船舶在大海中是如何减轻摇晃的？

晕船是人与大海之间不可调节的“孽缘”，也是很多小伙伴谈船色变的原因。晕船现象出现的其中一个原因便是船舶在大海中航行时候摇晃导致的。随着人类社会的发展，人们一直致力于研究减缓船舶摇摆的措施，世界各国先后研究了近百种不同形式的减摇装置，让船舶的舒适性得到了很大的提高，今天就让我们来聊一聊世界上广泛采用的几种减轻摇晃的方法吧！

我们先来了解一下船舶在波浪中的运动形式，这种运动可以分为横摇、纵摇、垂荡、艏摇、横荡和纵荡六种形式。其中，垂荡、横荡、纵荡是沿轴向直线形式往复运动。纵摇、横摇、艏摇是绕轴转动形式运动。而实际情况当中，船舶在波浪中的运动往往是以上六种形式的随机组合，因此呈现出多种复杂的运动状态，这被称为“六自由度运动”。

我们知道船舶颠覆的原理是船舶的固有周期与波浪的周期相同或相近导致的。比如，船舶航行水域的波浪运动周期是6-8秒，那我们就跟这个固有周期岔开，固有周期控制在4秒以下10秒以上就可以了。想要改变船的固有周期，就得改变船舶的惯性力矩和复原力矩。而对于已经产生共振的船舶，我们只需要增大阻尼力，就可减少震荡，达到减轻摇晃的目的。因此，以下介绍的几种方法都是通过增加船舶横摇的阻尼力矩来实现的。

减摇鳍

这是人类利用仿生学为船舶设计的一项独特装置，就如同现实世界里鱼鳍对鱼儿在水中的作用一样。它是各种减摇装置中减摇效果最好的一种，效果最好的可达90%以上。它装于船中两舷舭部，剖面为机翼形，又称侧舵，通过操纵机构转动减摇鳍。减摇鳍构造主要包括机翼型的鳍(至少一对) 转鳍的液压传动装置和电气控制系统。船舶在航行中，当两鳍向相反方向偏转而具有相反的冲角时，水流就在两鳍片上产生一对反向升力，就会形成一个减摇力矩，减摇力矩等于或大于波浪作用于船的横摇力矩，就能有效地减轻船舶的横摇。

不过，常规减摇鳍有一个较大的缺点，鳍所产生的用来减摇的力矩跟航速平方成正比，所以在低速情况下减摇效果很差，零航速时甚至没有减摇效果。

舭龙骨

它是一种结构简单、应用最广的防摇、减摇装置。它装于船体舭部列板外侧，是沿船长方向并垂直于舭板安装的纵向构件，长度一般为船长的1/3～1/2，可以间断布置，其结构形式有单板和双板两种。舭龙骨在船横摇时扰动船体周围的流场,使船产生附加阻尼，通过增加横摇阻尼来达到减摇的目的。

好奇心强的小伙伴可能会问，为什么舭龙骨要安装在舭部而不是安装在船底或是舷侧呢？其实，早在百余年前，贝克等人曾在船的侧面、舭部和底部等处装舭龙骨进行试验，试验表明装在舭部的舭龙骨减摇效果最好，分析原因是舭部距船重心G最远；舭部曲率大，此处流速较大，因此提高了舭龙骨引起的阻尼力矩。

减摇水舱

1880年,英国海军在一艘早期潜艇上,为了减少潜艇在水面航行时的摇摆,装上了减摇水舱。这是一种被动式平面减摇水舱，由于占用空间大、噪声高等原因，后来被淘汰。后来由德国人进行改进发明了被动式U型减摇水舱。减摇水舱的原理和不倒翁很相似，当遇到过高的风浪时，就需要将大量的水注入位于船底部的压水舱。这样除了可以增加船只自身的重量，让风暴更难撼动船体本身，减小晃动幅度以外，还能够改变船只的重心，让船成为“不倒翁”，防止倾覆。

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。由于减摇鳍在低航速时减摇效果较差，而减摇水舱虽然减摇效果没有减摇鳍高，但减摇水舱的减摇效果跟航速大小没关系，如果能够将二者组合起来，按一定规则协调一起工作，则二者能够优劣互补，在全航速范围内实现完美的减摇效果。