大船侧面为什么要安装铁翅膀?解析减摇鳍工作原理,堪称晕船救星

注意看这艘巨型轮船两侧,伸出了两片像翅膀一样的铁皮,还能上下左右360度旋转伸缩。这其实是用于船体效果最好的减摇装置,叫做减摇鳍。
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“晕船”作为人与海洋间不可调节的“孽缘”,除了晕船药外,就要从轮船自身上下功夫。于是,减摇鳍就这样应运而生了。
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它的设计灵感来源于鱼鳍,因此,减摇鳍也被称为帮助船舶在狂风巨浪中保持平衡的“人造鱼翅”。
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它被安装在船中央两侧的舷舭部,剖面为机翼形。当水流经过减摇鳍时,通过操纵机构转动减摇鳍,使水流在上部产生作用力,从而形成减摇力矩,以此减少船体的横向摇晃。
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且航速越高,效果越好,因此常用于大型高速轮船上。
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通过这两艘船舶的对比来看,左侧是安装了减摇鳍的船舶,右侧是没有安装减摇鳍的船舶。很明显,在海浪的波动下右侧船舶摇晃的更加明显,而左侧船舶在减摇鳍前后的摇摆下保持着相对平衡。
那它究竟是怎样实现减摇的呢?
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减摇鳍是由水下受控液压翼组成,它与舭龙骨类似,而两者的主要区别则在于使用减摇鳍可以改变攻角。
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仔细观察减摇鳍的侧面轮廓,可以看到当它改变角度时,水流也会跟随着发生变化。例如减摇鳍向上转动,水流就会朝上产生巨大的力。
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向下转动,水流就会立即改变力的方向。同时,通过正确的陀螺仪控制,只需要旋转减摇鳍就可以抵消力了。
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不过它的优点这么突出,相对的缺点也就很明显了。那就是减摇鳍只能在船舶实际移动时才能起到作用,通常速度会在6节左右,因为它们需要水在周围流动。
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其实除了减摇鳍外,对于稳定轮船来说还有一项黑科技设计,那就是Seakeeper陀螺减摇器。
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观察这两艘船只,左侧安装了陀螺减摇器,很明显摇晃的幅度要比右侧的小很多。根据实践得出,它可以在不受船只速度的影响下降低和消除海面95%的晃动。
那它又是怎么做到的呢?
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Seakeeper看起来就像是一个球体,被安装在船只后侧中间位置,在这个球体内部是一个大惯量高速转动的转子。当船只摇晃时,内部的扭矩会以高达9750rpm的速度旋转,以此来抵消船只的晃动。因此,它也被称为“海上阻尼器”。
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同理,将这种阻尼器应用在建筑物上,也能够起到耗减运动能量的作用。例如台北101大厦的这颗大铁球,千万别小看了它,它可是名副其实的镇楼神器。
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被安装在大厦88和92层之间,总重量达到了680吨,直径5.5米,能在6级以上大风的情况下减少大厦的晃动。