船舶兴波与浪损
? 安庆海事局 潘俊山
[ 摘要 ] 在内河每当枯水期，船舶浪损现象尤为突出，本文就此现象从船舶兴波视角作浅显的分析。
[ 关键词 ] 船舶兴波 临界速度 临界区域 浪损
船舶浪损不但损坏了相关的设施设备，造成经济损失，而且带来安全问题。船舶的浪损能量来自船舶兴波的波能，因此，了解船舶兴波的一般规律，对预防船舶浪损，保障水域设施、设备安全有一定意义。
一、船舶兴波的一般规律
(一)、临界速度及临界区域
船舶运动时由于液体重力和
表
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面张力在分界面处的作用，而产生了波浪，即兴波。在深度受到限制的情况下，由于水质点运动的空间受阻，波浪在水道中有一个极限传播速度，这个极限传播速度称作临界速度。当船舶的某一速度值接近于某一深度区域的临界速度，则该区域即为船舶某一速度的临界区域。 理论上在自由液面不倾斜的水道中，临界速度:
Vkp =gH
式中:g —— 重力加速度，其值为9.8m/s
H —— 水深，单位为米
(二)、船舶航行时几种兴波形式
1.航速小于临界速度时
如果船舶在其速度V , gH的条件下在浅水中航行，则波长比在深水
中以同一速度航行时要大，这就引起了兴波扇面的扩大。如图1所示
图 1
2.航速接近临界速度时
在V?gH的区间内，横波与散波所组成的艏艉组的波阵与船舶对称面的
夹角接近于90度，于是，两个波系实质上演变成两道横波(如图2所示)。这时，在船舶的前面可观察到横丘外形的液面升高，即船艏雍水，产生了一种传播方向与前进方向一致的“独波”，此时，船舶所兴之波能量最强。“独波”的特性是:当它一旦在非粘性液体(水的粘性系数很小，可视为非粘性液体)中形成后，就不再需要消耗船舶的能量即可维持其存在，并且，假若由于速度上有短暂的变化而使船落后于“独波”，还可以在船的前方传播。事实也应证了这一特性，如早年长江干线安庆港五里庙油区的浪损现象。当年，处五里庙油区下方的安庆水道左汊口处任家墩附近有一片浅区，俗称拦门沙，一到枯水期，该水域正对应于大型客班轮的正常航速的临界区域。每次当大型客班轮以正常航速航行时，船舶还未到达油区(通常在浅区白浮处)就以波及安庆石化油码头，有时客轮平浅滩白浮就己控制车速，但仍造成浪损。
3.航速超临界速度时
当V ,gH时，从理论上讲不可能再有横波，而在船舶附近只剩下扩散角逐渐缩小的散波(如图3所示)，这时，船舶前方的雍水和独波归于消失，随着速度V的继续增加，所兴之波能量逐渐减小，将具有最小值。
据有关资料介绍，实际上船舶兴波的明显变化以及与之相关的波能变
化随船船型及船底剩余水深的不同而异。一般只在V ,0.35gH—— 0.40gH时才能够观察到，兴波能量的最大值出现在V = 0.80gH—— 0.95gH的区域内，也就是说比临界速度的理论值略为提前一些。
4.船舶在狭窄水道动动时
在狭窄水道中如果有船舶运动，引起船体对于水体的挤压，则狭窄水道的侧壁导致了散波的反射，并且使它们与船体遭遇，因而出现了波系互相叠加的复杂过程，这个过程将对兴波能量发生影响，影响的结果是所兴之波能量增大。通常情况下，由于船舶在狭水道航行所引起的对于流体的挤压，在船舶前面增加了水的深度而造成雍水，它促使独波的形成，同时又保证了给定流量的液体能通过受
挤压截面，在船后方很远之处，水位又重新逐渐地升高。
二、分析结论
枯水期内河水道局部范围内落差不大，且视为不倾斜的自由液面，基于上述理论，分析得出如下结论
(一)、就特定的船型和特定的区域而言，船舶浪损因素
1. 与航速“V”有关;
2. 与航道水深“H”有关;
3. 与航道截面有关，即航道狭窄与否与其有关。
(二)、枯水期船舶航行在某些特定水域较易发生浪损，是因水位下降致使该水域水深接近某些船舶航行速度的临界区域值，发生了临界速度兴波效应。
(三)、安全启示
1. 某些特定船舶在某些特定水域防浪损应采取的
措施
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(1) 改变航速。即
? 以航行速度V 小于临界速度gH行驶，即减速。
? 以速度V大于临界速度gH的航速行驶。实际上内河船舶航行时以此法防浪损不可行，一是一般内河船舶航速难以突破临界速度，二是即使有这样的速度，船舶在水深不足的水道中高速航行时极易吸浅。
2. 预防船舶在某些特定水域浪损的最好措施是改变某些特定水域的临界深度，即疏浚整治航道。
3. 枯水期浅区附近、狭窄水道等有关水域的码头设施应加强预防船舶浪损。
4. 水工建设选址应考虑的安全措施
? 工程选址应远离浅区水域，以防将来过往船舶对设施造成浪损。
? 狭窄水道临岸一般不宜建设码头等设施，如建设码头等设施，不仅影响通航安全，过往船舶在狭窄水道兴波也不利于设施安全。
参考文献: 《 船舶阻力 》
[ 前苏联 ] 沃伊特昆斯基 著
哈尔滨船舶工程学院 译
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