横荡

浸于水中的物体沿最长延展方向的垂直方向的水平线性振荡运动

横荡（swaying）是指浸于水中的物体沿最长延展方向的垂直方向的水平线性振荡运动。如果该物体(如轴对称物体)无最长的水平延展方向，则规定横荡运动方向为入射波方向的垂直方向。浸于水中的物体沿垂直方向的线性振荡运动称为“垂荡”，沿垂直于横荡运动方向的水平线性振荡运动称为“纵荡”，即沿最长延展方向的水平线性振荡运动。

船舶摇荡

船舶摇荡（ship oscillation）又称船舶摇摆。船舶在风浪等外力作用下产生的横摇、纵摇、首摇、横荡、纵荡、垂荡及其耦合运动的总称。一般地，取以船舶重心为原点的直角坐标系，X轴平行于船体基线指向船首，Z轴垂直于船体基线向上，Y轴指向船体左侧，则横摇、纵摇、艏摇分别是绕X、Y、Z轴的往复转动，纵荡、横荡、垂荡分别是沿X，Y，Z轴的往复平动。其中，纵摇、纵荡和垂荡称为纵向运动，横摇、横荡和艏摇称为横向运动。由于船舶的特殊外形(船体的艏艉外形不对称)及其与波浪的相对航向，船舶的六个自由度摇荡运动并不总是独立进行的，往往其中的几个自由度上的运动会相互影响、相伴产生，这样的运动现象称为耦合运动，如船舶垂荡时会伴有纵摇。

船舶的摇荡运动对船舶的航行、船上工作人员和旅客的居住以及船上设备和装备的正常工作都是不利的，剧烈的横摇有可能使船舶丧失稳性而倾覆，严重的纵摇会加剧船首露天甲板的上浪、船底砰击和尾部螺旋桨的出水等。因此，对船舶摇荡运动的预报与减摇是船舶耐波性研究的首要任务，通过理论分析或模型实验可以预报船舶的摇荡运动幅值；采用各种减摇装置、选择适当的船体主尺度以及改进船体线型设计可以减缓摇荡。

船舶摇荡带来的不利影响

船舶的摇荡运动会使船舶产生以下一些不良现象。

砰击

由于严重的纵摇和升沉，船体与风浪之间产生猛烈的局部冲击现象称为砰击。砰击多发生在船首部，当艏柱底端或船底露出水面，然后在极短的时间以较大的速度落入水中时就会发生砰击。

上浪

船舶在风浪中剧烈摇荡时风浪涌上甲板的现象称为上浪。上浪时船首常常埋入风浪中，海水淹没艏部甲板边缘，甲板上水。上浪主要是由严重的纵摇和升沉引起的。

失速

它包括风浪失速和主动减速。风浪失速是指推进动力装置功率一定时，由于剧烈的摇荡，船舶在风浪中较静水航行中航速的降低值。主动减速是指船舶在风浪中航行，为了减小风浪对船舶的不利影响，主动降低主机功率，使航速比静水中下降的数值。

螺旋桨飞车

船舶在风浪中航行，部分螺旋桨露出水面，转速剧增，并伴有强烈振动的现象称为螺旋桨飞车。

影响表现

船舶摇荡运动以及由摇荡引起的上述现象，对船舶的航海性能和使用性能带来极不良的影响，主要表现在以下几个方面。

对舒适性的影响

船舶为了完成一定的任务，必须给乘员提供一个合适的环境，使他们能有效地进行工作。船舶摇荡时的幅度越大，频率越高，则对人体的影响越剧烈，危害越大。这种危害主要受两种运动特性的影响，即加速度和横摇幅值。

加速度引起人们晕船。人耳朵的前庭系统，特别是内耳腔对线加速度和角加速度特别敏感，超过一定的刺激就要引起晕船。一般来说，发生晕船的可能性随加速度增加。

横摇角影响人的运动能力，大致可以分为三个区域：在0°～4°范围内对人的活动没有影响；在4°～10°范围内使人的运动能力明显下降；10°以上使乘员吃饭、睡觉及在船上走动都发生困难。

对航行使用性的影响

船员利用船上的全部设备，在预定的海况下完成其规定使命的能力称为航行使用性。激烈的摇荡以及摇荡引起的其他性能对航行使用性产生极为不利的影响。

由于纵摇和升沉，使船舶造成失速，主机功率得不到充分利用。

严重的砰击使船首部结构损坏，使船体发生颤振。在压载航行时，驾驶人员主动减速，主要是避免艏部严重砰击。高速船在汹涛海面上的航速常常是由砰击频度所决定，称为砰击限制航速。

上浪使甲板机械损坏，给船员造成恶劣的工作条件。满载船舶主动减速的重要因素是考虑上浪频度，称为上浪限制航速。

螺旋桨飞车使主轴受到极大的扭转振动，主机突然加速和减速，损坏主机部件，推进效率降低。

过大的摇荡使波浪负荷加大，可能损坏船体结构，甚至断裂。

大的风和浪加上激烈的摇荡，给船舶操纵带来困难，使船舶难于维持或改变航向。

对安全性的影响

激烈的摇荡运动有可能造成船舶某些部件(如主机、螺旋桨、舵及导航设备等)的损坏，使船失去控制而造成惨重后果。

此外，大角度横摇可能使舱室进水，货物移动，因而造成海难事件的发生。

总之，船舶的摇荡运动会带来严重的后果，对于我们来说，寻求减缓摇荡的方法以及研究如何消除摇荡带来的不良后果，是一个十分重要的课题。

减摇装置

为了减少船舶的摇荡，除了在装载和操纵方面采取措施以外，在船舶设计与建造中，都装设必要的减摇装置。目前采用的减摇装置有下列几种。

舭龙骨

舭龙骨板是装设在舭部外侧、沿着水流方向的一块长条板，如图1中(a)所示。舭龙骨的作用是减小船舶横摇。由于减摇效果较好，制造简单，几乎所有的船舶均装设有舭龙骨。

舭龙骨板的长度为船长的1/4～1/3，宽度为200～600 mm(大型船更大些)，近似垂直于舭部列板，其外缘不超出船的半宽线与船底基线所围的范围，以免受到码头和海底等碰损。在结构形式上，舭龙骨有连续式的和间断式的两种结构。连续式结构简单，适用于航速不很高的船。间断式结构适用于高速船，其优点是对船舶的航行阻力较小，而对横摇阻力较大。为了防止舭龙骨损坏时使船体外板受损，舭龙骨一般不直接焊接在舭部外板上，而是用一块覆板将两者连接起来。

舭龙骨虽然装设在船中部很长的一段范围内，但在结构上它不参与船舶的总纵弯曲，仅承受船舶横摇时的水动压力。

图1中(b)是一艘船装设舭龙骨和无舭龙骨时的横摇角θ曲线，由图1中(b)可明显看出舭龙骨的减摇效果，而且船在航行时舭龙骨的减摇效果更好一些。

减摇鳍

减摇鳍，一般是一个长约为3.0 m、宽为1.5 m的长方体，剖面为机翼型，安装在船中央附近两舷的舭部。在船内设置操纵机构，根据需要可将减摇鳍收进船内或伸出舷外。并且可调整机翼剖面相对于水流的攻角，使两舷的减摇鳍所产生的升力形成一个阻碍船舶横摇的力偶矩，如图2中(a)所示，并使力偶矩方向的改变与船舶横摇同步，这样可有效地减小船舶横摇。因减摇鳍需配备有自动操纵系统，造价高。目前只有在大型豪华客船上或军舰上才设置。

减摇水舱

如图2中(b)所示，在船内横向设置“U”形水舱，当船在横摇时，使水舱的水位移动与船的横摇之间有一个相位差。这样，水的重力所形成的力矩可减小船舶的横摇。

上述U形减摇水舱内的水与舷外水不连通时，则称闭式减摇水舱。若减摇水舱内的水与舷外水相通时，称开式减摇水舱。如水舱内的水左右舷流动是可以控制的，称为主动式减摇水舱；而不能控制水的流动的，称为被动式减摇水舱。

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