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文档简介
第三章船舶航行性能学习目标
知识目标
1.能理解船舶航海性能的含义;
2.能理解船舶主尺度比对船舶性能的影响;
3.能简单叙述船舶的浮性、稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性所包含的主要内容。能力目标
1.能读懂船舶载重线标志;2.能描述船舶稳性的意义;3.能描述船舶操纵性的含义第一节概述
各种船舶从事运输生产或执行特定任务时,经常航行于汹涛骇浪的海洋或急流险滩的江河里,它们之所以能顺利地完成预定的任务,在于船舶本身具有一些特定的性能,我们称之为船舶航海性能或航行性能。它包括:(l)浮性―在一定的装载情况下,船舶在水中具有正常浮态漂浮的能力。(2)稳性―船舶在外力(或外力矩)的作用下偏离原平衡位置时,当外力(矩)消除后船舶回复到原平衡位置的能力。(3)抗沉性―当船舶破舱淹水后保持浮性和稳性不致沉没和倾彼的能力。(4)快速性―船舶主机功率一定时所能达到最高航速或者在一定的航速要求下船舶消耗最小功率的性能。(5)耐波性―船舶在波浪里具有缓和的摇摆性能。(6)操纵性―船舶保持航向和改变航向的能力。船舶的航行性能与其主尺度比和船型系数密切相关(l)L/B―-此值对船舶的快速性有较大影响,一般说来,L/B越大,表示船越瘦长,其在水中航行时的阻力就越小。高速船L/B值比低速船高。
(2)B/T--此值影响船舶稳性,此比值越大,其初稳性越好。
(3)D/T―-此值影响船舶的大倾角稳性和抗沉性,比值越大,干舷就越大,船舶就具有更多的储备浮力及更强的回复到原平衡位置的能力,抗沉性和大倾角稳性就优良。
(4)L/T--与船舶的操纵性有密切关系。通常认为,比值大,船舶保持航向稳定的能力强,航向稳定性好;比值小,则变化航向的能力强,船舶的回转性和应舵性能好。(5)L/D--该值关系到船体的结构强度,此值超过某个限度时,对船体的强度不利。此外,水线面系数Cw,主要影响船舶的稳性,对快速性也有某些影响;纵向棱形系数Cp与船舶的快速性有相当密切的关系。第二节船舶吨位和水尺图船舶吨位是用来表示船舶的大小和运输能力的,它分为容积吨位和重量吨位两种。一、容积吨位容积吨位是以容积来表示船舶的大小。国际间统一以每2.83m,(或100立方英尺)作为一个容积吨位。
容积吨位又可分为总吨位和净吨位两种。
1、总吨位
凡船上四面封闭的空间减去驾驶室、双层底、公共用的舱室等所占去的容积,如以立方米为单位则除以2.83,如以立方英尺为单位则除以100,所得的结果即为该船的总吨位。总吨位的用途为:
(l)表明船舶大小及作为一国或一船公司拥有船舶的数量;
(2)计算造船费用、船舶保险费用;
(3)作为海事赔偿费计算之基准等。
2.净吨位
从总吨位中减去不能运送客货的吨位(如机舱、锅炉舱、船员舱室等),即为净吨位。净吨位是作为实际营运使用的吨位。
净吨位的用途为:
(1)计算各种税收的基准;
(2)计算停泊及拖带等费用;
(3)计算过运河的费用等。
在船舶登记及丈量证书内,都明确地记载总吨位和净吨位。
二、重量吨位它是以重量的大小来表示船舶的运输能力的,以“吨”计算。
常用的重量吨位有排水量和载重量两种。
1.排水量排水量是指船舶所排开同体积水的重量,即整个船的重量。它因载货的多少而不同,故排水量又分为:
(1)空船排水量:是指船舶出厂时空船的排水量,它包括船体、机器、锅炉、设备、船员及行李等的重量。
(2)满载排水量:是指船舶满载时,即吃水达到某一规定载重线时的排水量,它包括空船排水量、燃料、淡水、货物及船舶常数的总重量。
(3)实际排水量:只装一部分货物时的排水量。2.载重量
(l)总载重量:船舶根据载重线标志规定,所能装载最大限度的重量,即:
总载重量=满载排水量-空船排水量
=货物重量+燃料、淡水和供应品的重量+船舶常数
(2)净载重量:表示船舶所能装载最大限度的货物重量,即:
净载重量=总载重量-燃料、淡水及其他供应品的重量-船舶常数载重量是判断船舶生产能力的主要指标之一。对船员来说,合理的计算每一个航次的燃料、淡水和物料储存量,减少不必要的储藏物品和货舱脚底,就能增加载重量。三、水尺图
表示吃水的标记叫做水尺。它刻画在首和尾左右两侧的船壳板上(大船还在船中的左右舷标明水尺)。我们一看水尺就知道船底离开水面的距离。水尺标注目前通用的有公制和英制两种,一般以阿拉伯字和罗马字表示。
如以公制标记时,每个数字高10cm,字与字的间隔也是10cm。英制的写法是每字高6英尺,间隔也是6英尺。
读取吃水时,看水面与字相切的位置。例如水面刚在“0.4”字体的下边缘时,则吃水是0.4m,当水面淹没“0.4”字体的一半时,则吃水是0.45m,当水面刚淹没“0.4”字体的上边缘时,则吃水是0.5m。图3-1水尺图第三节浮性船舶在一定装载情况下漂浮于水面一定平衡位置的能力就是浮性。
当船舶浮于一定水平位置时,首先受到地球引力的作用,这就是重力P,它的方向是垂直向下的,作用点通过船的重心。其次,船体浸水表面的每一部分都受到水的压力,如图3-2所示。这些压力都是垂直于船体表面的,其大小和深度成正比。从图中可以看出,水压力的水平分力互相抵消,垂直分力则形成一个垂直向上的合力,此合力就是支持船舶漂浮于水面一定位置的浮力。根据阿基米德定律,物体在水中所受到的浮力大小等于物体所排开水的重量。因此,船舶所受到的浮力就等于船舶所排开水的重量(通常称为排水量)浮力垂直向上,作用于排水体积的形心C点,称C点为浮心。综上所述,船舶漂浮于水面一定位置时,它受两个作用力:一个是作用于重心点并垂直向下的重力P;另一个是作用于浮心C而垂直向上的浮力。船舶漂浮于水面一定位置既不下沉也不上浮就表示它处在了平衡状态。很显然,它必然是:(1)重力P和浮力二的大小相等,方向相反。(2)重心和浮心C在同一垂直线上。当船内载重减少时,重力小于浮力,船舶必然上浮,待浮力减小到与重力重新相等时,达到新的平衡。当船内载重增加时,重力大于浮力,船舶必然下沉,使船舶的排水体积增加,船的浮力也就随之加大,直到浮力和重力相等达到新的平衡为止。
船舶在风浪中航行,由于受到的水压力随波浪的变化而改变,所以船舶在静水面上浮力和重力之间的平衡状态常被破坏,迫使船舶始终处在不停的上浮和下沉运动中。为确保航行安全起见,船舶除在设计水线以下需要足够的排水体积以提供足够的浮力之外,在水线以上还必须有相当的水密体积,这一部分水密体积可以保证船舶继续下沉时提供更大的浮力,通常我们称这部分水密体积能提供的浮力为储备浮力。
储备浮力通常以干舷来表示。干舷大,表示船舶的储备浮力也大,当然干舷还同船体强度有关,干舷越大,强度越好。为了确保船舶安全,船舶就必须具有最起码的干舷值,这是最低要求。对于每一艘船舶所必须具有的最小干舷值,国际上和我国都有明确的规定。我国在《海船载重线规范》和《长江钢质船舶载重线规范》中,对航行于不同区域的各类船舶都有相应的明文规定。验船部门还规定,为便于监督,每艘船必须在舷侧船中勘绘船舶载重线标志。它标明了该船在不同区域、不同季节中航行时所允许的最大吃水线。为中华人民共和国(以拼音字母Z代表)船舶检验局(以拼音字母C代表)所规定的国际航行船舶载重线标志,为航行于长江内河船舶的载重线标志。
在不同的季节和海域,海上风浪情况不同,允许具有不同的干舷。通常在夏季,在热带海域因风浪较小,干舷可相应地减小;而在冬季,特别是在北大西洋冬季,因风浪较大,要求有较大的干舷。海船航行到淡水区域,由于淡水的密度比海水小,在同样载重情况下,其排水体积和吃水都相应地有所增加,所以允许干舷可相应地减少。
若船舶的实际吃水超过了规定的载重线,则表明该船已处于超载情况,其结果使储备浮力减小,损害了航行安全,港务监督机构将不准其出港。
第四节稳性如上所述,船舶漂浮于水面某一水平位t时受两个作用力,即重力和浮力,其大小相等方向相反,作用点重心和浮心在同一条垂直线上,这时船舶处于一种平衡位置,我们称之为正浮。但是,这种平衡状态是相对的,不是绝对的,因在航行中经常遇到风、浪等各种外力的干扰作用而被破坏。船舶在受到外力或者外力矩的作用下发生倾斜,当外力或外力矩消除后,该船能否回复到原先的平衡位置,这就是我们所研究的船舶稳性问题。下面以船舶在横方向受到外力作用而发生横倾为例。船舶因受外力作用发生横倾时,船舶排水体积的形状就会改变,这一体积的形心--浮心的位置也随之发生变化,由图3-5可见,浮心C从正浮时的位置向倾斜的一舷移动。此时,重力P和浮力方向相反,而它们的作用点不再在一条垂线上,这两个大小相等方向相反而作用点不在一条垂直线上的力就构成了一个力矩,我们称这力矩为回复力矩。图3-5中所示的回复力矩的方向与船舶横倾方向相反,起着抵抗外加的使船倾侧的力矩作用,它力图使船舶回复到原来的正浮位置。如重力和浮力作用线之间的垂直距离是GK很显然.这回复力矩的值是随着倾侧过程而逐渐增大的。若外力矩不是突加在船上,亦即船舶的横倾是很缓慢的,则在回复力矩的数值增大到与外力矩相等时,船舶就停止横倾。而此时若外力矩消除了,船舶就在只有回复力矩这一个力矩的作用下回复到原先的正浮位置。在倾侧角度不大,如小于10度~15度时,倾斜前后浮力作用线的交点M可认为是固定不变的,我们把这一点称之为稳心,船舶横倾时就是横稳心。在某个排水量状态,关系到船舶回到原平衡位置能力的回复力矩的大小与GM的数值有密切关系,GM越大,则船舶抵抗倾侧的能力越强,亦即船舶的稳性就好,所以通常把GM数值作为衡量船舶稳性的标志之一。而GM值实际上就是稳心在重心以上的高度,我们习惯称之为初横稳性高度,常以h来表示。由此可见,在某排水量状态时的船舶,横稳心M点是一定的,若重心越低,则初横稳性高度h就越大,船舶抗沉倾侧的能力就强,稳性就好。
很明显,若船体形状太窄,致使点M离基线较低,而重心G又较高,再加上航运过程中配载不注意,有可能出现下述两种情况:
(1)如图3-6所示,重心在稳心M之上,当船舶受外力矩作用而横倾时,浮力与重力所构成的回复力矩的方向与外力矩的方向相同,即回复力矩为负值,或者初稳性高度h是负值,加剧船舶的倾侧。这种船的稳性属极差之列。
(2)如图3-7所示,重心和稳心M重合,初稳性高度h为零,回复力矩也等于零。这种船舶倾斜任一小角度之后都可以达到平衡,即所谓随遇平衡。由于没有回复到原正浮位置的能力,故也属稳性甚差之列。上述两种情况是设计、建筑和使用过程中所不允许的。为确保安全,《海船稳性规范》中有明确的要求:一切海船经过自由液面修正后的初稳性高度不得小于0.15~0.20m;《长江船舶稳性规范》中对内河船舶的最小初稳性高度也有具体的计算公式来规定。
为保证船舶具有足够的稳性,我们可以采用各种办法,但不外乎是降低重心和提高稳心。(l)降低重心:应使设备和载重尽量布置在较低的位置,上层建筑不能过于庞大,且宜采用较轻的材料。有时为降低重心可在舱底加设压载物。船舶常设双层底的目的之一是,装载压载水,以降低重心。降低重心是改善船舶稳性的最根本措施。
(2)提高横稳心:稳心M点距基线的高度主要受船宽吃水比B/T和水线面系数C,的影响,为保证船舶具有足够的稳性,在设计之初就必须予以充分的注意。当船舶建成后,船舶主要尺度及船型系数已定,横稳心M点也难以变动了。
然而,必须注意的是船舶是集各种性能的工程建筑物,在保证初稳性的同时,也要兼顾其他性能,即稳心不能太高,亦即GM值不能过分地大,否则船舶将像玩具不倒翁那样,剧烈摇摆。最后应当指出的是,上述分析是限于小角度倾斜而言的,式(3-4)也称之为初稳性方程。但是,实际上船舶常会产生较大角度的倾侧,且因外力矩是突加上去的,船舶的倾侧过程还具有动能,在较大角度倾侧时,船体水下的形状、干舷以及上层建筑的形式对船舶的回复力矩都有很大影响,这时就不能用h来表征船舶的稳性了,而必须用船舶在各个倾角时回复力矩或回复力矩所做的功来表征。各类船舶满载时的初稳性高度值,大致如表3-1所列,表中B为船宽。第五节抗沉性
1912年4月10日,英国大西洋邮船“泰坦尼克(Titanic)”号新建落成并开始第一次航行。航行的第四天夜晚,在纽芬兰岛附近与冰山相撞。只有10S的接触,冰山就把船壳撕裂了100m长的破洞,船首部的5个舱淹水,使船首部先下沉。与冰山相撞2小时后,船桥开始没人水中,只有船尾部的船舱还露在水面上,闪烁着眩目的灯光。此后全船被黑暗所笼罩,接着爆发了震耳欲聋的响声,锅炉发生爆炸,不久全船沉没在冰海之中。由于救生艇只能容纳乘员的半数,全船2500多乘员中有1320人死于非命。这一严重的海难事件使全世界的航运界大为震惊。
在这一事件的直接影响下,各主要航海国家代表1914年集会于英国伦敦,于l月24日签订了《国际海上人命安全公约》,但因第一次世界大战的爆发而未付诸实行。之后,于1929年、1948年和1960年又召开了第二、三、四次国际海上人命安全会议,签订和修改了《国际海上人命安全公约》。公约对于航行于公海的船舶提出了关于船舶救生设备、无线电通信设备和助航设备的基本要求,还特别规定了船舶的抗沉性要求。
所谓船舶的抗沉性,就是船舶在破舱并淹水后仍能保持一定的浮性和稳性,不致沉没和倾覆的能力。
船体破损,海水进人船舱,船身即下沉。为不使船舶沉没,其下沉应不超过一定的限度.这就要对舱的长度有所限制。
在《国际海上人命安全公约》和我国的《海船抗沉性规范》中,对于客船的舱壁位置、船体结构、开口处的封闭装置以及排水设置等都作了详细的规定,对于船舶抗沉性的衡准也提出了具体的方法和标准。规范还规定,民用船舶任何一舱破洞并淹水后,船舶下沉的极限是舱壁甲板顶面的边线以下76mm。也就是说,船舶在破舱淹水后至少要有76mm的剩余干舷。在船舶侧视图L,舱壁甲板线以下76mm处的一条与甲板边线相平行的曲线称为安全限界线,简称为限界线,如图3-8所示。限界线上各点的切线即表示所允许的最高破舱淹水后船舶的吃水水线,称之为极限海损水线。为了保证船舶在破舱后的水线不超过限界线,对舱的长度自然要加以必要的限制。船舱的最大许可长度,表示如此长度的舱破损淹水后,船舶的海损水线恰好与限界线相切。船舱在船长方向的位置不同,其最大许可长度自然不相同,即沿船长方向的可浸长度是不同的。因而,在船舶技术文件中就会有一表示该船舶沿船长方向最大许可长度数值的曲线,这曲线称之为可浸长度曲线,通常按船舶原理教程中阐述的方法通过计算确定。规范还对破舱淹水后船舶的初稳性有具体的要求。
当船舶一舱淹水后能满足上述诸要求时,称为一舱不沉制,两舱进水后能满足上述要求的称两舱不沉制,以次类推。海上客船至少应满足一舱不沉制要求。
改善抗沉性最有效的措施是增加船舶的储备浮力,通常可采取下述各种办法:(l)增加干舷。增大型深D或者在多层甲板船上将水密舱壁通到更高一层甲板。(2)减小吃水。当型深不变时,这与增加干舷有类似的效果。
(3)增加舷弧以及使横剖线外倾。
(4)使水下体积瘦削也可以认为是相对地增大了储备浮力。
(5)合理分舱,即合理地确定各水密舱壁的位置。
当然,为改善船舶的抗沉性而采取的措施有时会与船舶的使用要求或其他性能要求产生矛盾,设计人员必须针对具体船舶作具体分析,抓主要矛盾进行正确的处理。第六节快速性船舶快速性是船舶很重要的一个航行性能,它所研究的是船舶在一定排水量和航速要求下,寻求优良的船体型线和高效率的推进方式,使船舶主机消耗最小的功率。从另一角度来说,就是在一定的主机功率下,如何获得最大的航速。只有当船舶具有一定的快速性时,它才能完成所负担的运输或其他任务。所以,快速性具有很重要的经济意义。例如,目前的长江下游客货船的静水航速为23km/h,上游客货船为25km/h
,若能通过改进型线或提高推进效率,使航速达到31km/h
,则在不增加船只和不增加机器功率的情况下,增加运输能力50%,更不用说由于加快了人员、货物流通所带来的社会效益了,可见船舶的快速性是与国民经济的发展密切相关的。由快速性包含的内容可知它涉及到船舶阻力和推进两方面的问题。若设船舶的航速为以而v(m/s),此时之阻力为R(N),则阻力R在单位时间内消耗的功率为Rv,称之为有效功率。推船前进所需的功率由主机供给,主机发出的功率为Ps,通过减速装置、推力轴承及轴系等传送到推进器,冉由推进器进行转换,使船获得前进的功率,推进器发出推船前进之功率称为推功率。由于主机功率传递过程中存在损耗,因此推功率总是小于主机功率的。船的有效功率P。在推进系数中包含了减速箱效率、轴系传送效率和推进器本身在船后工作的效率。要使航速v高,或者主机功率尽可能地小,这就要降低船舶的阻力R和提高船舶的推进系数。在推进系数中前两部分是属机械性质的效率,而推进器本身的工作效率还与其所在的尾部型线,即水流状态有关。船舶快速性所要解决的问题就是降低船舶的阻力和提高推进器本身的效率。一、船舶阻力当船舶在水面匀速前进时,周围的水会出现三种现象:(l)水面兴起波浪。
(2)靠近船体表面有一薄层的水伴随船体前进,这一薄水层称之为边界层。(3)船尾后方留有尾流,其中往往产生有漩涡,见图3一10。
水本来是平静不动的,由于船的航行而产生了上述三种物理现象,很显然,水流的上述物理运动的能量必定是由船舶的运动所提供的,因而这种能量的消耗对船舶来说就构成了阻力。
球鼻首的研究在20世纪前期就开始了,但当时只限于在军舰和高速船舶中使用,五六十年代后已广泛运用到油船和散装货船上去了。例如我国自行设计制造的远洋干货船“风光”号,油船“大庆40”号和25000t散装货船“郑州”号上都采用了球鼻首。
球鼻首在发展过程中曾出现很多种形式,见图3-13(l)水滴型:这是采用得较早的一种形式。其横剖面呈水滴形状,因此而得名。该种形式的球彝首满载航行效果甚好,但压载时减阻效果较差,且在风浪中球鼻首易受波浪拍击,比较适合于航速较高的定期货船上。
(2)撞角型球鼻:球鼻前端呈尖角并仲出首部,尖角的端点约与压载水线相齐平,所以在压载航行时效果很好,但在满载时效果稍差。这种球鼻适用于丰满的油船、矿石船和散装货船上。
(3)圆筒型:该类球鼻首突出于船首柱之前,圆筒型横截面,半球型端部、筒体长度随船的肥瘦程度和航速高低而不同。这种球鼻首在压载时的效果比满载时好。
(4)s-v型:突出于首柱之前,在压载水线之上具有导弹形截面的球鼻首。侧投影轮廓呈S型,从正面看去,球鼻又呈V型,因而得名。这种球鼻在满载时效果显著,压载航行时效果也不差。此外,在风浪中遭受波浪拍击不严重,故此型目前应用最广。
一般说来,加装球鼻首可提高航速0.5kn左右。球鼻首还使浮力有所增加,同样尺度的船其载重量可以稍有增加,对于机舱在船尾的船,球鼻首可用来作调节船舶纵倾的压载水舱。但是球葬首也存在不足之处,例如在抛锚和起锚时,锚与球奔易发生撞击。球葬首船的操纵性能相对要受影响,靠离码头有些不便。
二、船舶推进
凡是能利用各种动力源并把它转换成推力推动船舶前进的,均可称为推进器,因而桨、篙、橹等都属船的推进器。帆能利用自然界的风力推进船舶,也是船的推进器。而当前最为普返采用的则是螺旋桨推进器。
螺旋桨由若干桨叶叶片(2~6叶)组成,桨叶固定在桨毂上,且扭转适当角度,各邻近叶片之间相隔的角度相等,如图3-15所示。当螺旋桨转动时,桨叶拨水向后,而自身则受到水流的反作用力,这反作用力就是推力,它通过桨轴和推力轴承传递至船体上推船前进:螺旋桨构造简单、造价低廉、使用方便、效率较高,因而是目前应用最广泛的推进器。根据不同船舶工作条件,在上述普通螺旋桨的基础上发展出另外一些船用推进器,主要的有:1.导管螺旋桨
在螺旋桨的外围套上一个纵剖面为机翼型或类似于机翼剖面的折角线型套筒。导管螺旋桨推进器可以提高重负荷螺旋桨的效率,其主要原因是导管内外部的压差产生一个附加推力以及能减少螺旋桨后水流的收缩,同时又能减少叶片本身在叶尖部分的效率损失;导管推进器又可分为固定式和转动式两种。前者称为定导管螺旋桨推进器,后者称为转动导管螺旋桨推进器转动导管是导管可绕垂直轴转动,能兼起舵的作用,增加使船同转的力矩.螺旋桨负荷过重时,采用导管推进器,其效率较普通螺旋桨高,因而它主要用于拖船、推船、拖网渔船等。2.可调螺距螺旋桨
它是一利用设置于桨毅中的操纵机构,能使桨叶绕垂直于桨轴的轴线转动,以改变扭转角
度(螺距角)的螺旋桨。由于桨叶的螺即可根据需要进行调节,因此在不同航行状态时,主机均能充分发挥其功率,但机构复杂、造价和维修费较高。这种推进器多数用于奖的负荷有较大变动的船舶。3.对转螺旋桨
对转螺旋桨又称双反桨。它由装在同一轴上两个以等速或不等速反向旋转的普通螺旋桨组成。单个的普通螺旋桨后之水流是旋转的,对螺旋桨来说就存在一个尾流旋转的能量损失,利用双反桨则可减少尾流旋转的损失并提高推进器本身的效率,但其机构复杂。4.串列螺旋桨
它是装在同一轴上以同速同向旋转的两个螺旋桨所组成的推进器。这种推进器多数使用在主机功率很大,但受吃水的限制,螺旋桨的直径受限制而效率很低的情况下。同时,利用前后两桨桨叶之间合适的角度差也可提高推进器本身的效率。
5.360”回转式螺旋推进器
这种推进器的特点是推进器可绕垂直轴作360度的旋转,通常它都带有导管,见图3-17。这种推进器因其能在水平面360”内任惫位置上发出推力,故使船舶能获得良好的操纵性,尤其突出的是它能使船舶后推的推力基本上和使船前进的推力相同。因而,这种推进器在一些拖船和港口工作船上使用很为适宜。其缺点是机构复杂,因主机轴与推进器轴之间不能直线相连接,必须经过两个90”转向呈“Z”型,故此种推进器又称Z型推进器。
6.直翼推进器
直翼推进器也称竖轴推进器或平旋轮推进器,由若干垂直的叶片(4-8片)组成。叶片在圆盘上等间距布置,圆盘与船体底部齐平,如图3-18所示。圆盘绕垂直轴在水平方向旋转,各叶片以适当的角度与水流相遇,因而产生推力。通过偏心装置可以调节叶片与水流的相遇角度.故能发出向前、后、左、右任何方向的推力。装有直翼推进器的船舶具有良好的操纵性能.且在船舶倒航时也不用主机反转。此外,直翼推进器的效率也比较高,约与普通螺旋桨相当。多数安装在操纵性要求良好的港口工作船上。由于结构复杂、造价昂贵、叶片的保护性差,因而这种推进器的推广就受到了限制。7.喷水推进器
它也是一种依靠水的反作用力推船前进的推进器。由布置在船体内的水泵装置和吸水、喷射管组成。喷口有在水上、水下和半水下几种型式。喷水推进器结构简单、工作可靠、船尾震动小,它还可使机器保持固定转速而通过水泵或喷管出口面积的变化进行速度控制。还可用喷水方向的变动进行回转和倒航,甚至可原地回转,故其操纵性良好。由于推进器在船体内部,因而具有良好的保护性。8.现代风帆
风帆是最古老的一种推进器,后被螺旋桨所取代。随着现代船舶的大型化和节能的重要性,风帆又重新被重视起来,不过现代使用的风帆和过去的已大不相同,它利用机翼原理配以计算机自动调整风帆迎风的最佳角度,以获得最大的推力,现代风帆在海洋船舶上作为一种辅助推进装置使用,据报道可节省主机功率10%~20%。这种船称作风帆助航节能船。第七节耐波性
船舶在波浪的作用或其他因素影响下会产生横摇、纵摇和升沉运动。通常在风浪中见到的摇摆,实际上是上述三种基本运动的叠加。过剧的摇摆能引起以下后果:(l)由于过剧的横摇和产生额外惯性力的结果,使固定不良的或散装的货物移动,可能迫使船舶过分倾斜而倾覆(2)由于纵摇和升沉运动产生的附加应力导致船体折断或局部损坏。(3)由于船舷或船舶首、尾淹没在波面下而使甲板浸水。(4)由于摇摆尤其是纵摇和升沉运动,不仅使阻力增加,而且使推进器的效率降低,导致航速严重下降,称为船舶失速。(5)引起乘员晕船,1作条件恶化。(6)由于横摇运动而影响机器设备及航海仪器的正常运转和使用。
耐波性就是指船舶在波浪上克服摇摆等运动的性能。摇摆及升沉运动越缓和,摆幅越小,船舶的耐波性能越佳。对于海船来说,耐波性是和稳性、操纵性、快速性同样重要的航行性能之一。而横摇是船舶耐波性的重要内容,具有良好耐波性的船舶,其横摇一定是缓和的,其摆幅也肯定是小的。横摇缓和的程度常以船舶的横摇周期来表示。所谓横摇周期是指完成一个全摇摆过程所需的时间,就是图3-1中船舶从原始正浮位置向左、右舷摆动到最大倾斜位置e
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