橫傾

橫傾（heel），是船舶中橫剖面垂直於靜止水面，但是中縱剖面與鉛垂面成一橫傾角時的浮態，也即船舶自正浮位置向右舷或左舷傾斜使左右舷吃水不等的浮態。其大小以橫傾角表示，是船舶橫傾後中縱剖面與正浮時的中縱剖面的交角，即船橫傾後的水線面與正浮時的水線面的交角。通常向右舷傾斜為正，向左舷傾斜為負。船舶在各種使用情況下對橫傾角的大小都有一定的限制。

基本介紹

• 中文名：橫傾
• 外文名：heel
• 定義：船舶自正浮位置左右傾斜的浮態
• 表示：橫傾角
• 一級學科：船舶工程
• 二級學科：船舶原理

基本介紹

橫傾是艦體向一側傾斜斜的狀態。造成橫傾的原因主要是縱中剖面兩側積載不均或一側進水。橫傾後，艦體阻力增大，航速降低，舵面不再垂直於相對流向，轉船力矩減小，橫傾角越大，舵效越低。另外，橫傾後，兩側浸水面積不等，水動力合力作用點偏於一側，產生推艦艇向高舷一側偏轉的力矩；雙螺旋槳艦艇低舷一側的螺旋槳浸水深，效率高，推力略大於高舷螺旋槳，因此形成推力差，也產生向高舷偏轉的力矩。通常除方形艦首的特殊艦船在橫傾時，可能向低舷偏轉外，都有向高舷偏轉的現象。有橫傾的艦艇，在迴轉掉頭時，向舷高一側轉動比較靈活，迴轉直徑也較小。但總的來說，橫傾對艦艇操縱不利。

橫傾力矩

穩性的良好與否是舟艇的內在因素，它決定於舟艇的質量和重心位置及舟艇形狀，引起舟艇橫傾的橫傾力矩則是外在因素，其大小主要由外力對舟艇的作用來決定。橫傾力矩按其作用性質可分為靜力橫傾力矩和動力橫傾力矩。

靜力橫傾力矩

靜力橫傾力矩是指作用過程緩慢的橫傾力矩，如穩定風力作用，可用靜平衡條件來確定其橫傾角。

圖1

如圖1所示，舟艇受橫向穩定風力的作用作等速橫移。這時風力P_f與水對舟體的橫向阻力R相平衡，則風力橫傾力矩M_f為：

式中：z_P——風力作用點距基線高；

z_R——水阻力作用點距基線高，一般z_R取為：，T為滿載吃水。

橫向風力可按式(2)求得：

式中：P_f——橫向風力(N)；

A——承受風壓面積(m²)；

P——風壓強(Pa)，可按式(3)算出：

式中：ρ——空氣密度，取1.226kg/m³；

C_p——風壓係數，取1.25；

v——橫向穩定相對風速(m/s)，可按有關風力等級表確定。

動力橫傾力矩

動力橫傾力矩主要指突然作用在舟艇上的橫傾力矩，如橫向突風作用、拖索急牽產生的橫傾力矩，其橫傾角需用動平衡條件確定。

圖2

如舟艇在拖索橫向急牽的拖力P_t作用下(圖2)，開始時，舟艇尚無橫移速度，這時橫向水阻力R=0，而在舟艇重心G處存在慣性力F，故拖索急牽橫傾力矩M_t為：

式中：z_P——拖力作用點距基線高；

z_G——舟艇重心距基線高，可取z_G≈T。

確定拖索急牽拖力尚無確切數據，可用式（5）估算，即：

式中：P_t——拖索拖力（N）；

P_e——牽引舟艇主機功率（kW）；

160——拖力係數。

橫傾平衡系統

貨櫃船、火車渡船和特種船舶，在作業時應時時保持左右平衡。為此須設定橫傾平衡水艙，左右對稱。該艙一般設在中部，但從接管考慮，最好儘量靠近機艙。在左傾時將水從左艙泵至右艙，右傾時則相反。可以設定專用的橫傾平衡泵，也可用機艙內的主冷卻海水泵或其他排量較大的水泵兼用。橫傾平衡系統的控制方式大致有下列幾種：遙控四通閥控制；由4隻遙控閥控制；雙向泵控制等。控制箱一般設在貨物控制室或駕駛室。左右兩個平衡水艙都設有高液位報警和低液位報警，接至該控制箱。操作可以手動遙控操作，也可以是自動操作。手動操作時，操作人員根據傾斜儀指示，按動按鈕，將水從左(右)艙泵至右(左)艙。而自動控制時，傾斜儀的信號接入控制箱以控制水的流向。

四通閥控制系統

該系統用機艙內的泵，如主海水泵，作為橫傾平衡水泵，用一隻四通閥控制水的流向。四通閥有幾種形式，一種是圓柱形的閥芯上下移動的四通閥；還有一種是四通球閥，旋轉90°就可以改變水的流向，轉動到45°位置為停止位置。閥的控制一般為電動或氣動。如船上有適用的液壓源也可採用液動。圖3所示為該系統的典型原理圖。

圖3

4個遙控閥的控制系統

本系統實質是用4個遙控閥代替一隻四通閥。四通閥外形尺寸比較大，價格貴，所以設計時可用4隻普通的遙控蝶閥代替四通閥，如圖4所示。當V1和V3打開時，水從右艙泵至左艙；當V2和V4打開時水從左艙泵至右艙。

圖4

雙向泵控制系統

本系統需設定一台雙向的水泵，一般為軸流泵，所以總的說來比上面所述兩種系統費用要貴一些。但很明顯，其管路極為簡單。如有可能，該泵還可設定在兩個貨艙之問的空艙內，管路不必接到機艙。控制也最簡單，只要改變泵的轉向，即可改變水的流動方向。這種系統適用於中小型貨櫃船，泵的排量一般為300m³/h～350m³/h，壓力為0.2MPa，管徑為200mm。圖5所示為其原理圖。

圖5