横倾

船舶工程学术语

横倾（heel），是船舶中横剖面垂直于静止水面，但是中纵剖面与铅垂面成一横倾角时的浮态，也即船舶自正浮位置向右舷或左舷倾斜使左右舷吃水不等的浮态。其大小以横倾角表示，是船舶横倾后中纵剖面与正浮时的中纵剖面的交角，即船横倾后的水线面与正浮时的水线面的交角。通常向右舷倾斜为正，向左舷倾斜为负。船舶在各种使用情况下对横倾角的大小都有一定的限制。

基本介绍

横倾是舰体向一侧倾斜斜的状态。造成横倾的原因主要是纵中剖面两侧积载不均或一侧进水。横倾后，舰体阻力增大，航速降低，舵面不再垂直于相对流向，转船力矩减小，横倾角越大，舵效越低。另外，横倾后，两侧浸水面积不等，水动力合力作用点偏于一侧，产生推舰艇向高舷一侧偏转的力矩；双螺旋桨舰艇低舷一侧的螺旋桨浸水深，效率高，推力略大于高舷螺旋桨，因此形成推力差，也产生向高舷偏转的力矩。通常除方形舰首的特殊舰船在横倾时，可能向低舷偏转外，都有向高舷偏转的现象。有横倾的舰艇，在回转掉头时，向舷高一侧转动比较灵活，回转直径也较小。但总的来说，横倾对舰艇操纵不利。

横倾力矩

稳性的良好与否是舟艇的内在因素，它决定于舟艇的质量和重心位置及舟艇形状，引起舟艇横倾的横倾力矩则是外在因素，其大小主要由外力对舟艇的作用来决定。横倾力矩按其作用性质可分为静力横倾力矩和动力横倾力矩。

静力横倾力矩

静力横倾力矩是指作用过程缓慢的横倾力矩，如稳定风力作用，可用静平衡条件来确定其横倾角。

如图1所示，舟艇受横向稳定风力的作用作等速横移。这时风力Pf与水对舟体的横向阻力R相平衡，则风力横倾力矩Mf为：

式中：zP——风力作用点距基线高；

zR——水阻力作用点距基线高，一般zR取为：，T为满载吃水。

横向风力可按式(2)求得：

式中：Pf——横向风力(N)；

A——承受风压面积(m2)；

P——风压强(Pa)，可按式(3)算出：

式中：ρ——空气密度，取1.226kg/m3；

Cp——风压系数，取1.25；

v——横向稳定相对风速(m/s)，可按有关风力等级表确定。

动力横倾力矩

动力横倾力矩主要指突然作用在舟艇上的横倾力矩，如横向突风作用、拖索急牵产生的横倾力矩，其横倾角需用动平衡条件确定。

如舟艇在拖索横向急牵的拖力Pt作用下(图2)，开始时，舟艇尚无横移速度，这时横向水阻力R=0，而在舟艇重心G处存在惯性力F，故拖索急牵横倾力矩Mt为：

式中：zP——拖力作用点距基线高；

zG——舟艇重心距基线高，可取zG≈T。

确定拖索急牵拖力尚无确切数据，可用式（5）估算，即：

式中：Pt——拖索拖力（N）；

Pe——牵引舟艇主机功率（kW）；

160——拖力系数。

横倾平衡系统

集装箱船、火车渡船和特种船舶，在作业时应时时保持左右平衡。为此须设置横倾平衡水舱，左右对称。该舱一般设在中部，但从接管考虑，最好尽量靠近机舱。在左倾时将水从左舱泵至右舱，右倾时则相反。可以设置专用的横倾平衡泵，也可用机舱内的主冷却海水泵或其他排量较大的水泵兼用。横倾平衡系统的控制方式大致有下列几种：遥控四通阀控制；由4只遥控阀控制；双向泵控制等。控制箱一般设在货物控制室或驾驶室。左右两个平衡水舱都设有高液位报警和低液位报警，接至该控制箱。操作可以手动遥控操作，也可以是自动操作。手动操作时，操作人员根据倾斜仪指示，按动按钮，将水从左(右)舱泵至右(左)舱。而自动控制时，倾斜仪的信号接入控制箱以控制水的流向。

四通阀控制系统

该系统用机舱内的泵，如主海水泵，作为横倾平衡水泵，用一只四通阀控制水的流向。四通阀有几种形式，一种是圆柱形的阀芯上下移动的四通阀；还有一种是四通球阀，旋转90°就可以改变水的流向，转动到45°位置为停止位置。阀的控制一般为电动或气动。如船上有适用的液压源也可采用液动。图3所示为该系统的典型原理图。

4个遥控阀的控制系统

本系统实质是用4个遥控阀代替一只四通阀。四通阀外形尺寸比较大，价格贵，所以设计时可用4只普通的遥控蝶阀代替四通阀，如图4所示。当V1和V3打开时，水从右舱泵至左舱；当V2和V4打开时水从左舱泵至右舱。

双向泵控制系统

本系统需设置一台双向的水泵，一般为轴流泵，所以总的说来比上面所述两种系统费用要贵一些。但很明显，其管路极为简单。如有可能，该泵还可设置在两个货舱之问的空舱内，管路不必接到机舱。控制也最简单，只要改变泵的转向，即可改变水的流动方向。这种系统适用于中小型集装箱船，泵的排量一般为300m3/h～350m3/h，压力为0.2MPa，管径为200mm。图5所示为其原理图。

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