5.5 Thrusters and Stabilizers在线视频

老师

我一直在思考两个问题

百思不得其解

第一个问题

舵效取决于它相对水的速度

那么在靠离港期间

船速非常低

采用什么办法能保证船舶的转向性能呢

第二个问题

听说 大海上经常是无风三尺浪

那船舶在海上航行时

是不是摇晃的很厉害啊

每个人都会晕船吧

有没有减轻摇晃的办法呢

海大大同学

你的问题问的非常好 值得表扬

想必这也是很多同学关心的问题

这一讲

我们就重点学习

能协助船舶靠港的侧推装置

和能减轻船舶摇晃程度的减摇装置

解答大家的疑问

首先 看船舶侧推装置

侧推装置 也叫侧推器

是一种能产生船舶横向推力的

特殊推进装置

它的工作原理呢

与螺旋桨推进器基本相同

它一般安装在船首

或船尾水线以下的横向导筒中

产生的推力大小和方向

可以根据需要进行调节

船舶在机动航行时

比如靠离码头

通过狭窄航道和拥挤水域等

一般需要降低航速

同时要经常改变航向

但正如大家的疑问

航速越低 舵效就越差

会给船舶操纵带来很大的困难

这时 船舶往往不得不借助拖轮的帮助

所以呢

凡是低速航行又要保证良好的操纵性

受风面积大

而又不用拖船能方便靠离码头的船舶

一般都需要设置侧推器

以改善船舶低航速时的操纵性

和机动性

有必要设置侧推器的船舶

包括经常进出港口的客船和教学实习船

受风面积大的集装箱船和滚装船

经常进行低速航行作业的救助船

和科考船等等

设置侧推器的船舶 会有很多的好处

比如 能提高船舶的操纵性

和机动航行的安全性

减少主机的起动 换向次数 延长寿命

缩短停靠码头的时间

节省拖船费用等等

关于侧推器的类型

一般有三种分类方式

一是按照布置位置的不同

可以把侧推器分为艏侧推 艉侧推

以及舷内式 舷外式

船舶一般装设艏侧推

就可以满足对操纵性的要求

但在对操纵性要求非常高的

救助船 打捞船上

一般要同时设置艏侧推和艉侧推

舷内式侧推器

一般布置在船舶的艏部或艉部

它安装在一个左 右舷贯穿的导筒内

舷外式侧推器悬挂在船体之外

有些是可以在不用时收放到船内的

一般采用360º回转的推进器

可以大大提高船舶的操纵性能

Z型传动装置

实际上也是一种兼作舷外式艉侧推器的

推进装置

二是按照推进器形式的不同

可以把侧推器分为螺旋桨式和喷水式

螺旋桨应用的较为广泛

三是按照原动机驱动方式的不同

可以把侧推器分为电动式

液动式和柴油机驱动式

目前

电动机驱动调距桨的侧推器

应用的较为普遍

下面

我们简要介绍一下船上常用一种侧推器

它由电动机驱动

采用了调距桨

安装在船首下部的导筒内

主要包括电动机 螺旋桨

液压动力单元三个部分

电动机定速

单向运转

通过立轴 水平轴

向螺旋桨提供旋转的动力

在液压动力单元的作用下

螺旋桨的螺距可以进行正 负值的调节

从而改变侧推器的推力方向和大小

一般情况下

侧推器可以分别在驾驶台的中央

以及两翼进行操作

在此 我们需要记住两点

第一 侧推器的功率比较大

使用前 要确保船舶电站的供电量足够

一般要至少使用3台发电机并网供电

否则侧推器无法启动

第二 航速在5节以下时才能使用侧推器

否则可能导致电动机过载

并会明显影响航速

接下来 我们来学习船舶减摇装置

我们知道

船舶在海上航行

总会随着波浪进行各种形式的摇荡

根据这张图

可以看到船舶的摇荡主要有六种形式

其中 横摇最容易发生

摇荡幅值也最大

严重影响船舶的安全

实际上

在各种摇荡中

横摇的不良影响不但是最大的

横摇的不良影响不但是最大的

减摇效果也是最好的

因此

船舶减摇装置主要是以减轻横摇为目的

它的作用一般有以下几点

一是提高船舶的安全性和适航性

二是改善船上工作条件

提高船员的工作效率

三是避免货物碰撞以及损伤

四是避免由于摇摆而引起的航速下降

提高船舶的经济性和设备的可靠性

五是保证特殊的作业

如起重 打捞 救助等等

总体上

减轻船舶横摇有两个途径

一是增加船体横摇阻尼

为被动式减摇

二是增加复原力矩或减小横摇力矩

为主动式减摇

被动式减摇装置

主要有舭龙骨

被动式减摇水舱等类型

主动式减摇装置

包括主动式减摇水舱

减摇鳍等类型

在这里

我们主要学习船舶常用的舭龙骨

和减摇鳍

舭龙骨是装设在船体舭部外侧

沿着水流方向的一块长条板

它通过覆板与船体外板相连

一旦损坏

可避免船体受损

由于舭龙骨构造简单

不占船内体积

减摇效果较好

几乎所有船舶都装设有舭龙骨

减摇鳍是迄今使用最多

效果最好的一种主动式减摇装置

它是在船中舭部伸出舷外的一对

或数对鳍片 剖面为机翼形 又称侧舵

减摇鳍又分为非收放式和收放式

大型船舶一般采用收放式

下面我们通过一段动画

来了解一下减摇鳍的运动情况

这是一只安装在船舶右舷的

收放式减摇鳍

我们认为船舶在朝向屏幕的右上方航行

工作时 它会首先从叶片箱中伸出

然后在控制系统的作用下

通过十字头机构

沿着横向的轴线在水中上下摆动

不使用的时候

需要将它收回至叶片箱内

以免造成船舶航行阻力的增加

那么 减摇鳍的减摇原理是什么呢

它其实和舵的工作原理是类似的

当叶片在水中有一个速度和倾斜角的时候

就会产生一个升力

利用这个升力产生的力矩

来抵抗海浪的干扰力矩

就可以达到减小船舶横摇的目的

这两个叶片在船上的位置

正是人们仿造鱼的胸鳍而设计的

根据叶片的受力情况

我们可以发现

当叶片前端向上倾斜时

产生正的液压升力

当叶片前端向下倾斜时

产生负的液压升力

当左右两个叶片以一定的角度倾斜

就会在船体上联合产生一个力矩

以抵消海浪导致的摇摆力矩

从而实现船舶的稳定

因此 我们可以得出以下结论

和舵一样

减摇鳍的减摇效果主要取决于航速

叶片的升力与航速的平方成正比

因此 在低速航行时减摇效果比较差

它只适合航速高于12节的船舶

此外

减摇装置的功率

不是直接用来产生减摇力矩的

而是用于控制鳍角

因此所需功率有限 运行经济性好

但由于减摇鳍装置复杂 造价高

目前只在豪华客船

救助船 军舰等船舶上使用

我们再来认识一下

常用的电液式减摇鳍的控制系统

它一般用安装在

机旁控制箱内的陀螺仪感受船舶摇摆信号

发送给控制系统

控制机构通过液压动力单元

操作减摇鳍的叶片

从而产生减摇力矩

当然 这中间还会有反馈环节

减摇鳍一般在驾驶台控制面板进行控制

特殊情况下

也可以通过集控室

或机旁控制面板进行控制

对减摇鳍的操作也有几点注意事项

收放式减摇鳍

要在船舶进入宽敞水域后才能使用

并在进入窄水道

浅水道前收回

以免碰伤鳍片

当船舶的横摇角不大时

例如小于3～5°

应当停止使用减摇鳍

以免增大航行阻力

航速很低时

减摇效果有限

反而会增加船舶的阻力

所以

不建议在航速低于5节的时候使用减摇鳍

实际上 即使配置有减摇装置

船舶在风浪中的摇晃也是不能完全消除的

风浪越大 摇晃程度就越剧烈

由于船员长期处在船舶这个特殊的环境中

一般都能适应普通程度的摇晃

在剧烈的摇晃面前

很多船员虽然也很难适应

但只要有坚强的意志

基本上都能坚持工作

对于乘坐客船的旅客

一般是不会经历大风浪的

所以

就很难有机会体验船舶剧烈摇晃的感觉了

同学们 讲到这里

大家是不是已经找到

开篇那两个问题的答案了呢

好

关于船舶侧推和减摇装置的内容

就是这些

我们下一讲再见