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摘 要：漂航是指船舶停止主机随风浪漂流。船舶一旦漂航，由于受外界环境影响和船舶本身设计的结构特点，极易陷入横浪或接近横浪的状态，这时横摆剧烈，会引起货物等移动，加剧摇摆，并使船舶丧失稳性，最终引发沉船等事故，带来巨大的人员和财产损失。
关键词：流体 漂航 漂滞 事故
0 引 言
船舶漂航分为主动漂航和被动漂航。有的地方也把漂航称为漂滞。主动漂航是指不使用车、舵，让船体随风浪、海流或潮流漂流，是主动停车、停舵的一种操纵方法。被动漂航是由于动力装置或操舵系统故障需要停车停舵检修的一种操纵方法。当漂航中不能顶浪、顺航中保向性差以及船体衰老的船，可采取主动漂航；当船舶主机或者舵机发生故障时，将被动漂航。被动漂航相对于主动漂航危险性更高，由于船舶动力受到影响，不能依靠推进或改向装置使船舶改变其处于不利局面。总的来说，漂航中的船舶由于受外界环境影响极高，容易造成船舶的毁坏和人员的伤亡。
本文“基于流体动力学的防止船舶处于漂航状态及受环境影响而引发事故的研究”在于如何在漂航中对船舶进行操作，以达到保证船舶安全，减少船舶由于受外界环境因素影响而引起的事故，为解决船舶漂航中遇到的相关事故的研究提供了一种新的思路。
1 相关概念简介
航海上经常遇到的水流有：海流、潮流和风海流。漂航中的船舶运动受到风和流的共同作用。
本研究所受外界环境因素中仅考虑海上表层水流对船舶的影响和利用水流的对船舶的影响研究解决漂航中出现问题的方法。出发点主要是考虑到：一、一般情况下，在外界环境影响因素中，由于水流周期性的作用于船体，船舶摇摆受水流的影响大于风；二、表层水流在一定时间内受定向风作用下，风和流的方向相差不多；三、在受恶劣天气影响和船舶处在漂航时，为了提高船舶的稳性，船舶有一定量的压载，水下面积比较大，受流影响大；四、基于解决漂航时出现的问题，考虑到此时船舶已经没有内在动力源，只能利用外在动力——风和流，对于考虑利用风，风可变性相对于流更大，使用风帆等解决此种问题面临着操作困难，普及性差，风的变化容易使船舶出现侧翻等问题。
出于上述考虑，本研究主要考虑利用水流流体的作用，防止船舶处于漂航状态及受环境影响而引发事故。
2 研究细节介绍
如上图1所示：船舶停止主机随风浪漂流，在水流的作用下，船舶逐渐偏转并且形成水流方向与船首向呈直角，并保持这个状态，向下风漂移。这是船舶漂航中极易形成的局面，当波浪周期性的作用力作用于船体时，船舶加剧横摇，货物横移，尤其是船舶的横摇固有周期与波浪的作用周期一致或接近相同时，产生共振，使船舶丧失稳性，导致最终沉没。出现漂航这种局面时，应采取措施避免横浪，并尽可能保持船首迎浪。一般这种情况，现有的解决措施主要是在船首送出单锚或双锚，
出链长度应考虑到锚机的负荷能力，不宜太长；若当时环境下松锚有困难，可将船首大缆送出，以产生水阻力，稳住船首，将对防止横向受浪起到一定的作用。横摇涉及船舶的稳性，大幅度的横摇会造成货物的移动和船舶舱内进水，致使船舶发生倾覆。船舶在大风浪中航行，应谨慎驾驶，运用良好的船艺，尽可能避免船舶横浪航行。
3 本研究设计目的
根据流体动力学原理，设计此功能装置，用于防止船舶漂航中受水流影响而处于横浪状态下引发船舶失去稳性而造成事故。
本研究所涉及的装置用于使船首向与水流作用方向免于垂直状态，从而达到设计目的作用。
如图2所示：在船头释放了此装置之后，装置一端连接在船头（左图）或船尾（右图），一端在水流的作用下向下游飘去，产生一个在船头或船尾对船舶的作用力，形成转船力矩从而使船舶偏转直到转船力矩为零。左图中的装置安放在船首，作用力致使船首向转向180度与流向相同；右图中的装置安放在船尾，船首向将保持船舶首向与流向相反。力对该装置的作用力传递给船舶，致使船舶保持与水流成相同或相反方向向下流漂航。通过这种方法设计的装置，防止了船舶在没有任何内部动力的情况下，有效利用了外部的水流，从而避免了船舶处于与水流正横时可能发生的危险。
4 受力分析
如图3受力分析所示：
当船舶与其周围的水有相对运动时，船舶在本研究设计的装置的作用下，水动转船力矩MFw=MF2=Fw·sin γ·（LG-aw） =F2·sin γ·（LG-aw）=1/2·ρ W·CWy·sin γ·（LG-aw）·Vw?·L·d
ρ W：水的密度
CWy：水动横向分力系数
Vw：船舶与水的相对速度
L： 船舶两柱间长
d： 船舶吃水
γ：水动力角
LG：船首到船舶重心的距离
aw：水动力作用点到船首的距离
∑M=MF1+MF2+MF3+MF4
=F1·sin θ·LG+ F2·sinγ·（LG-aw）-F4·sin β·L4-F3·sinα·L3
如图中例子所示：
当∑M>0时，船舶沿顺时针方向有转船合力距，船舶沿合力矩方向偏转。
当∑M<0时，船舶沿逆时针方向有转船合力距。
当∑M=0时，作用于船体的合力距保持平衡。最终船舶船首向将稳定在此合力距为零时的方向上。
此设计的装置平时可以存放在船首或船尾，装置在船尾释放时要避免受流的作用而缠绕在螺旋桨等船体突出物上，放在船首时要注意浪等外界环境的影响。装置的释放和存储类似于现有的“救生筏”。此装置设计的时候可以利用船首尾的导缆柱和导缆孔用于该装置的牵引绳索的释放和受力作用于船体，以提供转船力。该装置入水之后完全展开成类似于“降落伞”状，作用是用于阻挡水的通过，以形成反向作用力，通过导缆孔的牵引索传递给船首一个作用力。此处仅叙述了装置的的作用原理和以后使用中可能出现的问题，装置的具体形状、存放状态、释放方法、入水后形状等等都是以后研究需要重点考虑的。 此研究的装置，在外界流体的作用下，提供一个在船舶首或尾的力，从而形成转船力矩，从而达到研究决定当前漂航出现的问题。当没有此装置产生的力F1时，船舶平衡时将处于横浪状态，向下流漂航，此时容易使船舶遭受横浪等的影响而失去稳性。当此装置产生对船的作用力F1时，船舶平衡时将处于船首向与水流作用力方向在同一条直线状态，从而使船舶避开横流横浪状态，从而解除船舶处于上述船舶状态给稳性所带来的影响而引发船舶事故。
以上显示和描述了本研究的基本原理和主要特征和本研究的优点，仅供研究理解该装置原理使用，研究设计形状和具体实施细节要经过多次设计和实验，以选定最佳方案。
5 结束语
此研究设计的装置为解决船舶处于无动力时受外界环境影响而处于横风横浪状态，以至于对船舶的稳性造成影响从而引发事故，提出了一种解决方法，需要更加深入研究，为船舶的安全航行保驾护航。除了类此于此的要在硬件上想办法考虑危害的解决办法，还要在管理和安全预防措施上加以控制，尽量避免出现此类危害的发生。在出现船舶漂航时，要对各方面情况和因素做细致的分析，不能盲目行动。主动漂航时：保证机舱设备处于正常状态；保证舵效；牢固绑扎；保持水密门、窗等的水密；加强值班；调整压载，提高船稳性；注意风和涌浪方向调整航向；夜间航行，要更加谨慎；航行时还要注意水流的强弱；停车漂航，周围必须要有足够的水域；提高船员的素质，增强工作责任心，要有战胜各种恶劣条件的坚强信心；做好与外界的通信，遇到危险时，及时获取外界求助。漂航时，确保各种安全措施都仔细做好。研究人员也要考虑到船舶、船上人员、外界环境的综合影响，设计出合理、实用、简单，便于操作的作品。
参考文献
[1] 侯信田 永顺轮太平洋漂航用“土海锚”脱险及探讨 航海技术 1996
[2] 李志洪 谈船舶漂航中应采取的安全措施 航海技术 2003
[3] 李德水 “XH”轮失电漂航事故的反思 航海技术 2000
[4] 宫玉广 谈如何运用滞航与漂航方法操纵船舶 中国航海学会 2006
[5] 黄华 一起主空压机故障导致船舶漂航事故的反思 广东交通职业技术学院学报 2010
[6] 辜忠东 关于漂航船的属性 航海技术 2009
[7] 岳峰 风暴中停车漂航的安全性探讨 中国航海学会海浪与船舶航行安全及防抗台风经验研讨会论文集 1998
[8] 孙风羽 A轮无人无动力情况下，在大风狂浪中（恶劣环境中漂航29小时，93海里后）沉没 天气海洋与航海安全论文集 2000
关键词：流体 漂航 漂滞 事故
0 引 言
船舶漂航分为主动漂航和被动漂航。有的地方也把漂航称为漂滞。主动漂航是指不使用车、舵，让船体随风浪、海流或潮流漂流，是主动停车、停舵的一种操纵方法。被动漂航是由于动力装置或操舵系统故障需要停车停舵检修的一种操纵方法。当漂航中不能顶浪、顺航中保向性差以及船体衰老的船，可采取主动漂航；当船舶主机或者舵机发生故障时，将被动漂航。被动漂航相对于主动漂航危险性更高，由于船舶动力受到影响，不能依靠推进或改向装置使船舶改变其处于不利局面。总的来说，漂航中的船舶由于受外界环境影响极高，容易造成船舶的毁坏和人员的伤亡。
本文“基于流体动力学的防止船舶处于漂航状态及受环境影响而引发事故的研究”在于如何在漂航中对船舶进行操作，以达到保证船舶安全，减少船舶由于受外界环境因素影响而引起的事故，为解决船舶漂航中遇到的相关事故的研究提供了一种新的思路。
1 相关概念简介
航海上经常遇到的水流有：海流、潮流和风海流。漂航中的船舶运动受到风和流的共同作用。
本研究所受外界环境因素中仅考虑海上表层水流对船舶的影响和利用水流的对船舶的影响研究解决漂航中出现问题的方法。出发点主要是考虑到：一、一般情况下，在外界环境影响因素中，由于水流周期性的作用于船体，船舶摇摆受水流的影响大于风；二、表层水流在一定时间内受定向风作用下，风和流的方向相差不多；三、在受恶劣天气影响和船舶处在漂航时，为了提高船舶的稳性，船舶有一定量的压载，水下面积比较大，受流影响大；四、基于解决漂航时出现的问题，考虑到此时船舶已经没有内在动力源，只能利用外在动力——风和流，对于考虑利用风，风可变性相对于流更大，使用风帆等解决此种问题面临着操作困难，普及性差，风的变化容易使船舶出现侧翻等问题。
出于上述考虑，本研究主要考虑利用水流流体的作用，防止船舶处于漂航状态及受环境影响而引发事故。
2 研究细节介绍
如上图1所示：船舶停止主机随风浪漂流，在水流的作用下，船舶逐渐偏转并且形成水流方向与船首向呈直角，并保持这个状态，向下风漂移。这是船舶漂航中极易形成的局面，当波浪周期性的作用力作用于船体时，船舶加剧横摇，货物横移，尤其是船舶的横摇固有周期与波浪的作用周期一致或接近相同时，产生共振，使船舶丧失稳性，导致最终沉没。出现漂航这种局面时，应采取措施避免横浪，并尽可能保持船首迎浪。一般这种情况，现有的解决措施主要是在船首送出单锚或双锚，
出链长度应考虑到锚机的负荷能力，不宜太长；若当时环境下松锚有困难，可将船首大缆送出，以产生水阻力，稳住船首，将对防止横向受浪起到一定的作用。横摇涉及船舶的稳性，大幅度的横摇会造成货物的移动和船舶舱内进水，致使船舶发生倾覆。船舶在大风浪中航行，应谨慎驾驶，运用良好的船艺，尽可能避免船舶横浪航行。
3 本研究设计目的
根据流体动力学原理，设计此功能装置，用于防止船舶漂航中受水流影响而处于横浪状态下引发船舶失去稳性而造成事故。
本研究所涉及的装置用于使船首向与水流作用方向免于垂直状态，从而达到设计目的作用。
如图2所示：在船头释放了此装置之后，装置一端连接在船头（左图）或船尾（右图），一端在水流的作用下向下游飘去，产生一个在船头或船尾对船舶的作用力，形成转船力矩从而使船舶偏转直到转船力矩为零。左图中的装置安放在船首，作用力致使船首向转向180度与流向相同；右图中的装置安放在船尾，船首向将保持船舶首向与流向相反。力对该装置的作用力传递给船舶，致使船舶保持与水流成相同或相反方向向下流漂航。通过这种方法设计的装置，防止了船舶在没有任何内部动力的情况下，有效利用了外部的水流，从而避免了船舶处于与水流正横时可能发生的危险。
4 受力分析
如图3受力分析所示：
当船舶与其周围的水有相对运动时，船舶在本研究设计的装置的作用下，水动转船力矩MFw=MF2=Fw·sin γ·（LG-aw） =F2·sin γ·（LG-aw）=1/2·ρ W·CWy·sin γ·（LG-aw）·Vw?·L·d
ρ W：水的密度
CWy：水动横向分力系数
Vw：船舶与水的相对速度
L： 船舶两柱间长
d： 船舶吃水
γ：水动力角
LG：船首到船舶重心的距离
aw：水动力作用点到船首的距离
∑M=MF1+MF2+MF3+MF4
=F1·sin θ·LG+ F2·sinγ·（LG-aw）-F4·sin β·L4-F3·sinα·L3
如图中例子所示：
当∑M>0时，船舶沿顺时针方向有转船合力距，船舶沿合力矩方向偏转。
当∑M<0时，船舶沿逆时针方向有转船合力距。
当∑M=0时，作用于船体的合力距保持平衡。最终船舶船首向将稳定在此合力距为零时的方向上。
此设计的装置平时可以存放在船首或船尾，装置在船尾释放时要避免受流的作用而缠绕在螺旋桨等船体突出物上，放在船首时要注意浪等外界环境的影响。装置的释放和存储类似于现有的“救生筏”。此装置设计的时候可以利用船首尾的导缆柱和导缆孔用于该装置的牵引绳索的释放和受力作用于船体，以提供转船力。该装置入水之后完全展开成类似于“降落伞”状，作用是用于阻挡水的通过，以形成反向作用力，通过导缆孔的牵引索传递给船首一个作用力。此处仅叙述了装置的的作用原理和以后使用中可能出现的问题，装置的具体形状、存放状态、释放方法、入水后形状等等都是以后研究需要重点考虑的。 此研究的装置，在外界流体的作用下，提供一个在船舶首或尾的力，从而形成转船力矩，从而达到研究决定当前漂航出现的问题。当没有此装置产生的力F1时，船舶平衡时将处于横浪状态，向下流漂航，此时容易使船舶遭受横浪等的影响而失去稳性。当此装置产生对船的作用力F1时，船舶平衡时将处于船首向与水流作用力方向在同一条直线状态，从而使船舶避开横流横浪状态，从而解除船舶处于上述船舶状态给稳性所带来的影响而引发船舶事故。
以上显示和描述了本研究的基本原理和主要特征和本研究的优点，仅供研究理解该装置原理使用，研究设计形状和具体实施细节要经过多次设计和实验，以选定最佳方案。
5 结束语
此研究设计的装置为解决船舶处于无动力时受外界环境影响而处于横风横浪状态，以至于对船舶的稳性造成影响从而引发事故，提出了一种解决方法，需要更加深入研究，为船舶的安全航行保驾护航。除了类此于此的要在硬件上想办法考虑危害的解决办法，还要在管理和安全预防措施上加以控制，尽量避免出现此类危害的发生。在出现船舶漂航时，要对各方面情况和因素做细致的分析，不能盲目行动。主动漂航时：保证机舱设备处于正常状态；保证舵效；牢固绑扎；保持水密门、窗等的水密；加强值班；调整压载，提高船稳性；注意风和涌浪方向调整航向；夜间航行，要更加谨慎；航行时还要注意水流的强弱；停车漂航，周围必须要有足够的水域；提高船员的素质，增强工作责任心，要有战胜各种恶劣条件的坚强信心；做好与外界的通信，遇到危险时，及时获取外界求助。漂航时，确保各种安全措施都仔细做好。研究人员也要考虑到船舶、船上人员、外界环境的综合影响，设计出合理、实用、简单，便于操作的作品。
参考文献
[1] 侯信田 永顺轮太平洋漂航用“土海锚”脱险及探讨 航海技术 1996
[2] 李志洪 谈船舶漂航中应采取的安全措施 航海技术 2003
[3] 李德水 “XH”轮失电漂航事故的反思 航海技术 2000
[4] 宫玉广 谈如何运用滞航与漂航方法操纵船舶 中国航海学会 2006
[5] 黄华 一起主空压机故障导致船舶漂航事故的反思 广东交通职业技术学院学报 2010
[6] 辜忠东 关于漂航船的属性 航海技术 2009
[7] 岳峰 风暴中停车漂航的安全性探讨 中国航海学会海浪与船舶航行安全及防抗台风经验研讨会论文集 1998
[8] 孙风羽 A轮无人无动力情况下，在大风狂浪中（恶劣环境中漂航29小时，93海里后）沉没 天气海洋与航海安全论文集 2000