仓容计算和稳性与浮态计算(内河货船)概要
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(完整word版)船舶稳性校核计算书一、概述本船为航行于内河B级航区的一条旅游船。
现按照中华人民共和国海事局《内河船舶法定检验技术规则》(2004)第六篇对本船舶进行完整稳性计算。
二、主要参数总长L OA13.40 m垂线间长L PP13.00 m型宽 B 3.10 m型深 D 1.40 m吃水 d 0.900 m排水量? 17.460 t航区内河B航区三、典型计算工况1、空载出港2、满载到港五、受风面积A六、旅客集中一弦倾侧力矩L KL K=1(1?n5lb)=0.030 mn lb =1.400<2.5,取nlb=1.400式中:C—系数,C=0.013lbN=0.009<0.013,取C=0.013n—各活动处所的相当载客人数,按下式计算并取整数n=NSbl=28.000S—全船供乘客活动的总面积,m2,按下式计算:S=bl=20.000 m2b—乘客可移动的横向最大距离,b=2.000 m;l—乘客可移动的横向最大距离,b=2.000 m。
七、全速回航倾侧力矩L VL V=0.045V m2L S[KG?(a2+a3F r)d]KN?m式中:Fr—船边付氏数,F r=m9.81L;Ls—所核算状态下的船舶水线长,m;d—所核算状态下的船舶型吃水,m;—所核算状态下的船舶型排水量,m2;KG—所核算状态下的船舶重心至基线的垂向高,m;Vm—船舶最大航速,m/s;a3—修正系数,按下式计算;a3=25F r?9当a3<0,取a3=0;当a3>1时,取a3=1;a2—修正系数,按下式计算;a2=0.9(4.0?Bs/d)当Bs/d<3.5时,取Bs/d=3.5;当Bs/d>4.0时,取Bs/d=4.0;。
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φ和纵倾角θ。
正浮状态:φ=0;θ=0,用吃水T 描述 纵倾状态:φ=0, 用T ,θ描述 横倾状态:θ=0, 用T ,φ描述 任意状态: 用T ,φ,θ描述纵倾也可用纵倾值A F T T t -=表示,Lt=θtan2.1.2 静平衡方程横倾时,水平方向单位向量为φφsin cos k j +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:()()[]()()[]θθφφsin cos sin cos G B G B T T G B G B H H z z x x l M z z y y l GZ M W -+-∆=∆=-+-∆=∆=∆=∆= 当外力矩为零时:00==→==T H T H l l M M 因此有:()()()()θφtan tan G B G B G B G B z z x x z z y y --=---=-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:φφφφsin sin sin sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∇+∆≈∆=∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛-∇+∆≈∆=∆=G L B L L T G T B H z I z GM GZ M z I z GM GZ M 其中 22/2/22/2/3232F W L L L L L T x A y d x x I dx y I -==⎰⎰--2.2 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()(){}∑∑∑==kk kk kGG G kWz y x W z y x W W ,,,,GZ 方向的单位矢量: j cos φ+k sin φ2.3 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:⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∇=∇=∇==∇VB VB VB Vzdxdydz z ydxdydzy xdxdydz x dxdydz111具体计算时分别按三个坐标依次积分。
仓容计算和稳性与浮态计算仓容的计算我采用的是类似于横剖面面积曲线的方法,即利用面积曲线计算舱室容积,与横剖面面积去线的不同之处是在于量取横剖面面积时是取自主甲板,以#1为例,如下图所示依次量取各站横剖面面积如下表站号船尾0 1 2 3 4 5 6面积2.5800 2.58003.51414.92035.84956.2829 6.5368 6.7482 (m2)站号7 8 9 10 11 12 13 14面积6.8666 6.9141 6.9323 6.9452 6.9452 6.9452 6.9077 6.8242 (m2)站号15 16 17 18 18.5 19 19.5 20面积6.5894 6.0702 5.1625 4.0439 3.2694 2.2847 1.2210 0.3790 (m2)依据表内数据绘制出仓容面积曲线如下图,则需要求那个舱的仓容只需要在仓容面积曲线上对应的肋位上量取即可。
各舱仓容与形心舱室面积肋位甲板下体积甲板上体积总体积形心Xg 形心Zg尾尖舱~#3 7.3770 0.0000 7.3770 -10.8260 1.1008机舱#3~#11 23.17390.0000 23.1739 -7.6295 0.8144燃油舱#9~#11 6.4329 0.0000 1.3929 -6.7500 0.9310第一货仓#11~#2651.508612.2400 63.7486 -1.9714 0.7076第二货仓#26~#4146.760713.2600 60.0207 5.2341 0.7606清水仓#41~#43 3.2700 0.0000 3.2700 9.7100 0.7700 艏尖舱#41~ 5.0483 0.0000 5.0483 10.0797 1.14737.3计算空船重心高度空船重心高度估算参考母型船进行分项估算,见下表(排水量裕度对重心影响不计):表7.3 空船重心数据表空船重心数据表重量估算重量(t) Zg(m) Xg(m)钢料重量16.55 0.8375 -1.078125舾装重量12.66 1.8125 -2.879791667机电重量 5.75 0.73125 -9.195208333总34.96 1.173099614 -3.0656058117.4重量与重心计算本船共计算满载出港与压载到港两种载况下的重心。
仓容计算和稳性与浮态计算仓容的计算我采用的是类似于横剖面面积曲线的方法,即利用面积曲线计算舱室容积,与横剖面面积去线的不同之处是在于量取横剖面面积时是取自主甲板,以#1为例,如下图所示依次量取各站横剖面面积如下表站号船尾0 1 2 3 4 5 6面积2.5800 2.58003.51414.92035.84956.2829 6.5368 6.7482 (m2)站号7 8 9 10 11 12 13 14面积6.8666 6.9141 6.9323 6.9452 6.9452 6.9452 6.9077 6.8242 (m2)站号15 16 17 18 18.5 19 19.5 20面积6.5894 6.0702 5.1625 4.0439 3.2694 2.2847 1.2210 0.3790 (m2)依据表内数据绘制出仓容面积曲线如下图,则需要求那个舱的仓容只需要在仓容面积曲线上对应的肋位上量取即可。
各舱仓容与形心舱室面积肋位甲板下体积甲板上体积总体积形心Xg 形心Zg尾尖舱~#3 7.3770 0.0000 7.3770 -10.8260 1.1008机舱#3~#11 23.17390.0000 23.1739 -7.6295 0.8144燃油舱#9~#11 6.4329 0.0000 1.3929 -6.7500 0.9310第一货仓#11~#2651.508612.2400 63.7486 -1.9714 0.7076第二货仓#26~#4146.760713.2600 60.0207 5.2341 0.7606清水仓#41~#43 3.2700 0.0000 3.2700 9.7100 0.7700 艏尖舱#41~ 5.0483 0.0000 5.0483 10.0797 1.14737.3计算空船重心高度空船重心高度估算参考母型船进行分项估算,见下表(排水量裕度对重心影响不计):表7.3 空船重心数据表空船重心数据表重量估算重量(t) Zg(m) Xg(m)钢料重量16.55 0.8375 -1.078125舾装重量12.66 1.8125 -2.879791667机电重量 5.75 0.73125 -9.195208333总34.96 1.173099614 -3.0656058117.4重量与重心计算本船共计算满载出港与压载到港两种载况下的重心。
(1)满载出港满载出港载况下,不加压载水,燃油、淡水按设计值计算,重量与重心计算见下表:表7.4 满载出港重量与重心估算满载出港重量与重心估算项目重量(t)重心距船中(m)重心距中线(m)重心距基线(m)空船36 -3.06 0 1.17人员行李0.4 -9.5 0 2.5淡水0.464 -10 0 0.767燃油 1.069 -6.75 0 0.931滑油0.032 -7.5 0 0.2备品及供应0.35 -10.5 0 2品货物50 1.75 0 0.734总计88.33 -0.478102004 0 0.9266(2)压载到港压载到港载况下,为减小船舶尾倾,同时增加螺旋桨沉深,在尾压载舱、内底压载水舱和首压载水舱均加压载水,燃油、淡水按设计值的10%计算,重量与重心计算见下表:0压载到港重量与重心估算项目重量(t)重心距船中(m)重心距中线(m)重心距基线(m)空船36 -3.06 0 1.17人员行李0.4 -9.5 0 2.5淡水0.0464 -10 0 0.47燃油0.1069 -6.75 0 0.32滑油0.0032 -7.5 0 0.1备品0.35 -10.5 0 2货物0 0 0 0压载水 3.27 9.71 0 0.77总计40.1765 -2.167756649 0 1.1548表7.5 压载到港重量与重心估算7.5自由液面修正根据规范要求,除满载液货舱,装满98%以上舱容的液体舱及存有通常剩余液体的空舱,可不计自由液面影响。
对于本船,初稳性考虑燃油舱与淡水舱的自由液面修正,修正值如下表:表7.6 自由液面对初稳性修正自由液面对初稳性修正单位满载出港压载到港排水量(1)t 88.33 40.18淡水舱IX(2)m4 4.1065 4.1065 密度(3)t/m3 1 1单侧燃油舱IX(4)m4 3.228 3.228 密度(5)t/m30.85 0.85修正值((2)*(3)+(4)*(5)*2)/(1)m0.1086165520.2387779997.6浮态与初稳性根据参考资料[4]P71处表格的方法进行本船浮态与初稳性计算,如下:表7.7 浮态与初稳性计算表浮态与初稳性计算表项目符号与公式单位满载出港压载到港排水量 D t 88.33 40.18平均吃水 d m 1 0.5重心纵向坐标Xg m -0.4781 -2.1678浮心纵向坐标Xb m -0.118 0.081重心竖向坐标Zg m 0.9266 1.1548纵稳心距基线高Zml m 59.7579.25纵向初稳心高GM L=Zml-Zg m 58.8234 78.0952每厘米纵倾力矩MTC=D*GM L/100L N.m 2.259074314 1.36428919 漂心纵向坐标Xf m -0.99 -0.02纵倾力臂Xg-Xb m -0.3601 -2.2488纵倾力矩Mt=D(Xg-Xb) N.m -31.807633 -90.356784 纵倾值dd=M T/(100MTC) m -0.14079941 -0.662299347首吃水增量dd F=(L/2-X F)(dd/L) m -0.076460201 -0.331725586尾吃水增量dd a=-(L/2+X F)(dd/L) m 0.064339209 0.330573761 首吃水df=d+dd f m 0.923539799 0.168274414 尾吃水da=d+dd A m 1.064339209 0.830573761横稳心距基线高Zm m2.78 4.16未修正初稳心高GM0=Zm-Zg m1.8534 3.0052自由液面修正至dGM m0.108616552 0.238777999实际初稳心高 GM=GM 0-dGM m 1.744783448 2.766422001通过上述计算,可以发现满载出/到港时,船舶尾倾角度较小,这种状态是允许的。
在这种情况下,船舶压载到港情况为尾倾状态,这样保证了压载情况下的尾吃水,使螺旋桨3/4能够浸没水中,有利于船舶的经济性和主机与螺旋桨的安全性。
同时,首部吃水也满足的条件,可有效减小首部抨击现象。
7.7大倾角稳性计算依据参考文献【2】235页,船舶液体舱柜的自由液面横倾力矩M θ 值可按下式计算:M 9.81Vb K Cb θρ=式中:M θ ——任一横倾角θ 的自由液面横倾力矩,kN ·m ;V ——舱柜总容积,m3; b ——舱柜最大宽度,m ; ρ ——舱柜中液体密度,t/m3;K ——系数,按舱柜b / h 值和横倾角θ,由参考文献【2】235页表1 确定;Cb ——舱柜方形系数, Cb = V/blh ;其中:l ——舱柜最大长度,m ;h ——舱柜最大高度,m 。
表7.8 自由液面修正计算表自由液面修正计算表单舱 V r b l h b/h Cb Cb^0.5 燃油 1.393 0.85 1.4 1 1.4 10.7107142860.843038721 淡水 3.27 1 5 1 1.4 3.571428571 0.467142857 0.683478498 k 10° 20° 30° 40° 50°60° 70°80° 燃油 0.01 0.03 0.05 0.07 0.1 0.12 0.15 0.16 淡水 0.049 0.096 0.11 0.11 0.10.093 0.0830.063 M θ 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70°80° 燃油 0.1371 0.4113 0.6854 0.9596 1.3709 1.6450 2.05632.1934 淡水 5.3718 10.5244 12.0592 12.0592 10.962910.1955 9.09926.9066 dl满载出港双舱情况燃油 0.0016 0.0047 0.0078 0.0109 0.0155 0.0186 0.0233 0.0248 淡水 0.0608 0.1191 0.1365 0.1365 0.1241 0.1154 0.1030 0.0782 ∑ 0.0624 0.1238 0.1443 0.1474 0.1396 0.1340 0.1263 0.1030 dl 空载到港 双舱情况燃油 0.0034 0.0102 0.0171 0.0239 0.0341 0.0409 0.0512 0.0546 淡水 0.1337 0.2619 0.3001 0.3001 0.2728 0.2537 0.2265 0.1719 ∑0.13710.2722 0.3172 0.3240 0.3070 0.2947 0.27760.2265根据静水力计算所得的稳性横截曲线,可以求得各载况下的静稳性力臂:s g s l l φ=-(z -z )sin通过静稳性臂,可按式10.2进行积分,得到动稳性臂:l ld φφ⎰d0=采用梯形法进行积分,可得到两种载况状态下的静/动稳性臂。
见下表:表7.9 满载出港大倾角稳性计算表满载出港大倾角稳性计算表排水量88.33tZg0.927Zsa=Zg-Zs0.927单位:米 角度 形状稳性臂(m)a.sin θ未修正静稳性臂自由液面修正值修正后静稳性臂 积分和动稳性臂(m) 查稳性横截曲线m ∑ 0.5*10o∑/57.3 0 0 0 0 0 00 10 0.47 0.1610 0.3090 0.0620 0.2470 0.2470 0.0216 20 0.8 0.3170 0.4830 0.1238 0.3592 0.8531 0.0744 30 0.98 0.4635 0.5165 0.1443 0.3722 1.5845 0.1383 40 1.06 0.5961 0.4639 0.1474 0.3165 2.2732 0.1984 50 1.09 0.7101 0.3799 0.1396 0.2403 2.8301 0.2470 601.070.80280.26720.13400.1332 3.20360.279570 1.01 0.8714 0.1386 0.1263 0.01233.34920.292280 0.91 0.9131 -0.0031 0.1030 -0.10613.25540.2841表7.10压载到港大倾角稳性计算表压载进港大倾角稳性计算表排水量40.18t Zg1.155Zs 0 a=Zg-Zs 1.155单位:米角度形状稳性臂(m)a.sinθ未修正静稳性臂自由液面修正值修正后静稳性臂积分和动稳性臂(m)-1 查稳性横截曲线m ∑0.5*10o∑/57.30 0 0 0 0 0 0 0100.71 0.2006 0.5094 0.13710.37230.37230.0325201.27 0.3950 0.8750 0.27220.60281.34730.1176301.52 0.5775 0.9425 0.31720.62532.57540.224740 1.58 0.7427 0.8373 0.3240 0.51333.71410.324150 1.54 0.8847 0.6553 0.3070 0.34834.57570.399360 1.42 1.0002 0.4198 0.2947 0.12515.0490.440670 1.26 1.0857 0.1743 0.2776 -0.10335.07080.442580 1.04 1.1377 -0.0977 0.2265 -0.32424.64330.4052表7.11 大倾角稳性汇总表大倾角稳性计算汇总表角度满载出港满载到港静稳性臂动稳性臂静稳性臂动稳性臂0 0 0 0 010 0.2469801 0.021551492 0.3722765 0.0324848620 0.359166 0.074443822 0.60279 0.117569197 30 0.3722 0.138262845 0.6253 0.224732373 40 0.316539 0.198362234 0.513335 0.324089703 50 0.240318 0.246953595 0.34827 0.399273386 60 0.133218 0.27954836 0.12507 0.440577051 70 0.01232 0.29224801 -0.1033 0.442476702 80 -0.106095 0.284065201 -0.324175 0.4051752187.8进水角计算由总布置图可知,本船的进水点为机舱门槛顶端。