爲何有些船舶會有一對翅膀?那麼它的作用是什麼?

為什麼叫它“翅膀”而不叫它“小翅膀”?這是因為上次寫文章時已經把“小翅膀”這個名字給了“舭龍骨”。我們看下圖可以發現,在某些船舶的船中兩舷舭部裝有一對翅膀一樣的東西,那麼它是幹什麼用的呢?

為何有些船舶會有一對翅膀?那麼它的作用是什麼?

船上的翅膀

其實它叫減搖鰭,又叫側舵。大家聽名字就知道了,它是用來減小船舶在風浪中航行時的橫搖角,提高船舶航行的舒適性和安全性的。這個作用就和舭龍骨的作用有點類似了,只是相對於舭龍骨的被動,其是主動式的,所以減搖鰭是目前效果最好的減搖裝置。但是因為減搖鰭結構複雜,造價較高,且效果取決於航速,航速越高,效果越好,故多用於要求較高的高速船上,比如軍艦、郵輪、科研船舶、公務船舶等。

為何有些船舶會有一對翅膀?那麼它的作用是什麼?

減搖鰭

我們都知道船舶在航行中如果遇到風浪,風浪會使船舶產生一個搖擺的力矩,此力矩稱為波浪擾動力矩。風浪越大,擾動力矩也越大,橫搖也就越厲害。橫搖會影響乘客的乘坐舒適性,破壞船上的一些設施,影響船員的生活和工作等等。為了使船舶在航行中減少搖擺的幅度,就必須給船舶施加一個與擾動力矩相反的穩定力矩。減搖鰭裝置就是一種能給船舶產生穩定力矩的裝置。

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減搖鰭的工作原理

減搖鰭的工作原理是:減搖鰭安裝在船中兩舷舭部,伸出船體外像一對張開的翅膀。減搖鰭的剖面形狀為對稱的流線板型(如下圖)。船舶在航行時,減搖鰭的轉動機構驅動減搖鰭相對於速度方向產生一個夾角,這樣鰭的上方會形成低壓,下方為高壓,上下的壓力差會產生一個向上的升力P,同理另一個鰭轉動成反方向的夾角,可以產生一個向下的力,這樣就形成一個力矩,也就是之前說的穩定力矩(原理如上圖)。這個力矩的方向和擾動力矩相反,就能增大橫搖阻尼,減輕橫搖。正是因為上述原因,所以減搖鰭的效果和航速有很大關係。

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減搖鰭如何產生作用力

實際工作中的減搖鰭,其轉動角度的大小是自動控制的。如下圖,陀螺儀感受到船舶的橫搖角,反饋給控制器控制油缸驅動減搖鰭轉動一定角度產生力矩,所以其能根據船舶橫搖一直變化。

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減搖鰭反饋機制

減搖鰭還分固定式和非固定式兩種。固定式也就是不可收放式減搖鰭,這種減搖鰭具備結構簡單、體積小、重量輕、可靠性高及成本低等優點,所以被廣泛應用在各種船舶上;但是其在無風浪的海況下會增加船舶航行時的阻力,並且容易碰撞損壞。非固定式就是可收式減搖鰭,其結構相對複雜,佔用空間較大,但是其在無風浪海況下可以收起來減少船舶阻力,並且在複雜航道上能更好的保護減搖鰭,所以其也是有一定的市場的。其更多的應用在郵輪上。

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可收式減搖鰭

對於一些要求更高、噸位更大的船舶來說,可以多設一對減搖鰭,比如下圖我國的055型驅逐艦,就設置有兩對減搖鰭。

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055型驅逐艦

最後給大家分享一個我自己的故事,我在沒學船舶專業以前,我一直以為減搖鰭的工作原理是像鳥兒的翅膀那樣通過煽動來產生升力減少搖晃的,不知道大家是否有過和我一樣的想法呢?

為何有些船舶會有一對翅膀?那麼它的作用是什麼?

大雁煽動翅膀

作者:小船人的夢想 2018年10月10號


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