编者按
认真贯彻落实集团公司部署要求,持续强化党的创新理论武装,坚持以科技创新推动产业创新。衡拓船舶作为国内减摇领域的引领者,积极履行船舶减摇科普职能,促进全民科学素质提高。
科技让航海更安全,也让我们在惊涛骇浪中依然能稳如平地。“衡拓船舶设备”微信公众号推出【科普园地】专栏,带您深入了解船舶减摇的奥秘,感受人类与自然博弈的智慧。
有效波倾的简单估算方法
表面波倾角是海洋表面波浪的波面与水平面之间形成的瞬时倾斜角度,它与波浪的局部形态相关,比如波浪的陡峭程度、波高和波长等都会影响表面波倾角的大小,用于描述波浪的几何形状及其对船舶、海洋结构物或海岸的直接影响。
船舶工程中,衡量波浪的影响时除了考虑波浪的陡峭程度外,还需考虑船体形状、吃水深度及重心位置等因素对波浪扰动力矩的修正。
在横摇计算中,有效波倾是一个很重要的参数,直接影响计算的准确性。
有效波倾角αm和表面波倾角α0存在如下对应关系:
αm=kφα= kφα0sinωt=αm0 sinωt
式中:αm0 是有效波倾角的幅值,称为有效波倾,它代表对船舶整个水下体积起作用的波倾
kφ是有效波倾系数,是表面波倾与有效波倾的比例系数。
kφ是船体形状、船宽与波长比、吃水和重心位置等因素的函数,同时也是波浪频率ω的函数,kφ应小于1,对于风浪中的横摇,其响应主要集中在谐摇区的狭窄的频带内,通常用谐摇时的kφ代替整个频率区间的kφ不会引起太大的误差。
使船产生横摇的波浪扰动力矩正比于波倾,因此有效波倾系数实际上代表作用在船上的横摇扰动力矩与根据表面波倾算出的扰动力矩的比例系数。
若干客船资料表明,对于船型一般且重心位置适中的船舶,在谐摇附近的规则波中,有效波倾系数可近似表示为
kφ=0.13+0.60Zg/d
Zg为由基线算起的重心高度
d为船的吃水
由于这个公式简单且具有一定的准确性,我国海船稳性规范中对一般民用船舶,在计算有效波倾时采用了这个公式,为了使kφ不过分小又不能大于1,规范中对Zg/d加了附加的条件,即Zg/d的比值超过1.45时取1.45,小于0.917时取0.917。
编辑 | 甄政
审核 | 罗德红

