船舶静力学第四章 大倾角稳性.ppt

§4-1 概述 当遇到恶劣的风浪，船的倾角会大于10°~15°，或上甲板边缘开始入水，这时就不能用初稳性来判断船舶是否具有足够的稳性。 大倾角稳性问题，仍然是研究船舶倾斜后产生复原力矩以阻止其倾覆的能力，且着重研究复原力矩随横倾角变化的规律。本章主要研究：静稳性、动稳性及稳性衡准。 假定： 船舶处于静水之中，受静水力作用，水线面为一水平面，忽略纵倾影响。实际上，大倾角情况下存在耦合现象。 大倾角情况下，出水和入水楔形形状不对称，等体积倾斜水线不通过正浮水线面的漂心，浮心的移动曲线在横剖面上的投影不能看作是圆弧，初稳心M不是固定不动，稳心半径 r 随着横倾角φ的不同而变化。此时静稳性臂不能用GZ=GM·sin ?表示而应用下式： §4-2 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 一、基本原理 倾斜水线下的排水体积?? 必然是： 三、 稳性横截曲线 由变排水量法求得不同排水体积??在不同横倾角φ 时浮力???作用线至假定重心S 的距离l s 。然后以l s为纵坐标， 以? （ ?? ）为横坐标绘成的曲线称为稳性横截曲线。再根据稳性横截曲线求出某一排水体积时的l s ，然后对重心加以修正，绘出该装载情况下的静稳性曲线。 四、 具体计算步骤 1. 绘制（9~12个站号）乞氏横剖面图； 2. 选择计算水线、旋转点O、假定重心S位置和横倾角间隔dφ的大小； 3. 量取入水和出水宽度a和b； 4. 计算W和I值； 5. 计算δ▽φ和Mφ″值； 6. 计算▽φ和 l s 及绘制稳性横截曲线； 7. 绘制静稳性曲线 l=f（φ）； §4-3 船舶静稳性曲线的等排水量计算法 等排水量第一计算法：用于干舷较高、舷侧为直壁的船舶，精确性较好，一般适用于海船。 等排水量第二计算法：用于干舷较低、舷侧外倾的船舶，精确性较好，适用于浅水内河船。 船舶在横倾角φ时的浮心坐标是 寻找等体积倾斜水线 水线W1L1下的入水和出水楔形体积之差 三、等排水量法的优缺点 　　　该法必须首先确定等体积倾斜水线，因此有一个修正水层的问题，作图时容易引起误差。若修正水层较大，则必须改用修正后的水线半宽坐标重新进行等体积倾斜后水线面面积和惯性矩的第二次计算，使工作量大大增加；其优点是可直接求得某一装载情况下的静稳性曲线图，对某些吃水变化不大的船舶的大倾角稳性计算有其方便之处。 §４-４上层建筑及自由液面对静稳性曲线的影响（自学） 一、　上层建筑对静稳性曲线的影响 要求：上层建筑的结构强度及其水密性符合规范的要求，且当其　　封闭时，有通向机舱、其它工作处所和上一层甲板的内部　　出入口。 　上层建筑入水部分的体积　　及其对轴线ＮＮ的静矩 　考虑上层建筑后的总排水体积及其对ＮＮ的静矩 浮力作用线至NN的距离 二、　自由液面对静稳性曲线的影响 船内液舱中存在自由液面时,舱内液体随船舶的倾斜而移动,对于静稳性曲线有一定的影响. 　舱内液体产生的倾斜力矩 §4-5 静稳性曲线的特征 一、 静稳性曲线的特征 ●曲线在原点O处的斜率 ●最大静稳性臂及其对应的横倾角●稳性范围以及曲线下的面积——这些对于判断船舶的稳性非常重要。 §4-6 动稳性 船舶在外力矩的静力作用下，横倾时的角速度很小，近似为零。当复原力矩MR 和倾斜力矩MH 相等时即达到平衡状态。船舶的静稳性以复原力矩表达。 船舶在外力矩的动力作用下，横倾时具有角速度。只有当外力矩所作的功TH 完全由复原力矩所作的功TR 所抵消时，船的角速度才变为零而停止倾斜。船舶的动稳性以复原力矩所作的功表达。 四、进水角和进水角曲线 §4-7 船舶在各种装载情况下的稳性校核计算 GM 57.3° O ? ? 57.3° 57.3° GM GM O O l l l a) b) c) ? 二、 典型的静稳性曲线图 a)—初稳性高较大，静稳性臂的最大值也不小，稳性消失角可达60 ° ~90 ° 。 b)—初稳性高较小，但曲线很快地超出在原点处的切线，静稳性臂的最大值也不小，稳性范围较大。形状较为理想。 c)—初稳性高为负值，这种船在静水中虽然不会翻掉，但因正浮位置是不稳定平衡，故具有一永倾角，其大倾角稳性较差。一般不允许出现这种情况 。 一、 基本概念 船舶受到外力矩MH的突然作用很快地产生倾斜，在倾斜过程中具有一定的角速度。 动、静稳性的特点： P P d 2d 逐渐放手 突然放手 MH O ?1 MR MR MH MH=MR ? O l