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遇到大风大浪,怎么把船开稳当?专家说→

遇到大风大浪,怎么把船开稳当?专家说→

  • 分类:人文馆
  • 作者:张志友
  • 来源:科普中国
  • 发布时间:2024-03-18 16:40
  • 访问量:0

【概要描述】

遇到大风大浪,怎么把船开稳当?专家说→

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海上航行说的“大风浪”,通常指由寒潮或热带风暴(含强热带风暴、台风)所引起的大风浪天气。这也是个相对概念。对于中小型船舶而言,8~9 级风浪就是“大风浪”了,而对于大型船舶来说,10 级以上的风浪可能才会对船舶的安全造成威胁。

大风浪对船舶的航行安全影响很大,它会让船产生剧烈的摇摆,这不仅影响船舶的稳性、浮性和船体的强度,而且还会使船员工作困难、加速疲劳。

那么问题来了,遇到这样的恶劣天气,我们可以怎么把船开稳当?3月17日是“国际航海日”,让我们一起来了解航海相关知识。

 

船舶的头号敌人——谐摇

19 世纪初,一队拿破仑士兵迈着威武雄壮、整齐划一的步伐,通过法国昂热市一座大桥。大队士兵齐步走时,产生的一种频率正好与大桥的固有频率吻合,队伍快走到桥中间时,桥梁突然自发的强烈颤动并且最终断裂坍塌,造成多人丧生。

任何物体都有自身的频率,当一个物体的固有频率和另外一个振动的频率正好相同,物体振动的振幅可能达到最大,这种现象就是我们熟知的“共振”。发生共振时,往往会产生巨大的破坏作用。

大海中的航船也有共振的风险吗?有的。

船舶在波浪中航行有 6 种运动形式,分别是横摇、纵摇、艏摇、垂荡、纵荡、横荡。其中,摇和荡都属于往复运动,摇是绕 x、y、z 轴的转动,荡则是沿着 x、y、z 轴的直线运动。这6种运动形式其中一种或几种的固有周期与波浪的周期相近时,就会产生共振,加大船舶摇荡的幅度。

这 6 种运动形式中,横摇最容易发生、幅度最大、影响最深,当横摇固有周期与波浪周期接近相等时就会产生谐摇现象,加大了横摇的幅度,就可能发生翻船。所以说,谐摇是船舶的头号敌人。

怎么避免发生谐摇呢?那就需要主动改变船的摇摆周期。比如,波浪运动周期是 7~9 秒,那我们就适当调整航向、航速,避开这个周期,使船横摇的周期控制在 5 秒以下 11 秒以上,就可以避免发生谐摇。

如果船头受浪,而纵摇周期等于波浪周期时,强烈的纵摇会使甲板大量上浪,造成拍底现象。什么是拍底现象呢?就是船头升起又下落时,刚好撞上正在向上翻涌的波浪,往往伴随着船体和波浪的撞击声,同时可能会引起船体的震动和摇晃。为了减少激烈的纵摇:采取滞航(减速或慢速顶风航行),必要时应调整航线,避开恶劣海况区域。

“Z字航法”来应对

我们都知道:两点之间直线最短。可是为了应对风浪,船有时候要走 Z 字形路线。在大风浪中,不论波向角(船首向与波向的交角,有顶浪、偏顶浪、横浪、偏顺浪和顺浪等)如何,都会给船带来危险。

如果在航线上遭遇顶浪或偏顶浪,波浪与船的相对速度较大,波浪对船体的冲击也较大,严重时,会造成船舶大幅度横摇、甲板大量上浪以及拍底、螺旋桨空转等。

所以,顶浪航行时一般要降低船速和调整航向,而采用 Z 字航法是最有效的方法,也就是使船头向与波浪方向成 20°~40° 角航行一段距离,再改为船头另一舷 20°~40° 的受浪角的斜浪航行法。这样既可以保证一定的航速,又可以减轻船舶的摇摆幅度。

Z 字航法一般适用于中、大型船舶,特别是大型集装箱船舶。对于小型船舶或经不起波浪冲击的船舶,要改用“漂滞”方法。顾名思义,这是船舶主机停止、船舶随风浪漂流的状态。

当海啸来袭,为什么反往海中走?

2004 年 12 月 26 日,位于印尼苏门答腊以北的安达曼海(Andaman Sea)附近的海底发生了举世震惊的 9.3 级地震,进而引起苏门答腊北部的印度洋超级海啸。海啸引起了滔天巨浪,浪高超过 10 余米,造成巨大的人员伤亡和财产损失。

期间,一艘散货船正靠在印度南方的金奈港(Chennai Port)卸货,正当船长在船舷观察水尺(用来观测地下水位和潮汐水位变化的标尺)回到舷梯上时,突然,整个大地和码头剧烈地摇晃起来,人站不稳了,舷边的船用起重机也在危险的晃动。此时,船长大叫梯口的水手,同时一个箭步跳上舷梯:“快,地震了,主机备车!”

此刻整个码头都响起了警报,船长奔上驾驶台,迅速和港口当局联系要求派引水员离开码头,可是通讯完全中断了。关键时刻,船长毫不犹豫,立即命水手解缆,快速登船。轮机长备车完成,在没有拖轮协助下,调转船头迅速向港外开去。刚刚离开码头,船用起重机就坍塌在原来泊位的海里了。

船长知道地震后势必引发海啸,他命令船舶加速驶向深海。2 个小时后,散货船已经在离开港口 20 多海里的广阔洋面上了。此时的金奈港内一片狼藉,巨大的涌浪推向海岸后,没有离开码头的船舶全都东倒西歪地躺在泊位上。

为什么发生海啸了,那位散货船的船长还要把船开到广阔的海洋上去?

英明的船长肯定是很了解海啸的:海啸中心只要没有不规则的巨浪来直接破坏船只,就是安全的,就跟大家日常说的“龙卷风的风眼里最安全”是一样的道理。

海啸是由水下地震、火山爆发或水下塌陷、滑坡所激起的巨浪。一般来说,如果海啸的能量在对外传递、扩散过程中仅抬高水层,即便是抬高水平面 10 多米,只要海浪不直接冲击船舶,那么在广阔的海洋上,船仍然处于良好的浮力、良好的稳性状态,船会安全地浮在水面上,只是“水涨船高”了而已。

所以遇到海啸时,船应该迅速远离陆地,远离海啸发生地航行。如果来不及躲,也应该紧急采取双锚泊方式减少波浪冲击,保持船体稳定,一旦海面恢复平静,要尽快向外海航行。

帕斯卡说:“人只不过是一根芦苇,是自然界里最脆弱的东西;但他是一根会思考的芦苇。……我们周围的世界广阔无限,但都比不上最渺小的人类所具有的精神。”

其实,这份道理也可以借用到行船。在无边的大海上,钢铁巨轮也会变成一叶小舟,脆弱又飘摇。好在,驾驭船的人会思考,会总结经验,会反思教训,再将这些凝结为智慧和勇气,去应对和战胜风浪——航海可不就是这样一项事业嘛。

策划制作

来源丨凝结处

作者丨张志友 海军大连舰艇学院航海系教师 科普基地负责人

麦芽杨 科普创作者

责编丨钟艳平

 

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