【VIP专享】船舶静力学第3章 初稳性(2)
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第三章稳性第一节稳性的基本概念(一)船舶平衡的3种状态1、稳定平衡>0G点在M点之下,GM>0,MR2、随遇平衡=0G点与M点重合,GM=0,MR3、不稳定平衡<0G点在M点之上,GM<0,MR(二)稳性的定义船舶稳性是指船舶受给定的外力作用后发生倾侧而不致倾覆,当外力消失后仍能回复到原来的平衡位置的能力。
(三)稳性分类分类方法: 按倾斜方向、倾角大小、倾斜力矩性质、船舱是否进水┏破舱稳性稳性┫┏初稳性(小倾角稳性)┃┏横稳性┫┏静稳性┗完整稳性┫┗大倾角稳性┫┗纵稳性┗动稳性其中,倾角小于等于10-15度称为小倾角,否则称为大倾角。
倾斜力矩性质指静力或动力,或者说有无角速度、角加速度。
第二节 稳性指标的计算(一) 船舶初稳性的基本标志 1.稳心M 与稳心距基线高度KM船舶小倾角横倾前、后其浮力作用线交点称为横稳心,简称稳心。
稳心M 距基线的垂向坐标称为稳心距基线高度。
2.初稳性的衡准指标稳心M 至重心G 的垂距称为初稳性高度GM 。
初稳性高度GM 是衡准船舶是否具有初稳性的指标。
初稳性高度大于零,即船舶重心在稳心之下,船舶就有初稳性。
3.初稳性中的假设(对于任一给定的吃水或排水量)(1)小倾角横倾(微倾);(2)在微倾过程中稳心M 和重心G 的位置固定不变;(3)在微倾过程中浮心B 的移动轨迹是一段以稳心为圆心的圆弧; (4)在微倾过程中倾斜轴过漂心。
(二)初稳性高度GM 的表达式GM=KB+BM-KG=KM-KG (三) 初稳性高度的求取1、 KM 可在静水力曲线图、静水力参数表或载重表中查取。
2、 KG 的计算式中,P i —— 组成船舶总重量(含空船重量等)的第i 项载荷,tZ i —— 载荷P i 的重心距基线高度,m3、Z i 确定(1)舱容曲线图表查取法船舶资料中通常有各个货舱和液舱的舱容曲线图或数据表,利用舱容曲线图表,可方便确定舱内散货或液货的重心高度Z i ,方法如下:i )对于匀质散货或液货,已知货堆表面距基线高度,在图中左纵轴上对应点做水平线交舱容中心距基线高度曲线得B 点,过B 点做垂线交上横轴得C 点,对应值即为该舱货物重心距基线高度Z i 。
船舶静力学浮性和初稳性概要船舶船舶静力学浮性、初稳性课程总结第二章浮性2.1 浮态和静平衡方程2.1.1 浮态的描述船舶的浮态用吃水T,横倾和纵倾角。
正浮状态:=0;=0,用吃水T描述纵倾状态:=0,用T,描述横倾状态:=0,用T,描述任意状态:用T,,描述t纵倾也可用纵倾值t TF TA表示,tanL2.1.2 静平衡方程横倾时,水平方向单位向量为jcos ksin根据矢量投影规则,重力和浮力作用线之间的距离GZ为矢量GB在水平方向的投影,当船舶在外力矩作用下达到静平衡状态时,力平衡方程(任意倾斜角)为:WMH GZ lH yB yG cos zB zG sin MT lT xB xG cos zB zG sin 当外力矩为零时:GZ方向的单位矢量:jcos +ksinMH MT 0 lH lT 0 因此有:yB yG zB zG tanxB xG zB zG tan当(平衡于正浮状态的)船舶在外力矩作用下发生小角度倾斜时:I 2L/23MH GZ GMsin zB T zG sin I ydxT L/23 其中L/2I 2IL 2 x2ydx AWxFMT GZL GMLsin zB L zG sin L/22.2 重量重心计算船舶重量重心计算采用累计求和的方法进行W WkxG,yG,zGW x,y Wkkkk,zk船舶2.3 排水体积和浮心计算船舶水下部分的体积和浮心采用积分的方法计算:dxdydzVxB1yB ydxdydzV1xdxdydz VzB1zdxdydz V具体计算时分别按三个坐标依次积分。
2.3.1 按水线面计算排水体积和浮心坐标按水线面计算排水体积和浮心坐标时,首先在y和x方向积分,计算水线面面积Aw和水线面形心(称为漂心),然后在z方向积分获得排水体积和浮心。
按水线积分时,一般假定船舶处于正浮状态。
按水线面计算方法可获得船舶静水力曲线2.3.1.1 水线面参数计算水线面面积:AW(z) dxdyWPL/2 L/22ydx水线面静矩:moy z xdxdyWPL/2L/22xydx水线面漂心(COF):xF zmoyAW2L/23ydx (用于横稳性半径计算) 水线面横倾惯性矩:IT z 3 L/2 水线面纵倾惯性矩:IL z 22.3.1.2 排水体积和浮心坐标计算L/2L/22(用于纵稳性半径计算) x2ydx AWxF排水体积:T Aw z dzT1T浮心纵坐标(LCB):xB T xFAWdz01T1 T 1T浮心垂向坐标(VCB):zB T zAWdz zd T dz0 0 0浮心垂向坐标(TCB):yB T 0 (对称性)船舶2.3.1.3排水体积和浮心坐标的导数dAW 排水体积导数:dz 浮心纵坐标(LCB):dxBAWxF xBdz dzBAWz zBdz浮心垂向坐标(VCB):2.3.2 按横剖面计算排水体积和浮心坐标按横剖面计算排水体积和浮心坐标时,首先在y和z方向积分计算水线以下横剖面面积As和形心ys,zs。