船舶减摇水舱的发展现状及发展趋势

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【摘 要】船舶减摇水舱是船舶减摇装置之一，具有较好的有效性和经济性。本文介绍了减摇水舱的发展现状，并对其发展趋势作出了相关预测。

【关键词】船舶；减摇水舱；发展现状；发展趋势

0 概述

船舶在海上航行时会受到海风、海浪等的影响，在其作用下会产生剧烈的横摇及横荡运动，这会给船舶的航行安全带来威胁，同时也会给乘客造成不适的感觉，所以如何减小船舶航行过程中的摇摆就成为一个十分有意义的研究课题。减摇水舱是减小船舶横摇的重要减摇装置之一，尤其是在低航速和零航速时，常规的减摇装置如减摇鳍难以发挥作用，采用减摇水舱造价低廉，可以有效解决船舶低航速航行时的耐波性问题，达到明显的减摇效果。减摇水舱在国外应用比较广泛。我国的一些院所也展开过这方面的研究，但鲜有成熟产品。随着对船舶及舰艇耐波形要求的日益提高，开发经济、有效的减摇装置势在必行，减摇水舱无疑是最合适的减摇装置之一。

1 减摇水舱的发展现状

自从1911年佛拉姆成功推出被动U型水舱以来，这种减摇装置已经有100多年的发展历史，目前已经有各种减摇水舱应用到几千艘各类船舶[1]。减摇水舱最大的优点是其减摇效果跟航速没有直接关系，可以在任何航速下减摇。对被动水舱而言，还具有功率小，成本低等优点。减摇水舱也有多种，其中应用最多的是可控式U型被动减摇水舱。美国Flume Stabilization Systems公司已为超过1500条船提供了被动减摇水舱，Intering公司提供了大约600套，Rolls-Royces公司270多套，日本的STABILO公司大约为200套，日本JFE公司约130套（不包括军船）。上海船舶设备研究所研制出国内减摇水舱前年刚刚投入市场，就已经承接了数条船的订单。减摇水舱存在减摇效率相对较低、占用空间大、低频扰动下易增摇等缺点，一定程度上限制了其发展。

减摇水舱，主要是可控被动U形减摇水舱应用时间长，技术相对较为成熟，加上成本低、功率非常小等优势，得到了普遍应用，是除减摇鳍以外应用最多的减摇装置。最近一二十年国外对减摇水舱的研究和试验相当深入，研究的重点主要侧重于研究减摇水舱的控制算法及水舱功能的拓展。另外，国外一直都未放弃过主动式减摇水舱的研究。

1）减摇水舱控制技术提高

随着控制理论和计算机计算能力的发展，人们已逐渐掌握了减摇水舱的非线性模型建立方法，提出了各种不同的水舱控制策略，运用先进的非线性控制算法，弥补减摇水舱的响应速度较慢的不足，提高了减摇水舱不同浪向和海况下的适应能力及减摇效果。

2）减摇水舱功能拓展

其中最引人注目的一项功能拓展减摇水舱可通过额外并不复杂的改造而具有抗横倾功能，甚至主动生摇。这种功能码对需要在码头装载抗倾、以及需要破冰作业的船舶，实用性非常高。德国Intering公司新开发的多功能新型减摇水舱已经兼有减摇和抗倾功能。随着研究的深入，通过技术融合，减摇水舱最终可以形成一个船舶姿态综合测量与控制系统。

3）控制水舱周期、相位的调节

德国 Intering公司的可控式被动减摇水舱采用气阀控制，通过气阀的开关动作来调节每个周期内舱内水的振荡相位。日本JFE公司和STABILO公司则均把减摇水舱分为固定周期类和周期可调类，从工作原理上讲，这两者都接近于纯被动减摇水舱。上海船舶设备研究所从2007年重点研究了减摇水舱的周期相位调节问题，推出的型号为ART704-A/W的可控被动减摇水舱，采用水阀调节水舱的自摇周期，采用气阀调节舱内水的振荡相位，在一定程度上提高了减摇效果[2]。

2 减摇水舱的发展趋势

1）结构更加简单集成，设备成本更低，船上安装更加方便

诸多新型减摇水舱装置的出现，将使得今后减摇装置比当前的产品更加简单，设备更加集成，在船上安装将会变得更加快捷方便，安装难度大大降低，并使得设备占舱空间和设备重量进一步减小，设备的材料成本、制造成本、安装成本、维护维修成本大幅降低。

2）设备噪声更低，航行阻力更小，性能更加可靠

液压驱动的低噪声设计甚至电驱的应用，将会使设备的噪声显著降低，更加符合人类对舒适度的要求，符合军舰声隐身要求。而具有良好流体动力性能的新型鳍翼的应用，除了降低水下噪声以外，还降低了流体阻力。随着可靠性理论在船舶减摇装置上的成功应用，设备的可靠性也达到了前所未有的水平。

3）控制系统更加智能，减摇效果更好

未来的减摇水舱装置，将一改目前的减摇装置减摇效果受波浪和船舶参数的变化影响的现状，变得更加智能，能够自动识别外界参数的变化并作出调整，始终保持最佳的减摇效果，且对于各种故障均能作出准确详细的指示，甚至能够在一定程度上进行自我恢复。

【参考文献】

[1]董美华，马汝建，赵东.船舶减摇技术研究进展[J].济南大学学报：自然科学版，2008，22（2）：183-187.

[2]Christian Holder， Tristan PereZ. A Lagrangian approach to nonlinear modeling of anti-roll tanks on the development of ship anti-roll tanks[J]. Ocean Engineering， 2011，38：341-359.