¿Por qué no es fácil marearse en un crucero de lujo?
¿Qué es el mareo?
El mareo es una de las enfermedades marítimas más comunes. Al tomar transporte, las posiciones de las personas cambian a menudo. Cuando estos cambios exceden la capacidad de adaptación de los órganos del equilibrio de algunas personas, o exceden el umbral de tolerancia del sistema vestibular del oído interno, la función del nervio vestibular se altera temporalmente. Además, algunas personas pueden experimentar mareos, mareos o mareos en el aire, lo que médicamente se conoce como mareo.
Por ejemplo, cuando se navega por el mar, el movimiento anormal provocado por los golpes del crucero suele producir diversos estímulos de aceleración. Cuando la estimulación es demasiado fuerte o el tiempo de estimulación es demasiado largo, excediendo el umbral de tolerancia del sistema vestibular (el umbral de tolerancia de cada persona es diferente), se producirá mareo. Los síntomas del mareo inicialmente incluyen mareos, sensación de plenitud de cabeza, dolor de cabeza, náuseas y vómitos, seguidos de palidez, palpitaciones, opresión en el pecho, sudores fríos, manos y pies fríos y debilidad en las extremidades. En casos graves, puede desmayarse, su pulso se ralentizará y su presión arterial bajará. Si los vómitos son frecuentes, puede producirse una deshidratación leve, cuencas de los ojos hundidas y debilidad general. Los mareos, la fatiga y las náuseas son síntomas clásicos del mareo. También se cree que el síndrome del sueño, que se manifiesta como fatiga y cansancio, está relacionado con el mareo. Si las náuseas provocadas por el balanceo del barco no se alivian, el paciente vomitará con frecuencia, pero a diferencia de las enfermedades comunes, las náuseas provocadas por el mareo no se aliviarán después de vomitar.
¿Por qué la gente se marea en el mar?
Nuestros oídos nos ayudan a mantener el equilibrio. En la estructura del oído interno humano, hay tres canales semicirculares que se asemejan a antenas de caracol, llamados canales semicirculares. También hay endolinfa en los canales semicirculares y células ciliadas en los dos pies óseos de los canales semicirculares. Por lo tanto, cuando la endolinfa fluye, también hará que las células ciliadas se doblen y se caigan, creando una sensación de movimiento. Los canales semicirculares son estimulados principalmente por la aceleración positiva y negativa del pie, es decir, cambios en el movimiento de rotación. Debido a que los planos de los tres canales semicirculares son perpendiculares entre sí, se puede sentir la estimulación del movimiento de rotación en todas las direcciones. Cuando la cabeza se mueve, el líquido fluye y los receptores envían señales al cerebro sobre cambios en la posición de la cabeza. Luego, el cerebro emite instrucciones para asegurar el equilibrio del cuerpo.
Estructura del oído
El equilibrio del cuerpo humano depende principalmente de la coordinación del vestíbulo, la visión, los músculos y las articulaciones del oído interno. Entre ellos, el sistema vestibular del oído interno es el más importante. Su estructura funcional es en realidad como un ojo. Es un receptor especialmente diferenciado que detecta principalmente la posición de la cabeza y sus cambios. ¿Cómo se sentiría la gente si se moviera en línea recta? Depende del globo y del saco ovalado del vestíbulo del oído interno. El sáculo y el ooquiste también tienen endolinfa y células ciliadas, así como membranas otolíticas. Cuando una persona acelera en línea recta, la arena subyacente en la membrana del otolito se mueve en la dirección opuesta, como una piedra en una botella. Cuando agite la botella hacia la derecha, la piedra rodará hacia el lado izquierdo de la botella, y cuando agite la botella hacia la izquierda, la piedra rodará hacia el lado derecho de la botella, estimulando así las células ciliadas para que sientan equilibrado.
Los órganos de los sentidos humanos tienen un rango de percepción. Por ejemplo, el rango de audio que el oído humano puede oír es de 20 HZ ~ 20 KHZ. Es difícil para el oído humano detectar audio por debajo de 20 HZ o por encima de 20 KHZ. Y vivir en un entorno overclockeado durante mucho tiempo puede provocar fácilmente irritabilidad. De manera similar, el sistema de equilibrio regido por el sistema vestibular del oído interno también tiene un límite máximo que puede soportar la estimulación, es decir, un umbral. Diferentes personas o diferentes períodos de una persona tienen diferentes umbrales según su condición física. Superar el umbral que el cuerpo humano puede soportar provocará trastornos del equilibrio y mareos.
¿Por qué no es fácil marearse en un crucero de lujo?
El balanceo de un barco es el factor más importante en el mareo y también es la prueba más importante para los cruceros a la hora de prevenir el mareo. En el diseño actual del casco de los cruceros, además de la velocidad, lo más importante es resistir las condiciones complejas del mar, de modo que el balanceo del barco sea mínimo y se maximice el confort. En el estado de equilibrio dinámico del barco, se aumenta el ancho del barco, se aumenta la altura del francobordo, se baja el centro de gravedad, se reduce el brazo lateral de presión del viento, se aumenta el ángulo de entrada del viento y se reduce el ángulo de balanceo.
Diagrama esquemático de la estabilidad del casco
El propio casco se encuentra en un estado de equilibrio dinámico.
La estabilidad considerada en el diseño es que el barco sale y se inclina bajo la acción de fuerzas externas. Cuando se elimina la fuerza externa, el barco puede volver a su posición de equilibrio original por sí solo. El principio básico se muestra en la figura anterior. Cuando el barco está sometido a un momento de escora Mh, flota hacia un lado con un ángulo de inclinación θ (θ≤ 100 ~ 150), y la línea de flotación se mueve de WL a W1L1. Después de inclinar:
1. La fuerza W es constante porque el peso no aumenta ni disminuye durante el proceso de inclinación;
2. La posición del centro de gravedad G permanece sin cambios porque durante el proceso de inclinación no hay movimiento de peso;
3. La fuerza de flotabilidad D no cambia, porque el peso no cambia, por lo que el desplazamiento no cambia;
4. Solo la posición del centro flotante B cambia debido a la forma del cuerpo de drenaje. Cambio por cambio, del B original a la hipotenusa de B a B1.
Debido a la flotabilidad del agua, se generará un momento de restauración Ma opuesto al momento de escora Mh, y el barco volverá a la posición de equilibrio.
La estabilidad se divide en estabilidad lateral y estabilidad longitudinal según el estado de inclinación; según la diferencia en el ángulo de inclinación, se divide en estabilidad inicial y estabilidad de ángulo de inclinación grande según si hay aceleración angular durante; inclinación, se divide en estabilidad estática y estabilidad dinámica, según si la cabina está dañada, se divide en estabilidad completa y estabilidad dañada. La estabilidad de un buque de carga cambia mucho con los cambios en la posición del centro de gravedad y el centro de flotabilidad de la carga y descarga, al igual que la estabilidad. Generalmente, el centro de gravedad y el centro de flotabilidad de un crucero no cambian mucho y su estabilidad se considera básicamente estable.
La sacudida del casco es el factor más importante del mareo y también es la prueba más importante para los cruceros a la hora de prevenir el mareo. En la actualidad, además de la velocidad, lo más importante en el diseño actual del casco de un crucero es soportar las complejas condiciones del mar y crear un crucero con mínimas sacudidas y el mayor confort. En el estado de equilibrio dinámico del casco, aumentar el ancho del casco, aumentar la altura del francobordo, reducir la altura del centro de gravedad, reducir la presión del viento en los brazos laterales, aumentar el ángulo de entrada del viento y reducir el ángulo de balanceo pueden desempeñar un papel importante. papel importante en la mejora del comportamiento marítimo del casco.
El comportamiento en el mar se refiere a la capacidad de un barco para superar movimientos como el balanceo de las olas. Para mejorar el comportamiento del barco en la mar, reduciendo así la amplitud del balanceo y cambiando el período de balanceo, que es un propósito clave para lograr la comodidad del barco, generalmente se instalan equipos antibalanceo en el barco:
1. diseño
Muchos de los cruceros de alta velocidad que ves son diseños de catamaranes. En general, conecta dos cascos, generalmente equipados con hélices gemelas, timones gemelos y un buen rendimiento de control. El diseño del catamarán aumenta enormemente el centro de flotación y baja el centro de gravedad. La distancia entre el centro de flotabilidad y el centro de gravedad determina la estabilidad del barco, por lo que la estabilidad de este tipo de barco mejora enormemente y el balanceo es menor que el de un barco monocasco, lo que aumenta la comodidad de navegación del toda la tripulación y reduce la probabilidad de marearse. Al mismo tiempo, no es necesario instalar equipos "estabilizadores", lo que también reduce el coste de compra.
Diseño de catamarán (diseño de catamarán de 10,6 metros por New Zealand Maritime Technology Co., Ltd.)
2. Instalar quilla de sentina
La quilla de popa es la El más utilizado y el dispositivo antivuelco más sencillo. Se instala en la popa del barco a lo largo del barco. Al balancearse, altera el campo de flujo alrededor del casco, lo que hace que el barco genere amortiguación adicional, aumentando así la amortiguación de balanceo y logrando el propósito de reducir el balanceo. Es eficaz en todas las condiciones del mar, especialmente cuando se produce el balanceo cíclico del barco y la acción cíclica de las olas. El único inconveniente es que la quilla de popa aumenta ligeramente la resistencia del barco. Debido a su estructura simple, bajo costo de construcción y poco impacto en la velocidad, casi todos los barcos de navegación marítima están equipados con quillas de sentina, y las quillas de sentina se han convertido en parte de los cascos de los barcos de navegación marítima. Por tanto, en circunstancias normales, el denominado dispositivo antibalanceo se refiere a medidas y equipos antibalanceo distintos de la quilla de sentina.
Ocean Oasis
3. Instalar estabilizadores de aletas
Los estabilizadores de aletas son uno de los dispositivos antivuelco más populares del mundo. Durante el proceso de balanceo del barco, el mecanismo de control ajusta automáticamente el ángulo de la aleta estabilizadora en relación con el flujo de agua, de modo que las aletas estabilizadoras izquierda y derecha generen un par máximo opuesto a la dirección de balanceo para lograr el efecto antibalanceo. Este tipo de dispositivo antivuelco funciona muy bien, especialmente en barcos de pasajeros de alta velocidad. Es un dispositivo antivuelco activo con buen efecto antivuelco y amplia aplicación. El estabilizador de aletas apareció por primera vez en 1889 y fue patentado por John I. Thomeyeroft. En 1923, Nobutaro Liang Yuan de Japón diseñó el primer conjunto de estabilizadores de aletas y logró un buen efecto antivuelco mediante pruebas de carga. En 1935, el estabilizador de aletas diseñado por la compañía británica Brown Brothers se aplicó con éxito a un ferry del Canal de la Mancha de 2200 toneladas. Desde entonces, el estabilizador de aletas se ha utilizado ampliamente. El principio de funcionamiento del estabilizador es el siguiente:
El violento balanceo del barco es la síntesis vectorial de seis estados de movimiento: balanceo, cabeceo, agitación, guiñada, deriva y deriva.
Entre ellos, el balanceo es el factor más importante que afecta la navegación estable del barco. La función del estabilizador es reducir el balanceo del barco cuando navega con fuertes vientos y olas, controlando así de manera efectiva la actitud de navegación del barco. Los estabilizadores de aletas son actualmente los únicos estabilizadores de aletas activos de uso generalizado. Su parte funcional son uno o varios pares de alas que se extienden hacia afuera. Según la retráctilidad de sus aletas se puede dividir en dos tipos: telescópicas y fijas. Gira sobre su propio eje mientras trabaja. Según la teoría de la mecánica de fluidos, cuando la aleta se mueve con respecto al flujo de agua, se generará una fuerza perpendicular al perfil aerodinámico. Este es el principio básico de la aleta estabilizadora. La razón por la que el estabilizador de aletas puede desempeñar un papel anti-balanceo es precisamente porque puede resistir la distancia de impacto de las olas a través del momento estable obtenido por uno o varios pares de aletas giratorias controladas en el flujo de agua, reduciendo así el balanceo del barco. y mejorar la estabilidad de la navegabilidad del buque.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de control en los últimos años, el estabilizador de aletas se ha convertido en el dispositivo antivuelco más utilizado y exitoso. Sin embargo, el efecto antivuelco del estabilizador de aletas es proporcional al. cuadrado de la velocidad. Sólo cuando la velocidad del barco es alta, el estabilizador puede reducir efectivamente el balanceo, pero cuando el barco está operando a velocidad cero o baja, el estabilizador no puede reducir efectivamente el balanceo.
Administración Estatal Oceánica de China “Hai Jian 51”.
4. Instale una caja antivuelco.
En comparación con el estabilizador, que requiere una alta velocidad para funcionar, el tanque antivuelco no se ve afectado por la velocidad del barco. Funciona teniendo un tanque de agua conectado a la izquierda y a la derecha del casco, y cuando el barco se balancea, el agua en el tanque oscila hacia adelante y hacia atrás de un lado al otro. Al diseñar las dimensiones de la sección transversal de las tuberías de conexión y utilizar un dispositivo de ajuste para controlar la diferencia de nivel de agua en ambos lados, la diferencia de peso del agua en los tanques de agua izquierdo y derecho genera un momento opuesto a la dirección de rodadura, logrando así el propósito de reducir el balanceo.
Los depósitos de agua antivuelco se pueden dividir en tres tipos: pasivos, pasivos controlables y activos según sus métodos de trabajo. El tanque de agua pasivo anti-balanceo funciona según el principio de doble vibración y tiene un buen efecto anti-balanceo en el área de balanceo armónico. Tiene las características de estructura simple, bajo costo y fácil mantenimiento, y ha sido ampliamente utilizado. Con el rápido desarrollo de la tecnología de control, el tanque de agua antivuelco pasivo controlable es un dispositivo antivuelco y una mejora importante del tanque de agua antivuelco pasivo. Considera de manera integral la relación entre las costosas aletas estabilizadoras y los tanques estabilizadores pasivos. El sistema de control consume menos energía, tiene las características de automatización, ocupación de espacio reducido, operación simple y alta confiabilidad. Además, el tanque de agua antivuelco pasivo controlable se puede utilizar para resistir el balanceo y detectar la estabilidad. Es la dirección de desarrollo actual de los tanques de agua antivuelco pasivos y tiene amplias perspectivas de aplicación y de investigación. El tanque de agua pasivo antivuelco funciona según el ciclo inherente del propio tanque de agua. Cuando el período real de las olas es significativamente diferente del período natural del tanque, el tanque a menudo no puede lograr el efecto anti-balanceo esperado y el balanceo puede aumentar bajo ciertas condiciones del mar. La desventaja es que ocupa un volumen considerable en el casco, y su superficie libre siempre reduce la altura del centro de cabeceo del barco, reduciendo la estabilidad inicial del balanceo. El tanque de agua antivuelco activo tiene las ventajas de una respuesta y velocidad rápidas, pero rara vez se utiliza debido a su alto costo, sistema complejo y alto consumo de energía.
Sistema de control de equilibrio automático (nota)
5. Aplicación de la tecnología antivuelco del timón
El antivuelco del timón es una nueva tecnología antivuelco. De hecho, el balanceo de un barco es causado por las fuerzas y momentos cambiantes ejercidos sobre el casco por fuerzas externas como el viento y las olas. Sin embargo, al girar, el casco también rodará. Es decir, el giro no sólo puede producir un momento de rodadura, sino también un momento de rodadura al mismo tiempo. Por lo tanto, la mayoría de los cruceros de lujo están equipados con propulsores de proa, o si la relación entre el momento de balanceo generado por el timón y el momento de perturbación de las olas se puede controlar correctamente, el timón también se puede utilizar como un dispositivo antibalanceo para reducir el balanceo. del barco.
En comparación con los estabilizadores de aletas y los tanques antivuelco, los dispositivos antivuelco del timón tienen muchas ventajas y han recibido diversos grados de atención en muchos países. Puede utilizar los sistemas de timón y dirección existentes en el barco y se puede aplicar no sólo a barcos militares grandes y medianos, barcos especiales y barcos civiles, sino también a barcos pequeños. Los requisitos de la estabilización del balanceo del timón sobre las características dinámicas del sistema de control y las características hidrodinámicas del barco son generalmente fáciles de cumplir, por lo que tiene perspectivas de aplicación muy amplias.
6. Control del factor psicológico
Además del diseño anterior de los dispositivos antivuelco de los barcos, para garantizar el confort de los turistas, las habitaciones de los huéspedes deben estar libres de ruido. vibraciones y sacudidas a gran escala.
Por esta razón, algunos cruceros utilizan propulsión eléctrica para evitar la excitación y el ruido del motor principal mediante una planificación razonable del espacio en la cabina del crucero, las personas pueden sentarse y acostarse más cómodamente y reducir el grado de mareo; el sistema de acondicionamiento está cuidadosamente diseñado para garantizar que no haya ruido del aire acondicionado en la habitación. Garantizar que se suministre aire fresco a todos los rincones del barco a través del diseño coordinado del color de la cabina, aliviando psicológicamente las emociones de los pasajeros y otras medidas, factores que causan mareos; se puede aliviar hasta cierto punto.
Los cruceros serán el principal medio de transporte de pasajeros marítimos en el futuro para viajes y ocio, y la demanda de la gente por la comodidad de los cruceros de lujo es cada vez más fuerte. Por lo tanto, para el diseño de cruceros, gradualmente se está considerando cómo reducir el problema del mareo desde el propio crucero mediante tecnología moderna.
Nota: Xu Jingjing y Tan Yue, Investigación sobre el esquema de diseño de control automático del sistema de control de equilibrio de buques, China Ship Repair, Número 3, 2005.