如果作用在船上的外力矩呈
周期性变化,则当横倾力矩与稳性力矩的方向一致时将加剧船舶横摇;当横倾力矩与稳性力矩的方向不一致时将削弱船舶横摇。一般,在这种力矩作用下船舶的摇摆周期和横摇角均会发生改变。
简介
船舶谐摇是指船舶在波浪中的遭遇周期与船舶的固有摇荡周期相等或很接近时的同步摇荡。谐摇会使摇荡的幅值急剧增大,有可能使船丧失稳性而倾覆,为了防止谐摇,除在船上装设减摇装置外。还可采取改变航向、航速的措施,用以改变船在波浪中的遭遇周期。
避免谐摇有多种方法,如下2种是最常用最有效的观察波向和船舶受力情况的方法,采取(1)改变航速,航速的改变可以有效改变谐摇频率;(2)改变航向,可以彻底破坏波浪与船舶之间的频率关系。
横摇与谐摇关系
船舶在规则波中的强制横摇摆幅可以近似地用下式表示:
式中:a0——最大波面角;
TR——船舶横摇周期(s);
——波浪周期(s);
从上式可见,船在波浪中横摇的大小,除与最大波面角有关外,主要取决于船舶本身的固有横摇周期与波浪周期的比值。
当<1,即船舶的横摇周期比波浪周期小,则船舶横摇较快,甲板与波面经常保持平行,很少上浪,但船体所受惯性力较大。
当>1,即船舶的横摇周期比波浪周期大,则横摇较慢,并且与波浪不协调,船舷易与波浪撞击,甲板上上浪较多。
当=1,即二者的周期接近相等,船舶摇摆最剧烈,横摇角越摇越大,将会导致船舶倾覆。这种现象称为横谐摇。
船舶配载与谐摇区
根据船在波浪中的
横摇的理论,在=1的附近区间内,存在一个摆幅较大的谐摇区,这个区间相当于:0.70<<1.3,船舶在波浪中航行时应尽力避开这个谐摇区。
其中:
式中:为船舶横摇周期(s);B为船宽(m);Zg为船舶重心距基线高(m);GM为稳性高度(m);Tb为波浪周期。
或:
式中:C为横摇周期系数,可由船舶资料查得;营运船舶的C值可根据已知装载情况下算得的稳性高度,与实测相应的横摇周期由上式求得。其中B为船宽(m);GM为稳性高度(m)。
通常船舶配载时可以查到本航次的海浪波长λb及波形移动速度Ub。在航线设计时可估算出船舶行驶速度Vs及Vs与Ub之间的交角即顶偏角φ。如图1所示。
当船在波浪中偏航时,船与波浪的遭遇周期变为:
当船舶斜置于波浪中航行,广义谐摇区表达为:0.7<<1.3。为航行安全,船舶在整个航次中要避开上述广义谐摇区,其途径为:改变GM;改变航向;改变航速。为了在航行中既不改变航向,也不改变航速,就应在配载时使GM的取值在合理范围内,使GM值再满足稳性要求的同时也能避开本航次的谐摇区。
避开谐摇区应满足0.7<<1.3,代入式(2)得:
由以上分析得出结论:船舶配载时GM值应满足我国《海船稳性规范》GM≥GM临的同时,还应满足上式。其中GM为按所核算的装载状态求得的经
自由液面修正后的
稳性高度;GM临为临界稳性高度。