﻿ 海洋核动力平台减摇方式研究
 舰船科学技术  2018, Vol. 40 Issue (8): 71-75 PDF

Research on stabilizer of marine nuclear power plant
HAN Bing, ZHANG Nai-liang, GUO Jian, GUO Xiang
Wuhan Second Ship Design and Research Institute, Wuhan 430064, China
Abstract: The first marine nuclear power plant in China is a representative non-self-propelled ship, the problem of this kind of ship's stabilizer has always been plaguing the shipbuilding industry, what's more, owing to containing nuclear-powered machinery, the requirement of stabilizer is more sharp. This paper study the stabilizer of Marine Nuclear Power Plant which rely on the actual design of it, demonstrating the requirement of stabilizer by analyzing the operation environment and athletic performance of marine nuclear power plant, then screening the stabilizer which rely on the characteristic of it, what's more, this paper designed and demonstrated the Anti-roll Tank and Anti-roll Gyro plan specially, finally controlling the range of roll in the reasonable rang under the design sea condition, which provides a way to solve this kind of problem.
Key words: marine nuclear power plant     non-self-propelled ship     anti-roll tank     anti-roll gyro
0 引　言

1 海洋核动力平台运行环境及运动性能

1.1 海洋核动力平台运行环境分析

 图 1 渤海海域波浪全年统计数据 Fig. 1 The wave′s annual statistics of Bohai sea

1.2 海洋核动力平台运动性能分析

 图 2 海洋核动力平台耐波性数值预报效果图 Fig. 2 The rendering of wave resistance′s numerical prediction of marine nuclear power plant

1.3 人员设备对海洋核动力平台摇摆的要求 1.3.1 人员对海洋核动力平台摇摆的要求

1.3.2 设备对海洋核动力平台摇摆的要求

1.3.3 海洋核动力平台海况条件及运动性能总结

2 减摇方式介绍

2.1 舭龙骨 2.1.1 减摇特点

2.1.2 典型应用实例

2.2 减摇鳍（非零航速） 2.2.1 减摇特点

2.2.2 典型应用实例

2.3 零航速减摇鳍 2.3.1 减摇特点

2.3.2 典型应用实例

2.4 减摇水舱 2.4.1 减摇特点

2.4.2 典型应用实例

2.5 舵减摇 2.5.1 减摇特点

2.5.2 典型应用实例

Blohm+Voss industries公司在过去的10年左右的时间里，就已经为22条船配套了舵减摇设备，其中大部分为海军用户，包括荷兰海军、韩国海军和德国海军[5]

2.6 陀螺减摇 2.6.1 减摇特点

2.6.2 典型应用实例

2.7 减摇装置分析 2.7.1 减摇装置对比

2.7.2 减摇装置总结

1）舭龙骨结构简单、造价低、效能高，且在任何情况下都有减摇效果，它已成为海船船体的一部分，海洋核动力平台同样安装有舭龙骨。

2）由于海洋核动力平台长期单点系泊于渤海海域，所以大部分时间处于零航速状态，普通减摇鳍的作用微乎其微；此外，海洋核动力平台没有安装舵机，因此舵减摇也不适用。

3）由于零航速减摇鳍技术难度大，对于大排水量船舶的减摇效果不明确，加之目前国内尚没有企业可以独立生产零航速减摇鳍，技术成熟度不高，因此零航速减摇鳍也不适用。

4）减摇水舱和减摇陀螺都可以在零航速下实现船舶减摇，目前技术比较成熟的被动可控式减摇水舱以及减摇陀螺耗电量小，国内已有厂家可以独立生产并且其产品也已有较广泛的应用，减摇陀螺虽鲜有大型船舶应用的实例，但其减摇原理是力矩的叠加，随着陀螺数量的增加理论上可以实现大型船舶的减摇，因此应用减摇水舱和减摇陀螺对海洋核动力平台进行减摇的可行性较大。

3 减摇水舱及减摇陀螺方案设计结果介绍

3.1 减摇水舱

 图 3 仿真计算结果 Fig. 3 Simulation results

3.2 减摇陀螺

4 减摇装置设计结论

1）在1~5级海况下，船舶横摇角都在允许范围内，不需要使用任何减摇设备进行辅助；在6~7级海况下并且处于横浪状态时，船舶摇摆角超过允许范围，此时通过减摇水舱及减摇陀螺方案均能保证6级海况下船舶摇摆角在允许范围内，但在7级海况下仍然不能满足要求。根据《西北太平洋波浪统计集（1961–1990）》可知，渤海海域未检测到过7级海况发生的情况，因此认为此设计结果满足要求；

2）减摇陀螺虽减摇效果相对较好，对设备空间的要求也小，但其价格极其昂贵，已远远超出以发电盈利为最终目的的海洋核动力平台项目所能承受的范围；

3）减摇水舱技术成熟度高，目前也已有大排水量船舶应用的实例，其减摇效果虽然不及减摇陀螺，但也能达到要求，且其成本远远低于减摇陀螺，应用的现实性高；此外，减摇水舱虽占用船内空间及重量较大，但结合海洋核动力平台自身特点，可将减摇水舱兼做压载水舱，在合理规划设计后，其空间及重量代价可以维持在可承受范围内，因此决定选择减摇水舱作为海洋核动力平台的减摇方式。

5 结　语

 [1] 张丽, 刘习军, 唐友刚. 随机海况下的非线性船舶横摇和倾覆[J]. 舰船科学技术, 2002, 24(4): 23–26. ZHANG Li, LIU Xijun, TANG Yougang. Nonlinear rolling and capsizing of ships in rough sea[J]. Ship Science and Technology, 2002, 24(4): 23–26. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-SDLJ201304010.htm [2] 熊文海, 毛筱菲, 李毓江. 船舶耐波性衡准及其评价方法浅析[J]. 船海工程, 2007, 36(4): 42–45. http://mall.cnki.net/magazine/Article/WHZC200704012.htm [3] 洪超. 船舶减摇技术现状及发展趋势[J]. 船舶工程, 2012, 34(S2): 236–244. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hqsgkj201335152 [4] 曲筱杰. 可控式减摇水舱在船舶上的使用[J]. 江苏船舶, 1997, 15(3): 15–18. http://www.cqvip.com/QK/95278X/199803/3243068.html [5] 罗凯, 李俊, 许汉珍. 舵减摇系统控制机理研究[J]. 舰船科学技术, 2000, 3: 16–19. http://www.cqvip.com/QK/94984X/200003/1000736754.html [6] 陆建辉, 陈少楠. 抑制船舶非线性横摇的主动陀螺减摇装置[J]. 机械工程学报, 2011, 47(19): 86–90. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jxgcxb201119012 [7] 董美华. 船舶减摇技术研究进展[J]. 济南大学学报, 2008, 22(2): 183–187. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jtbshcbyskxyjsxb201401007 [8] 陈少楠. 船舶陀螺减摇装置设计及控制研究[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2012: 1–66.