踏海如履平地的“黑科技”——减摇鳍

晕船

在很久很久以来

都是人与大海间不可调节的“孽缘”

但随着人类社会的不断发展，对海洋资源的需求不断扩大，我们对海洋生活的要求也越来越高，甚至远洋旅游也将成为发展最迅猛的一项内容，所以许许多多的渡轮、客滚船、游轮、大型邮轮相应而生，但在汪洋大海中如沧海一粟的人们，到底要如何将这份“孽缘”变成“蜜月”呢？

对，就是“减摇鳍”

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

小伙伴们以为这样就很厉害了吗？

NONONO~

大家不妨脑补一下，减摇鳍除了防止人员在船上颠簸晕眩，这个平衡装备还可以有更高更黑科技的应用吗？

我先放个小视频，咱们继续往下看

没错，眼尖的小伙伴一定猜出来了

这就是前段时间热映的电视剧

《和平方舟》的片段

大家认为在如此复杂的环境中，在浩瀚的波涛中还能平稳地进行外科手术操作，靠的是什么呢？当然是让船舶入海如履平地的“黑科技”减摇鳍了！

从小小的晕船，到大大的手术，这跨度可有点高哟。今天小编就带大家来详细了解一下这项对船舶至关重要的黑科技《减摇鳍》。

为此，我们非常有幸邀请到了——

中国船舶七〇四所下属衡拓船舶：减摇装置事业部副部长邓启亮老师、销售一部销售经理俞政老师、质量部部长罗德红老师。

中国船舶广船国际技术中心客船研发设计所研发室主管设计师巫振汉老师。

借由七〇四所与广船国际一起合作为意大利船东打造的全球最大豪华客滚船，也标志着由我国设计建造的收放式减摇鳍已走向国际高端市场。今天就以此为切入点，请大神领讲！

那我们先从小伙伴们出门旅游最关心的角度讲起，请您为大家介绍一下什么是客滚船及它的用途吧。

广船国际：顾名思义，客滚船的“客”指的是乘客；“滚”指的是滚装，滚装什么呢？比如各种汽车、箱货卡车、挂车等一系列轮式车辆。结合起来讲，客滚船就是可使所载货物自由进出货舱，并同时运载旅客的船只。通常客滚船的上层空间是乘客的居住舱，可以为船上游客提供住宿和娱乐服务；中下层空间主要用于装运各类车辆的货舱。

试想一下，您可以开着心爱的座驾去到各个沿海城市自驾游，又省去了长途跋涉的辛苦，这就是豪华客滚船致力于达到的效果。

那什么又是减摇鳍，为什么要有这个设计？

广船国际：船舶在海上航行时，由于受到海浪、海风及海流等复杂环境的扰动，船会产生剧烈摇晃，剧烈摇晃不但会减少船本身的寿命，还会极大的降低人们在航行过程中的舒适性，使人产生眩晕感等不适。

而为了改善航行中的舒适性，迫切需要减小船舶的摇荡，所以减摇鳍应运而生，它是人类从鱼身上的鳍得到启发，设计出的一种具有稳定船舶摇摆的装置。

减摇鳍是目前效果最好的减摇装置，一般安装于船中两舷舭部，剖面为机翼形，又称侧舵，通过操纵机构转动减摇鳍，使水流在上产生作用力，形成阻尼力来减少船舶横摇。

那么减摇鳍对客滚船有多重要？

广船国际：现代的客滚船除了运载乘客的普通功能，还加入了大量豪华的娱乐功能，甚至丝毫不逊色于豪华游轮的娱乐配置。故尔确保乘客的绝对舒适就变得非常重要，在遇上较大风浪的时候，减摇鳍将像机翼一样展开，从而快速减小横摇，保证船舶很快的恢复平稳。

七〇四：早期，由于没有安装减摇鳍导致的客滚船海难事故时有发生，近年来，随着安全意识的提升，客滚船将减摇鳍作为必备设备，安全性大大提高，同时可以抵御更大的风浪，客滚船的营运时间也显著提升，给广大旅客带来更多的安全、舒适、便利。

船舶在海上航行和工作的过程中，因横摇、纵摇、横荡、纵荡等各种摇摆最终会造成以下有害影响：

(1)降低船舶稳定性，在极端不利海况下，甚至可能造成船舶失稳后倾覆；

(2)增大航行阻力、降低航速、增大油耗、延误航期等；

(3)仪器、设备、系统和机械运行条件恶化，甚至导致部分设备工作失常和损坏；

(4)造成货物移动，碰撞损坏、甚至人员伤害等；

(5)船员和乘客居住生活条件恶化，造成身体不适和晕船等；

(6)对于军用舰载船舶而言，摇荡会影响飞机正常起飞、安全航行以及降落。

现在国际市场上有几类减摇鳍？我国是否在这项技术上被卡过脖子？

广船国际：国际市场上减摇鳍通常可分为常规航速减摇鳍和全航速减摇鳍两大类，其中按鳍的形式又可分为不可收式、可收式。如果从驱动方式来分还可以分为液压驱动式、电驱动式两种。

我国造船及配套装备起步较晚，特别在大型及超大型减摇鳍(单鳍面积17 以上，足足有一个房间这么大！可以配套排水量7万吨以上的大船呢！)、全航速减摇鳍、电驱减摇鳍等方面存在一定差距；尤其在超大型减摇鳍、小型高品质豪华游艇减摇鳍方面此前只能依赖进口；但经过近年的不断努力，以七〇四所为首的国内专业研发机构持续发力，逐一打破超大型减摇鳍、高品质豪华游艇减摇鳍等方面的设计制造及品质瓶颈，打破国外垄断，实现自主可控。

现在我国自主设计研发的减摇鳍能否进入国际顶级领域？

七〇四：广船国际承接建造的几型欧洲船东订造的豪华客滚船已采用了国产减摇鳍，这标志着我国自主设计研发的减摇鳍已达到国际顶级技术水平。七〇四所在减摇鳍研究方面处于行业领先地位，其技术已达到国际先进水平，打破了国外海洋设备巨头在此领域的垄断。

下方高能，专业术语较多哟！

七〇四：

创新技术应用介绍：

(1)国内首次采用新型后收式减摇鳍装置收放及止动机构，其结构紧凑简单，相对于目前的收放止动机构，重量减少35%；主要零部件采用标准产品，使采购成本减少50%。

(2)国内首次采用鳍执行机构组合式支承结构, 采用向心关节轴承和双列圆锥滚子轴承的组合支承方式，以鳍轴外支承段的轴径为670mm传统组合支承方式比较：本发明轴承外径为760mm，滚动轴承外径为1090mm，随之十字头箱尺寸可大幅减小，在其余尺寸参数均不变的情况下，重量可由传统轴承的9816kg 减小到7862kg，降幅达20％，同时整个鳍执行机构也大幅降低。

(3)国内首次采用十字头本体异面相交处过度结构, 此结构可增强十字头本体的刚度，同时消除传统结构中的严重应力集中现象，整个零件的应力分布更均匀，并可在适当部位减小零件壁厚及孔口尺寸，能大幅度减小十字头本体的重量，在总体上提高了零件的可靠性，从而节约制作成本。

(4)首创了襟翼鱼尾鳍，采用鱼尾型结构，可有效增加翼型的升力系数，在不增加鳍重量和体积的条件下，以简单的结构大幅提升减摇鳍的能力，具有明显的技术进步和经济效益。

注：(以上四项创新技术已得到对应发明专利)

为世界最大豪华客滚船设计减摇鳍有哪些难点？

七〇四：

一、收放式减摇鳍装置典型的机械结构外形如下图所示

收放式减摇鳍装置典型的机械结构外形

如果沿袭现行中、小型产品的设计，将使装置体积过大，对材料的要求也过于苛刻，会直接导致制造成本过高、密封性以及刚度、可靠性不足等问题。故而我们为本项目拟采用现代设计技术，研究出重量轻，刚度、强度均满足要求的超大型减摇鳍装置。

其中有四项核心技术：

1、超大型半封闭式承载结构研究及设计：

高厚度的船用钢板，将给采购、加工带来一系列问题，因此，只有改进承载结构，缩小上、下板的厚度，才能使超大型半封闭式承载结构的加工、制造成为可能。故而我们拟采用有限元法，进行拓扑分析计算，设计出结构合理、尺寸参数优化、重量最小的承载结构。

鳍箱有限元分析图

2、超大型机械结构在各种工况下的响应分析：

计算机械结构与承载结构之间的相互耦合作用，并计算机械结构在待机、生摇、减摇工况时的动态响应性能。

3、机械结构的优化与分析、仿真：

建立转鳍机构、收放鳍机构、反馈机构、锁紧机构的数学模型，并设计出参数适中的机构。

执行机构分析图

4、大型减摇鳍制造技术：

大型零部件的制造、装配等工艺，是保障产品实现应用化必不可少的研究内容。在制造过程中，如何保证大尺寸零件满足设计要求，将是生产超大型减摇鳍装置的瓶颈，同时也是生产超大型减摇鳍装置所必须解决的关键问题。

二、大功率液压系统集成优化与减震降噪技术

大型减摇鳍有单机功率大，维护难度大，设备噪声高等特点，因此开展大功率液压系统集成优化设计，提高可维护性和维修性是必须的研究内容，同时降低设备噪声，也是提高用户舒适性体验的重要方面，是大型减摇鳍产品品质的标志之一。

液压机组三维图

三、反楔形随边端部加围板鳍型流体动力性能技术

新研究的鳍翼必须满足超大型减摇鳍装置新产品的需要，有较好的升力/阻力特性，有较好的工艺性，鳍翼与执行机构之间的连接安装必须方便，与之相联的承载结构开口对船舶的航行阻力必须很小。

四、以提升大型船舶能效与舒适度优化为目标的减摇鳍智能技术

研究减摇鳍多目标优化智能控制算法，通过减摇装置智能化提升，以智能分析决策系统，完成对任务最优化路径决策，实现减摇鳍工作在耗能最小的状态，从而达到需要的舒适度。

减摇鳍还普遍应用于什么船舶上，大型豪华邮轮是否也会用到？

七〇四：减摇装置中属减摇鳍的减摇效果最为突出，目前国内外军舰、巡逻船、科考船、救助船、客滚船及大型豪华邮轮均有安装减摇鳍装置。

我们以后的发展目标是什么？

七〇四：我们致力于发展成为国际一流减摇装备供应商，减摇鳍是船用高技术含量的复杂水下装备，大型减摇鳍技术含量尤其高。在国际市场上该领域一直被国外供应商占领，豪华客滚船是仅次于豪华游轮的舒适至上的高端装备，与广船国际有限公司签订了MOBY豪华客滚船减摇鳍设备合同，实现了豪华客滚船减摇鳍在国际市场上的重大突破，打开了豪华客滚船减摇鳍进入国际市场的大门。704所通过数字化、信息化设计、生产制造能力的打造，打造高品质定制产品，为未来进入邮轮减摇鳍市场积极准备，目标是跨入国际主流减摇鳍供应商行列。

对标国际公司现有最大减摇鳍型号，实现24 以下大型减摇鳍全型号国内自主设计、生产配套能力；形成自主知识产权供应链完全国产的大型邮轮、大型舰船用减摇鳍产品，可完全替代国外同类产品；达到国际先进水平，与意大利Fincantieri公司邮轮减摇鳍产品技术水平相当。