油田守护船减摇水舱设计
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摇和垂荡；减摇水舱就是基于“双共振”的思路设计的，即减摇水舱内水流的振荡周期与船舶的固有横摇
周期相同（谐摇现象），且波浪对船舶的横摇力 力矩值
矩（扰动力矩）和减摇水舱内水流对船舶的减 摇力矩两者的相位相反，互相抵消，从而取得 较好的减摇效果。图 1 为双重共振时船舶横摇 角、波浪扰动力矩和水舱内水流对船舶的减摇
性。通过在船舶试航过程中对减摇水舱系统数据进行收集，证明该型船舶的可自动调节液面矩形减摇水舱设计是
成功的。
关键词：耐波性；横摇幅值；减摇水舱；船模试验பைடு நூலகம்试航数据
中图分类号：U663.85; U674.2
文献标志码：A
文章编号：2095-4069 (2019) 01-0031-07
Anti-Rolling Tank Design for AHTS
摘要：为提高油田守护船上船员生活的舒适性和安全性，提升船舶的作业效率，要求船舶具有较好的耐波性。以
某油田守护船为例，通过为其设计矩形减摇水舱，减小船舶的横摇幅值，适当增大横摇周期，减少甲板上浪，提
升船舶的耐波性。阐述矩形减摇水舱的力学模型和设计原理，并根据设计原理给出该型船舶的可自动调节液面
矩形减摇水舱设计方案；通过减摇水舱模型试验和船模水池试验，论证减摇水舱对提升船舶耐波性的真实有效
2 t t2
t2
t2 H g
船舶横摇角 波浪扰动力矩 Mt
水舱中减摇力矩
力矩三者之间的相位角关系。 当水舱内的流体与船体复合运动时，假定
0
2
3
4
5
6
相位角
船体绕过重心的纵向轴线做单纯的横摇运动，
-Mt
且运动呈线性，可用无因次线性微分方程描述 该线性运动。
1) 对于水舱内的压载水，有
图 1 双重共振时船舶横摇角、波浪扰动力矩和 水舱内水流对船舶的减摇力矩三者之间的相位关系
0引言
油田守护船是集拖航、起抛锚、供应、油田守护、救助和服务等多种功能于一体的远洋船，一般工作 于无遮蔽海域，工作环境受风、浪、流的影响较大。上海振华重工（集团）股份有限公司（以下简称“振 华重工”）承接有某型6 500 HP（1 hp=735.498 75 W）油田守护船的设计、建造合同，由于其2014年建造交 付的某型15 000 HP三用工作拖船的减摇水舱效果不佳，在试航时遭遇7级大风，横摇角度过大，导致船舶 出现甲板物资掉落海中、甲板上浪严重等现象，因此在6 500 HP油田守护船设计前期，拟选用可自动调节 液面减摇水舱系统优化减摇效果，将船舶的减摇角度和减摇周期控制在最佳范围内，提升船员的舒适度和 船舶的作业效率，保障船舶作业时人员和设备的安全[1]。本文针对6 500 HP油田守护船可自动调节液面减摇 水舱系统的设计方案，采用水池模型试验和计算预报的方法评估减摇水舱的性能；根据实船试航数据，真
NAVAL ARCHITECTURE AND OCEAN ENGINEERING 船舶与海洋工程 2019 年第 35 卷第 1 期（总第 125 期） DOI：10.14056/j.cnki.naoe.2019.01.006
油田守护船减摇水舱设计
张亚明
（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）
ZHANG Ya-ming
(Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co., Ltd., Shanghai 200125, China)
Abstract: To improve the comfort and safety of the crew and to increase ship operation efficiency, a rectangular anti-rolling tank is designed for the Anchor Handling Tug Supply (AHTS) vessel to reduce roll amplitude, increase roll period and decrease green water on deck so as to improve the sea-keeping performance of the ship. This paper elaborates the mechanical model and design principles of the rectangular anti-rolling tank, and proposes a design that can adjust the tank water level automatically. The anti-rolling tank model test and the ship model test in the basin have validated the effectiveness of the anti-rolling tank in improving the ship’s seakeeping performance. Data collection for the anti-rolling system during sea trial also confirms that the proposed design with automatic water level adjustment is successful. Key words: seakeeping; roll reduction; anti-rolling tank; ship model test; sea trial data
收稿日期：2017-12-27 作者简介：张亚明，男，工程师，1987 年生。2009 年毕业于江苏科技大学船舶与海洋工程专业，现从事船舶设计管理工作。
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船舶与海洋工程 2019 年第 1 期
实客观地评估减摇水舱的性能和水舱设计方案的可行性。
1 矩形减摇水舱的理论支撑
1.1 船舶与减摇水舱的力学模型 将在航船舶的船体简化为自由漂浮的刚体，赋予其 6 个自由度，分别为横荡、纵荡、艏摇、横摇、纵
周期相同（谐摇现象），且波浪对船舶的横摇力 力矩值
矩（扰动力矩）和减摇水舱内水流对船舶的减 摇力矩两者的相位相反，互相抵消，从而取得 较好的减摇效果。图 1 为双重共振时船舶横摇 角、波浪扰动力矩和水舱内水流对船舶的减摇
性。通过在船舶试航过程中对减摇水舱系统数据进行收集，证明该型船舶的可自动调节液面矩形减摇水舱设计是
成功的。
关键词：耐波性；横摇幅值；减摇水舱；船模试验பைடு நூலகம்试航数据
中图分类号：U663.85; U674.2
文献标志码：A
文章编号：2095-4069 (2019) 01-0031-07
Anti-Rolling Tank Design for AHTS
摘要：为提高油田守护船上船员生活的舒适性和安全性，提升船舶的作业效率，要求船舶具有较好的耐波性。以
某油田守护船为例，通过为其设计矩形减摇水舱，减小船舶的横摇幅值，适当增大横摇周期，减少甲板上浪，提
升船舶的耐波性。阐述矩形减摇水舱的力学模型和设计原理，并根据设计原理给出该型船舶的可自动调节液面
矩形减摇水舱设计方案；通过减摇水舱模型试验和船模水池试验，论证减摇水舱对提升船舶耐波性的真实有效
2 t t2
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t2 H g
船舶横摇角 波浪扰动力矩 Mt
水舱中减摇力矩
力矩三者之间的相位角关系。 当水舱内的流体与船体复合运动时，假定
0
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相位角
船体绕过重心的纵向轴线做单纯的横摇运动，
-Mt
且运动呈线性，可用无因次线性微分方程描述 该线性运动。
1) 对于水舱内的压载水，有
图 1 双重共振时船舶横摇角、波浪扰动力矩和 水舱内水流对船舶的减摇力矩三者之间的相位关系
0引言
油田守护船是集拖航、起抛锚、供应、油田守护、救助和服务等多种功能于一体的远洋船，一般工作 于无遮蔽海域，工作环境受风、浪、流的影响较大。上海振华重工（集团）股份有限公司（以下简称“振 华重工”）承接有某型6 500 HP（1 hp=735.498 75 W）油田守护船的设计、建造合同，由于其2014年建造交 付的某型15 000 HP三用工作拖船的减摇水舱效果不佳，在试航时遭遇7级大风，横摇角度过大，导致船舶 出现甲板物资掉落海中、甲板上浪严重等现象，因此在6 500 HP油田守护船设计前期，拟选用可自动调节 液面减摇水舱系统优化减摇效果，将船舶的减摇角度和减摇周期控制在最佳范围内，提升船员的舒适度和 船舶的作业效率，保障船舶作业时人员和设备的安全[1]。本文针对6 500 HP油田守护船可自动调节液面减摇 水舱系统的设计方案，采用水池模型试验和计算预报的方法评估减摇水舱的性能；根据实船试航数据，真
NAVAL ARCHITECTURE AND OCEAN ENGINEERING 船舶与海洋工程 2019 年第 35 卷第 1 期（总第 125 期） DOI：10.14056/j.cnki.naoe.2019.01.006
油田守护船减摇水舱设计
张亚明
（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）
ZHANG Ya-ming
(Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co., Ltd., Shanghai 200125, China)
Abstract: To improve the comfort and safety of the crew and to increase ship operation efficiency, a rectangular anti-rolling tank is designed for the Anchor Handling Tug Supply (AHTS) vessel to reduce roll amplitude, increase roll period and decrease green water on deck so as to improve the sea-keeping performance of the ship. This paper elaborates the mechanical model and design principles of the rectangular anti-rolling tank, and proposes a design that can adjust the tank water level automatically. The anti-rolling tank model test and the ship model test in the basin have validated the effectiveness of the anti-rolling tank in improving the ship’s seakeeping performance. Data collection for the anti-rolling system during sea trial also confirms that the proposed design with automatic water level adjustment is successful. Key words: seakeeping; roll reduction; anti-rolling tank; ship model test; sea trial data
收稿日期：2017-12-27 作者简介：张亚明，男，工程师，1987 年生。2009 年毕业于江苏科技大学船舶与海洋工程专业，现从事船舶设计管理工作。
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船舶与海洋工程 2019 年第 1 期
实客观地评估减摇水舱的性能和水舱设计方案的可行性。
1 矩形减摇水舱的理论支撑
1.1 船舶与减摇水舱的力学模型 将在航船舶的船体简化为自由漂浮的刚体，赋予其 6 个自由度，分别为横荡、纵荡、艏摇、横摇、纵