抗纵摇舵对船舶在波浪中减摇效果研究

摘要

船舶在海洋中航行，受波浪的作用，会产生六个自由度的运动。严重的纵摇运动可导致首部砰击和甲板上浪，对船舶（特别是舰艇）的适航性、安全性、作战时武器攻击的准确性、艇员舰上工作与生活的舒适性都有很大的影响，严重时有可能造成舰艇失去作战能力，甚至因摇摆而至倾覆。对于纵摇运动，却尚未见到有效的减摇装置。 针对这种现状，本文基于船舶在波浪上运动的理论，提出了一种十字型的新型被动式抗纵摇舵。文中介绍了十字型抗纵摇舵的概念，初步讨论了十字型抗纵摇舵的水动力作用机理及其对纵摇和垂荡方程的影响；并在此基础之上，对给定的单桨单舵和双桨双舵船型，进行了抗纵摇舵的实用化设计。利用改进的切片理论计算方法（STF法）和谱分析方法，针对不同的舵型方案，考察和比较了不同航速、不同浪向角时船舶在规则波中纵摇、垂荡的频率响应函数；进而考察和比较了不同浪级的不规则波中船舶纵摇与垂荡的有义值、船艏和船艉的加速度、甲板上浪次数和最小干舷等特征量。对抗纵摇舵的减摇效果的理论研究结果表明，新型抗纵摇舵的减摇效果明显，具有良好的工程应用前景。