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一艘行驶在南极洲海域的军舰,在海浪的推动下猛烈起伏左右摇晃,一个大浪打来,甲板瞬间被海水淹没,直到好几秒后,才逐渐褪去。
轮船在巨浪中为什么不会翻呢?它是靠什么来保持稳定的?
轮船不翻的原因?
虽然大多数轮船看起来都是“头重脚轻”,但实际上,为了保持稳定,大型轮船在建造时,都会将较重的部件,例如发动机、曲轴等安装在船舱水线以下;
这样整条船的重心位于水面以下,能有效减少在遭遇风浪时的重心不稳。
不过轮船不翻还关乎一个浮心,也就是船在水下部分产生的浮力的中心。
当船在静止状态下,重心与浮心处在一条垂直线上,但当船左右摇晃时,浮心会随着船体排水体积的变化,随时移动位置;
B是浮心、G是重心
这时不变的重心与浮心会形成两个相反的力,综合下来就产生了扭力,在这个力的帮助下,船体就能从倾斜的状态扭回来;
所以只要轮船的倾斜幅度不大,能让浮心始终在重心之下,船就不会侧翻。
邮轮内部零散物件较多
可对于那些客轮、货轮来说,船不翻只能保证最基本的安全问题,如何保持稳定,不让船体产生太大的摇晃才是关键。
轮船如何保持稳定不晃?
让我们把目光移到船底,在这里能看到,船的两侧各设置有一条窄长的突起,名叫舭龙骨。
蓝色圈内的舭龙骨
当船在海浪中左右摇晃时,海水从两侧的突起上下流过,会形成一定的涡流,从而帮助抵消掉一部分晃动的力;
但它只能对付一些小的风浪,当海浪较大时,舭龙骨附近的减摇鳍,利用它更宽的扇面,可以产生更多的阻力,也能减少船的摇晃。
减摇水舱
除此之外,有的轮船还会在船底设置压载水舱,通过其中装载的水流,来形成一个与风浪相反的力,从而平衡船体。
当然要达到这个效果,水舱的水量不可小觑。
例如极端情况下,一条30万吨的油轮,光压载水就能吸进去10万吨。
大船、小船对比
不过这些设置对于小型船只来说较为高端,毕竟十万吨的水舱,光重量都是小船的十几倍。
小船遇到风浪,该如何保持平稳?
Seekeeper公司的减摇陀螺
船用减摇陀螺仪是个非常有用的方法,它利用一个内部真空且在高速旋转的转子,来产生与船体摇摆方向相反的作用力矩。
和普通船只一起进行测试,安装有陀螺仪的轮船,在海浪中几乎纹丝不动,与旁边大幅度摇晃的船只形成鲜明对比。
参考资料:
海上风大浪急,船为什么不翻也不晃?船体有玄机——科学信仰
军舰在海上经常遇到大风大浪,但他们从不翻船,靠什么保持平衡?——百年磨一剑
军舰远航时再大的风浪都不翻船,到底靠什么保持平衡呢?——科趣视线
船舶是如何在狂风巨浪的海洋中保持平衡的?——听涛小主
矶怃科技研发了一款陀螺减摇器,实现船舶零动力场景下减摇——林开浩
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快照生成时间:2023-08-29 15:45:04
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