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  • 1 # 躺贏主要靠實力

    最簡單的辦法就是多體船雙體或三體

    只要重心落在浮體之間,船隻就是穩定的。

    但是因為船體結構強度等原因,多體船並不能造的很大,當今主流船隻都是單體船。

    那麼單體船怎麼保持平衡呢?

    設計師們發現了一個規律,艦艇形制完成後有兩個“心”,一個是浮心(浮力中心),另一個是重心(重量中心),只要浮心位置高於重心,那麼艦艇在水中就是穩定的,即使有傾斜,也會自動產生扶正的力矩。

    船身船舷的外飄越大,艦艇傾斜時候,隨著傾斜角度增大傾斜一側的浮力提升越快,扶正力矩越打大。

    如果艦艇上層建築過於高大,沉重,那麼艦艇的重心就會高一些,船體設計不變的情況下,重心更接近於浮心,艦艇就會不穩定,更容易橫搖,大角度轉彎,船體傾斜更嚴重。波浪中更容易晃動,就是適航性差。

    如果船體儲備浮力足夠,就可以在底艙裝重物,或注水,以降低質心,增大質心和浮心的距離,增加船體穩定性----就是壓艙物了。下圖是壓艙水注入過程。

    當然,為了降低船體的橫搖,還有其他辦法,比如增加舭龍骨和減搖鰭。

    但最重要的還是浮心重心的位置關係。

    潛艇的平衡比睡眠船隻要複雜很多,因為潛艇是完全淹沒在水裡的,並且是在水下三維運動(相對於水面船隻只在平面上運動)。

    潛艇的平衡不但涉及到左右的橫搖,還涉及俯仰的縱向平衡,因此除了浮心高於重心之外,潛艇還要有更多的控制手段。一般潛艇上有除了主壓載水艙(透過注、排水實現潛艇的下潛和上浮)之外,為了更好的控制潛艇的姿態,還設有輔助壓載水艙,包括浮力調整水艙、縱傾平衡水艙、補重水艙和快潛水艙等,用於控制潛艇的浮沉和姿態(平衡的作用),為了向這些水艙注、排水,潛艇上還設有通海閥、通氣閥、傳動裝置、壓縮空氣系統、低壓氣吹排系統、應急吹排系統、潛浮操縱站等各種管道和裝置。此外,潛艇還有水面艦艇所沒有的俯仰舵面,包括有艇首升降舵或圍殼舵、艇尾升降舵等,可用於操控和維持潛艇在水中的姿態和平衡,比水面艦艇難度要大上很多。

    潛艇水艙和舵面示意

  • 2 # 薺菜糰子

    要保證船舶在水中橫向穩定,首先就要保證重心低穩心高。重心不必說了,大家都學過。穩心就稍微複雜一點,據百度定義:

    “船受外力作用(如風浪)而傾斜,當外力消失後能回覆到原位置的能力叫做船舶穩性。船在正浮時和微傾後兩位置的浮力作用線交點稱“穩心”。穩心M與船的重心G的距離稱“穩性高度”。通常穩性和穩心是指船橫向傾斜的穩牲和穩心。船的穩性高度大者,當傾斜小角度時恢復原位置的能力也大,所以可用穩性高度衡量船的穩性。如穩心在重心以下,穩性高度為負值,船略傾斜後不能回至原位置,稱“不穩定”。當傾斜角度大時,船的復原能力還與船型和幹舷大小有關,不全取決於正浮時的穩性高度。”

    不知題主能否理解這段話?既然懶得自己百度,估計未必理解……如果不理解這個穩心,就算了,你就記住重心要低就行了,古人也沒有穩心浮心的概念,樸素的經驗就是用壓艙物來降低重心,船底艙放置石頭等重物壓艙,就是降低重心。

    除了降低重心,船舶橫截面形狀也影響橫搖的穩性,方舭就比圓舭穩定,舭龍骨和減搖鰭也可以增加穩定性。圖二中央條狀物即舭龍骨,左右鰭狀物為減搖鰭,此圖中為主動式減搖鰭,可以由自動化系統主動控制,提高減搖效率。圖三是減搖鰭的原理示意,也適用於舭龍骨。

    另外這個重心穩心在大幅度搖擺時是會變化的,穩心過高還會導致橫搖週期變長,小船比如封閉救生艇可以這麼設計以保證在傾覆後自動扶正,大船則會讓上層建築裡的乘客不適。

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