减摇鳍原理

在静水中航行的船舶浮心O 垂直地位于重心G 之下，浮力F 和重力mg （相当于船舶排水量D ）大小相等、方向相反。没有力矩作用于船上，船舶处于正浮状态。当船舶在波浪海面上航行时，由于波浪运动，波浪表面与水平面间出现夹角γ—波倾角。波面倾斜后使浮于波浪上的船舶的浮心从O 点移动到O ˊ点，故此绕船舶重心G 有一力矩M B =F ·a 作用在船上。此力矩称为波浪扰动力矩。正是这一力矩使船舶产生绕其自身重心的纵轴的横向摇摆运动。

如果视波浪为正弦波，如图2所示。则用波长“λ”，波高“ξω”和周期（波浪从A 点传播到C 点所需时间）“T ”表征波浪。显然，波长“λ”相同，波高越高（海情高，波浪强）波倾角γ也越大。和波高一样波倾角γ也能表征波浪的强弱。从图2可见波浪上各点的波倾角值也不同。A 、B 、C 三点最大，其值为γmax ；D 、E 两点最小，其值为零。在波浪运动的过程中波倾角做周期性变化。

从零到γmax 到零到γmax 。因波浪的波长“λ

”远较船宽大，故a ≈h ·γ，船在波面上运动，在波面的不同点所受波倾角的作用也不同。其中h —船舶初稳心高，F=D （船舶排水量），所以作用在船上的波浪扰动力矩为：

为使船舶的摇摆角尽可能减小，必须施加给船舶一个稳定力矩。该稳定力矩M CT 在数量上应尽可能与波浪扰动力矩M B 相等，在方向上与波浪扰动力矩相反（或者说在相位上相差180°角）。减摇鳍装置就是一种能给船舶产生一个稳定力矩的装置

鳍是装在船舶水线下的一块剖面形状对称的流线型板。如图3所示，当船

⎪⎭⎫ ⎝⎛πγ=t T 2Sin Dh M max

B

舶以速度V 航行时，若此流线型鳍相对于速度方向偏转α角，由于偏转了的鳍的上方为低压，下方为超压，上下之压差在鳍上产生一向上的升力P ，另一舷的鳍向反

方向偏转产生一大小相等方向向下的升力P ，升力的值为：

式中：ρ—海水密度；

C y —鳍的升力系数(鳍形设定后，其值仅与鳍转角α有关）； S —鳍的面积；

V —船舶航速；

这样在左右两舷的作用下将有一力矩作用在船上，其情形 如图4所示。

2

21SV C P y ρ=

力矩值为：

可见，此力矩与鳍面积S 、航速V 的平方、鳍角α成正比、称为稳定力矩M CT 。

对某一实际船舶的减摇鳍装置，其鳍面积S 为一固定值，故在给定的航速下稳定力矩M CT 只与鳍角α成正比即（M CT =K α）。因此控制鳍角α就相当于控制稳定力矩M CT 。如果不论船舶在何种航向下均能适时的控制鳍角α，产生稳定力矩最大限度的抵消波浪扰动力矩，即可达到稳定船舶减小摇摆的作用。

212SV K L P M CT =⨯=