舶主動(dòng)減速的重要因素是考慮上浪頻度，稱為上浪限制航速。螺旋槳飛車(chē)使主軸受到極大的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，主機(jī)突然加速和減速，損壞主機(jī)部件，推進(jìn)效率降低。過(guò)大的搖蕩使波浪負(fù)荷加大，可能損壞船體結(jié)構(gòu)，甚至斷裂。大的風(fēng)和浪加上激烈的搖蕩，給船舶操縱帶來(lái)困難，使船舶難以維持或改變航向。3．對(duì)安全性的影響當(dāng)激烈的運(yùn)動(dòng)損壞了船舶的主要部件，如主機(jī)、螺旋槳、舵及導(dǎo)航設(shè)備等以后，船可能失去控制而造成慘重后果。大角度橫搖可能使艙室進(jìn)水、貨物移動(dòng)，由于這些原因造成的海難事件是經(jīng)常發(fā)生的。橫搖降低了船舶的抗風(fēng)能力，在風(fēng)和浪的作用下，船舶出現(xiàn)了很大的橫搖角。我國(guó)海船穩(wěn)性規(guī)范規(guī)定，在計(jì)算最小傾復(fù)力矩時(shí)要考慮橫搖的影響，即考慮船舶在橫搖最大角度時(shí)突然受到一個(gè)來(lái)自入水舷方向的陣風(fēng)吹襲這種最危險(xiǎn)的情況。第二節(jié)船舶橫搖船在海上最易發(fā)生橫搖，而且搖擺幅值最大，它影響船員生活和工作的各個(gè)方面，因此總是希望設(shè)計(jì)橫搖性能優(yōu)良的船舶。一、船舶橫搖微分方程1．船舶的受力分析在波浪的作用下，作為剛體的船舶繞x軸的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為橫搖?？梢杂美@x軸擺動(dòng)的角度“、角速度“和角加速度°來(lái)表征橫搖運(yùn)動(dòng)情況，并規(guī)定從船尾向船首看時(shí)，以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，如圖10-6所示。為了簡(jiǎn)化分析并得到單純橫搖的微分方程，在分析船體受力時(shí)作了以下假定：1） 遭遇浪向0二900，即波峰線平行于船體中線面；2） 船寬遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)；3） 在橫搖角比較小的情況下，可以認(rèn)為是等體積傾斜，初穩(wěn)性公式仍適用；4） 波內(nèi)的壓力場(chǎng)不因船體的存在而受影響，忽略這種影響所得結(jié)果與實(shí)際相差°°°圖10-6 、和正負(fù)的規(guī)定不大。船舶在波浪上的橫搖受以下四種力矩的作用。1）復(fù)原力矩當(dāng)船舶橫搖某一角度°時(shí)，此時(shí)浮心和重力不再在同一垂直線上，形成一個(gè)使船回復(fù)到原來(lái)位置的力矩，即復(fù)原力矩M（°）。當(dāng)橫搖角不太大時(shí)，可以應(yīng)用初穩(wěn)性公式：M（°）二—Dh°（10-1）式中：D為船的排水量；h為船的初穩(wěn)性高。式中負(fù)號(hào)表示復(fù)原力矩方向與橫搖角方向始終相反。2）阻尼力矩船在水中橫搖時(shí)，由于船體和水之間存在相對(duì)速度，船體必然受到阻力。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)，則表現(xiàn)為力矩的形式。阻尼力矩主要由以下原因產(chǎn)生：摩擦阻尼它是水的粘性引起的，其數(shù)值的大小一般認(rèn)為和角速度平方成比例。在橫搖中，摩擦阻尼所占的比重是很小的，往往可以忽略。興波阻尼它是由于船的運(yùn)動(dòng)在水表面形成波浪，消耗了船體本身的能量而形成的，如圖10-7所示。一般認(rèn)為興波阻尼比例于角速度的一次方。旋渦阻尼它是在船體彎曲或突出物附近形成旋渦，損失部分能量而形成的。船舶裝舭龍骨的主要目的是為了增加旋渦阻尼成分，一般認(rèn)為旋渦阻尼比例于角速度的平方。圖10-7興波阻尼的成因用理論方法確定的阻尼力矩尚不能用于實(shí)際，最可靠的方法是進(jìn)行實(shí)船或模型試驗(yàn)在設(shè)計(jì)初期可以應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估計(jì)。橫搖阻尼是角速度的函數(shù)，一般表示為M他)=-2N?-W『(10-2)式中：N和W為橫搖阻尼力矩系數(shù)，N具有tf.m.s單位，W的單位為tf.m.s2。大角度橫搖時(shí)，阻尼力矩與角速度成平方關(guān)系更接近于實(shí)際情況，即M(0)=-W擴(kuò)(10-3)小角度橫搖時(shí)，認(rèn)為船舶是時(shí)間恒定的線性系統(tǒng)，阻尼力矩與角速度成線性關(guān)系：M =-2N0(10-4)慣性力矩船舶在橫搖過(guò)程中有角加速度存在，必然產(chǎn)生慣性力矩。橫搖的慣性力矩是由兩部分組成的，即船體本身的慣性力矩和附加慣性力矩。一般來(lái)說(shuō)，它們都與角加速度成線性關(guān)系M(0)=-(I+J)0=-I‘0xxxxxx(10-5)式中：1xx'為船體本身慣性矩和附連水質(zhì)量加慣性矩之和，稱為總慣性矩。式中的負(fù)號(hào)表示慣性力矩的方向與角加速度方向相反。波浪擾動(dòng)力矩M(a)=Dhamm(10-6)2．橫搖微分方程及解根據(jù)物體動(dòng)平衡原理，船舶的平衡條件為EM=0，考慮到式(10-2)、(10-4)、(10-5)和(10-6)諸式，則得到：-I'0..-2N0.-Dh0-Dha=0xx ma有效波傾角am與表面波傾角叫(波面與x軸的夾角)的關(guān)系為a=asin①tmm0因此，平衡方程可以寫(xiě)成：I'0+2N0+Dh0=Dhasin?txxm0(10-7) 把上式各項(xiàng)均除以1xx'，并采用以下符號(hào)：2N Dh2= W2= I' <pI'?+2v?+?2?=a①2sin?te m0e(10-9)這是一個(gè)二階常系數(shù)非齊次微分方程式，由于方程的系數(shù)是常數(shù)，它代表了作為線性系統(tǒng)的船舶橫搖方程。根據(jù)微分方程理論，方程(10-9)的解是齊次方程的通解加上非齊次方程的特解，它的一般積分為?二e亠(Ccosot+Csinot)+?1e2e(10-10)式中：①'=嚴(yán)2-V2e'e(10-11)方程(10-10)中的第一項(xiàng)是齊次方程?+2v?+?2^?=0(10-12)的通解，相當(dāng)于船舶在靜水中的自由橫搖，當(dāng)時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)幅值趨于零。因此．船舶在規(guī)則波中的橫搖僅由式(10-9)的特解所決定，即僅由波浪的強(qiáng)迫橫搖所確定，具有如下的形式：?二?二?Asin3-§) (]0T3)式中：?A以為橫搖幅值；5為橫搖運(yùn)動(dòng)與波浪擾動(dòng)力矩之間的相位角。在解方程中我們引入了一些參數(shù)，其物理意義綜述如下：N(、v= (s-1)?Dh/I'(?Dh/I'(s-1)XX稱為橫搖固有頻率，它是表征橫搖的一個(gè)重要參數(shù)，相當(dāng)于假對(duì)于狀態(tài)已經(jīng)確定的船來(lái)說(shuō)是一個(gè)固定的數(shù)(10-14)是表征橫搖的一個(gè)重要參數(shù)；對(duì)于狀態(tài)已經(jīng)確定的船來(lái)說(shuō)是一個(gè)固定的數(shù)(10-14)是表征橫搖的一個(gè)重要參數(shù)；T=—=2兀;咯(s)e① Dhe稱為船的固有周期，它與固有頻率一樣①'=?2-V2(s-1)ee'是船舶在水中計(jì)及水阻尼后的橫搖頻率，由于V值很小，所以它接近橫搖固有頻率；①T二一e?eT稱為橫搖調(diào)諧因數(shù)，它等于波浪的頻率與橫搖固有頻率之比;V———e稱為無(wú)因次衰減系數(shù)，它表征了阻尼、慣性和復(fù)原力矩對(duì)橫搖的影響，是表征橫搖性能的又一重要參數(shù)；*A/am0表示橫搖幅值與有效波傾之比，稱為放大因數(shù)，它表征了船舶在規(guī)則波中橫搖大小的程度。其公式有1Am0JI-A2丿+4卩2A2二、船舶在靜水中的搖擺如圖10-8所示，當(dāng)船靜止地漂浮在水面時(shí)，設(shè)想受到外力作用而傾斜一個(gè)角度，例如向圖10-8圖10-8船舶的自由搖擺圖10-9無(wú)阻尼橫搖曲線一舷傾斜了最大橫搖角度（稱為最大擺幅），當(dāng)外力撤消后，船在回復(fù)力矩的作用下將使船復(fù)原，但由于慣性的作用，船繼續(xù)由正浮時(shí)的位置向另一舷傾斜至最大擺幅角度，這時(shí)船又同樣受回復(fù)力矩的作用，向正浮位置復(fù)原，由于慣性作用，又繼續(xù)向?qū)?yīng)的一舷傾斜。這樣在回復(fù)力矩和慣性力的交互作用下，船舶繞z軸作往復(fù)擺動(dòng)。這種擺動(dòng)稱為自由搖擺。船從一舷橫搖到另一舷，完成一個(gè)完整的搖擺過(guò)程后，回復(fù)到初始漂浮位置時(shí)所需要的時(shí)間稱為搖擺周期（自搖周期）。顯然，若橫搖周期大。則所需完成一個(gè)完整搖擺過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)，這種情況，船舶的搖擺程度比較緩和，搖擺性能就比較好。反之，若船的橫搖周期小，船就要發(fā)生劇烈的搖擺，其搖擺性就差。船在靜水（波浪力矩=0）中橫搖，若不計(jì)水對(duì)船舶橫搖的阻尼（V二0）作用，則橫搖角與時(shí)間的關(guān)系是一條余弦曲線，如圖10-9所示。據(jù)上述微分方程有：I?++Dh?=0xx?二?cos①tA0 e據(jù)前面理論推導(dǎo)，船在靜水中的橫搖周期公式為l'I'!XX(10-15)\Dh(10-15)T I'式中：e為橫搖周期；D為船的排水量；1Xx為船舶及其附連水對(duì)x軸的慣性矩，可由下式近似估算（杜埃爾公式）：I'=—C2+4z2）tf?m.-s2）xx12g g10-16)式中：g為重力加速度m/s2B為船寬m；Zg為船舶重心高度，m。

\ 2兀cI'= =2兀 xxe① Dhe10-17)船在靜水中無(wú)阻尼橫搖將有始無(wú)終，即開(kāi)始橫搖后就一直搖擺下去。實(shí)際上水對(duì)船舶橫10-17)搖是有阻尼作用的，考慮了阻尼力矩作用后橫傾角和時(shí)間的關(guān)系曲線如圖10-10所示。圖中："A0為初始橫搖的擺幅；Te'為有阻尼的橫搖周期。在阻尼作用下橫搖擺幅逐漸遞減，最后恢復(fù)到正浮狀態(tài)。船舶橫搖阻尼力矩的大小與船體形狀及橫搖角速度有關(guān)。有阻尼的橫搖周期Te'略大于無(wú)阻尼的橫搖周期。實(shí)驗(yàn)證明一般:T'二1.005T10-18)由此可見(jiàn)，有阻尼和無(wú)阻尼橫搖的周期實(shí)際上沒(méi)有明顯的差別。圖10-10有阻尼橫搖曲線10-18)由此可見(jiàn)，有阻尼和無(wú)阻尼橫搖的周期實(shí)際上沒(méi)有明顯的差別。圖10-10有阻尼橫搖曲線三、船舶在波浪中的搖擺船舶在波浪中的搖擺可以當(dāng)作在靜水中的搖擺一樣處理，所不同的是船舶在波浪中的搖擺是船舶相對(duì)于傾角作周期性變化的波面搖擺，船舶在靜水中的搖擺是船舶相對(duì)于靜止不動(dòng)的水平面搖擺。因此討論船舶在波浪中的搖擺除了考慮船舶本身的搖擺運(yùn)動(dòng)外，還需要同時(shí)考慮波浪的運(yùn)動(dòng)。海上波浪的波形有的是接近正弦曲線的正弦波，有的是接近擺線的坦谷波及其他不規(guī)則波，圖10-11是坦谷波的波面輪廓圖，坦谷波的特點(diǎn)是波峰陡，波谷平坦。組成波浪的要素有：圖10-11坦谷波波長(zhǎng)九——波浪曲線圖上，兩個(gè)相鄰波峰或波谷間的距離稱為波長(zhǎng);波高H——波峰與波谷間的垂直高度，通常為波長(zhǎng)的1/20?1/25；波傾角a――相切于波浪側(cè)圖形上的切線與水面線間的夾角；波浪周期T――波浪前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)所需要的時(shí)間；波速C——波浪前進(jìn)速度，系單位時(shí)間內(nèi)波形前進(jìn)的距離；計(jì)算坦谷波的波速C和波浪周期T的公式為：(10-19)(10-20)式中：C為波速，m/s；T為波浪周期，s；九為波長(zhǎng)，m。據(jù)前面理論推導(dǎo)，船在波浪中橫搖運(yùn)動(dòng)微分方程：?+2v? 2?=a①2sin船舶在規(guī)則波中的橫搖僅由式(10-9)的特解所決定，即僅由波浪的強(qiáng)迫橫搖所確定，具有如下的形式：(10-21)?二帀=?sin(①T-6)(10-21)A式中：?A以為橫搖幅值；6為橫搖運(yùn)動(dòng)與波浪擾動(dòng)力矩之間的相位角。確定的船舶在不同頻率的規(guī)則波上，橫搖幅值是不同的。為了清楚地反映這種變化趨勢(shì)，以調(diào)諧因數(shù)以Ae為橫坐標(biāo)，以放大因數(shù)?a/^叫為縱坐標(biāo)，繪成曲線，其形狀如圖10-12所示。圖10-12放大因數(shù)與調(diào)諧因數(shù)的關(guān)系曲線下面就放大因數(shù)曲線討論幾種特殊情況：①A,T0，即相當(dāng)于-*丁的情形:這時(shí)有?A/a叫T1，這種情況相當(dāng)于橫搖周期很小的船處在很大的波浪中，形成“隨波逐流”的現(xiàn)象，如圖10-13所示。圖10-13船在長(zhǎng)波浪中的橫搖A, ，即相當(dāng)于->>丁的情形:這時(shí)有?A/am0T0，這相當(dāng)于大船在小波上的情形，此時(shí)船的橫搖幅值是很小的，形成“巍然不動(dòng)”的現(xiàn)象，如圖10-14所示。圖10-14船在短波浪中的橫搖A=1T二T③e即e，則得到:由于無(wú)因次衰減系數(shù)卩通常小于0.1,因此，這時(shí)船的橫搖幅值是很大的。船舶的固有周期等于波浪周期時(shí)稱為諧搖，諧搖現(xiàn)象是航行中最危險(xiǎn)的情況，必須引起特別注意。從圖10-12可以看出，不僅在諧搖人°二1時(shí)放大因數(shù)*A/am0很大，而且在A°二1附近的一定范圍內(nèi)*A/a叫也是相當(dāng)大的，通常稱0,7<A°<1.3的范圍為諧搖區(qū)。表10-2規(guī)則波波長(zhǎng)和周期的關(guān)系波長(zhǎng)A/m4050607080100120140160180周期T/s5.25.76.26.77.18.O8.79.510.110.8船舶在斜浪中航行，我們稱波浪相對(duì)于船舶的運(yùn)動(dòng)周期為船舶的運(yùn)動(dòng)周期或表觀周期K。它的大小除與波浪本身運(yùn)動(dòng)的情況有關(guān)外，還與船舶運(yùn)動(dòng)情況如航速、航向等因素有關(guān)。表觀周期T X TKC-vcos屮 1-上cos屮C （10-22）式中：v為航速；"為航向角；T為波浪周期船舶在斜浪中航行，航速、航向?qū)⒂绊懖ɡ说谋碛^周期，從而影響船舶的搖擺情況。假如船舶在給定的航速、航向下航行，若使波浪的表觀周期接近于船舶的橫搖周期，那么船舶將產(chǎn)生共振，使船舶的搖擺急劇增加，這時(shí)駕駛?cè)藛T就需要改變航速和航向，使船舶離開(kāi)共振區(qū)，以減弱橫搖。關(guān)于船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)幅值的標(biāo)準(zhǔn)，不少學(xué)者進(jìn)行過(guò)研究，但大都從某一船舶使用角度提出，只能說(shuō)明某些情況或是某個(gè)實(shí)踐的總結(jié)，因而未能獲得一致的公認(rèn)。如下幾種建議可作為參考。為使救生艇和工作艇在風(fēng)浪情況下能順利下放到水面，通常要求橫搖幅值不超過(guò)150。從對(duì)船上人員的身體運(yùn)動(dòng)能力的影響來(lái)看?橫搖幅值不應(yīng)超過(guò)100，相應(yīng)的橫搖周期應(yīng)大5~6s于。為保證拖網(wǎng)漁船的正常工作，橫搖幅值應(yīng)不超過(guò)100。為保證直升飛機(jī)安全起飛和降落，應(yīng)使橫搖幅值小于30。四、減搖裝置船舶搖擺對(duì)船舶的使用和航行性能確有較大的影響，為了減緩船舶的搖擺，在船上安裝減搖裝置，可以大大地改善船舶的搖擺性能。不同的減搖裝置雖在形式和結(jié)構(gòu)上有很大的差別，但減搖原理基本相似，都是用產(chǎn)生穩(wěn)定力矩的方法，以減小擺幅和增大周期達(dá)到緩和搖擺的目的。各種類(lèi)型的減搖裝置名目繁多，根據(jù)減搖原理和控制方法，減搖裝置可分成兩種基本形式：被動(dòng)式和主動(dòng)式。被動(dòng)式減搖裝置靠船舶本身?yè)u擺時(shí)產(chǎn)生的能量來(lái)工作，它不需要消耗額外的功率，主動(dòng)式減搖裝置依靠專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)給減搖裝置以工作能源，通常采用自動(dòng)控制設(shè)備來(lái)進(jìn)行操縱。以下介紹幾種常見(jiàn)的減搖裝置。1．舭龍骨舭龍骨是由流體動(dòng)力作用產(chǎn)生穩(wěn)定力矩的一種被動(dòng)式減搖裝置。在民用船上采用較普遍，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果好，造價(jià)低。其結(jié)構(gòu)形式為長(zhǎng)條形板材，順流線對(duì)稱地安裝于船體兩舷舭部區(qū)域，如圖10-15所示。舭龍骨在一舷的面積約取Ld的2%?4%,其寬度根據(jù)船舶類(lèi)型可取0.2?1.2m之間，平均寬度為船寬的2%?5%,其長(zhǎng)度約為船長(zhǎng)的25%?75%。舭龍骨能增加搖擺阻力。當(dāng)船舶搖擺時(shí)，舭龍骨產(chǎn)生阻力,舭龍骨的位置如圖10-15所示。這個(gè)阻力使搖擺速度減慢，擺幅下降，并使附連水質(zhì)量慣性矩增大從而使搖擺周期增大。圖10-15舭龍骨的位置裝舭龍骨能使擺幅減小20%?25%。舭龍骨主要缺點(diǎn)是增加船舶航行阻力，并易受撞傷。減搖鰭減搖鰭是安裝在船舶兩旁伸出船外，可以轉(zhuǎn)動(dòng)其角度的兩片水翼，也可以說(shuō)是一種側(cè)舵，如圖10-16所示。在不使用時(shí)可將水翼收入船內(nèi)。它根據(jù)船舶橫搖時(shí)所提供的訊號(hào)，通過(guò)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)水翼的沖角，使水對(duì)水翼產(chǎn)生流體動(dòng)力而形成穩(wěn)定力矩，以抵制船舶橫搖。減搖鰭的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，在各種波浪情況下都有極高的減搖效能。其缺點(diǎn)是必須設(shè)置動(dòng)力、傳動(dòng)和控制裝置，且其效能隨著航速減低而急劇下降。圖10-16減搖鰭減搖水艙減搖水艙是通過(guò)調(diào)節(jié)左右兩水艙的水量，從而產(chǎn)生與波浪力矩反向的穩(wěn)定力矩，好比重物橫移，以達(dá)到減搖目的。減搖水艙有被動(dòng)式和主動(dòng)式兩類(lèi)。被動(dòng)式減搖水艙中的水在連通兩舷水艙的連通管內(nèi)自由流動(dòng)，使兩舷水艙中的水保持同一水平，水流經(jīng)過(guò)連通管的流速用空氣閥控制，如圖10-17所示。主動(dòng)式減搖水艙則須具備一套抽水設(shè)備及控制這套設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，它是靠自動(dòng)控制裝置來(lái)調(diào)節(jié)水的流向和流量，以起減搖作用的。圖10-17被動(dòng)式減搖水艙減搖水艙的重量相當(dāng)大，對(duì)小船約為排水量的3%?4%；對(duì)大船則為排水量的1%?2%。被動(dòng)式水艙的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造和運(yùn)用簡(jiǎn)單，但只在諧搖區(qū)才起減緩作用。主動(dòng)式水艙可減緩各種情況下的船體搖擺，效率高，重量也較輕，不受航速高低的影響，但裝置較復(fù)雜，成本較貴，且工作時(shí)也須消耗功率，需要安裝一套較復(fù)雜的控制調(diào)節(jié)儀器?；剞D(zhuǎn)儀減搖裝置回轉(zhuǎn)儀減搖裝置是利用陀螺產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力而造成的穩(wěn)定力矩。陀螺儀是以一定的結(jié)構(gòu)形式固定在船上的。根據(jù)陀螺的原理，當(dāng)它在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如受到外力作用會(huì)發(fā)生傾斜，陀螺產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩會(huì)使它回復(fù)到原來(lái)的位置。而陀螺儀是與船固為一體的，那么當(dāng)船橫向搖擺時(shí)陀螺當(dāng)然也一起橫向傾側(cè)。由于陀螺的特性，它所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩，就具有抵抗船舶橫搖的能力，從而使船舶的搖擺減緩。如圖10-18所示，回轉(zhuǎn)儀減搖裝置優(yōu)點(diǎn)是減搖效果靈敏.并能在各種情況下有效地減搖，缺點(diǎn)是設(shè)備價(jià)格昂貴，故一般船舶很少采用。圖10-18回轉(zhuǎn)儀減搖裝置第三節(jié)縱搖與升沉運(yùn)動(dòng)船在波浪中的縱搖與升沉幅值，取決于波長(zhǎng)九、波高空w、波浪的形狀特征、航向角屮和航速v、船的主尺度和幾何特征及其線型特征、重量的縱向分布等多方面的因素。一、主要影響因素的分析1．航向角最大縱搖一般發(fā)生在迎浪（屮二1800）及首斜浪（屮二135°）的情況下，船首、尾的運(yùn)動(dòng)幅值一般在迎浪時(shí)最大。2．波長(zhǎng)九/L是對(duì)縱搖最關(guān)鍵的影