压载水舱——
海上航行的“压舱石”
当航行中的船舶遇到恶劣天气时,船体会发生剧烈摇摆,随着压舱水的注入,船体逐渐恢复平稳。其中,压载水舱对船舶安全航行起到至关重要的作用。
压载水舱,顾名思义是放置压载水的船舱,分布在双层底舱、首尖舱、尾尖舱、舷侧边舱和深水舱等位置。向压载水舱内部注入海水,可以调整船舶的重心位置、浮态和稳性。
船舶起航前,会将货物、燃料和食物分门别类地存放在相应舱室内,这些物品的重量要经过严格称量,摆放位置也非常讲究,才能确保船舶安全航行。航行过程中,随着物品不断消耗,船舶重量减轻、重心升高,导致船体不稳定,极其容易发生倾覆。
为了及时调整因重心变化给船舶航行带来的影响,船舶工程师设计出压载水舱。当左舷货舱卸货过多时,左舷失去压载,船舶会发生右倾,这时要向左舷侧边舱注入压载水,以保持船舶平稳。
而船舶平稳并不是完全水平,有可能会“头重脚轻”,也有可能会“头轻脚重”,这两种现象称之为船舶浮态。
船舶浮态分为正浮、纵倾、横倾等状态。为保持螺旋桨具备一定水深,提高螺旋桨工作效率,适度尾倾反而有利于船舶航行。通过调节压载水舱内的压载水,改变船舶浮态,可确保船舶安全高速航行。
此外,压载水舱还有一个独特的功能——让船“晃”起来。破冰船压载水舱的作用是使船舶摇晃,利用大功率水泵快速调节船艏和船艉两端的压载水,实现高低运动,进而切断海面上的冰层,进行破冰作业。
球鼻艏——
船艏上长出“大鼻子”
细心观察,你会发现,大多数船舶的船艏水线以下位置常会凸起一个圆形球状物,外观像人的鼻子,故称为球鼻艏。
不同类型船舶,球鼻艏的形状也不尽相同。选择一款适合的球鼻艏,减阻效果会大大提升。那么,球鼻艏分为哪些种类呢?
第一种是撞角型球鼻艏。对于航速较高的船舶,船艏在海面会形成较大波浪,产生的波系使船舶兴波阻力大大增加。而安装撞角型球鼻艏后,船艏形成的波浪可以与船体自身产生的波系相互干扰,达到降低波高、减小兴波阻力的效果。
第二种是水滴型球鼻艏。船艏和船艉是有线性变化的,船艏至船体无线性变化的部分为进流段,进流段处切线形成的夹角称为进流角。对于航速低的船舶,安装水滴型球鼻艏后,能够减小水线的进流角,使船舶更加轻松地劈开波浪,减小阻力。
第三种是直立型球鼻艏。直立型球鼻艏的特点是艏轮廓线直立无凸起。其作用是通过拉长船舶的水线面,减小进流角,避免由于水线面与船底的距离不一引起的增阻现象。
此外,球鼻艏还有圆筒形、柱形、菱形和鱼雷形等多种形状。近年来,随着科技快速发展,工程师还研制出钛合金球鼻艏,具有强度高、刚性好、内部噪声低等诸多优点,成为未来船舶发展的一大趋势。
(高 阳、周 丹、高渝京)