第一篇第4章大倾角稳性讲义.ppt

第4章 大倾角稳性 4 一1 概述 4 一2 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 4 一3 船舶静稳性曲线的等排水量计算法 4 一4 上层建筑及自由液面对静稳性曲线的影响 4 一5 静稳性曲线的特征 4 一6 动稳性 4 一7 船舶在各种装载情况下的稳性校核计算 4 一8 极限（许用）重心高度曲线 4 一9 船体几何要素等对稳性的影响 4 一1 概述 如图4 一1 所示，船舶原浮于水线W0L0，排水量Δ、重心在G 点，浮心在B0点。设该船在外力矩作用下横倾于某一较大的角度φ，浮于水线WφLφ。这时，船的重心位置保持不变，由于排水体积的形状发生了变化，浮心位置由B0点沿某一曲线移动到Bφ点。于是重力W 和浮力Δ=ω▽就形成了一个复原力矩 概述 式中l=GZ为重力作用线与浮力作用线之间的垂直距离，称为复原力臂或静稳性臂。对于一定的船，静稳性臂l 随排水量△ 、重心高度KG及横倾角φ而变。在排水量△ 及重心高度KG一定时，GZ只随φ而变，如图4 一2 所示。讨论大倾角稳性的关键是确定复原力矩MR （或复原力臂l ) ，而求复原力臂的关键是确定船舶在横倾φ后的浮心位置Bφ( yφ,zφ）。因此计算复原力臂的途径一般是根据水线WφLφ，计算倾斜后的浮心位置Bφ（yφ, zφ）或利用重心移动原理计算倾斜后浮心位置的移动距离B0Bφ。 概述 大倾角时的静稳性臂（见图4 一1 ）只能用下式来表示 或写作 式中，lb——B0R为浮心沿水平横向移动的距离，其数值完全由排水体积的形状所决定，因此称为形状稳性臂， lg＝B0E-B0Gsinφ，其数值主要由重心位置所决定，因此称为重量稳性臂。 静稳性臂l随横倾角φ的变化比较复杂，不能用简单的公式来表示。 概述 通常根据计算结果绘制成如图4 一3 所示的l = f（φ）曲线图，这种图称为静稳性曲线图．它表示船舶在不同倾角时复原力矩（或复原力臂）的大小。如把初稳性公式l ＝GMsinφ≈GMφ也画在图4 一3 中，从图中可以看到：在小倾角时，三条曲线基本上是重合的。但是，随着横倾角φ 的增加，初稳性公式就 不符合实际情况了． 为此，对船舶的大倾角 稳性应进行专门的讨论。 4 一2 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 一、基本原理 如图4 一4 所示，船舶正浮于水线WoLo，吃水为do，排水体积为▽o，浮心在Bo处，其高度为KBo。当船舶横倾φ角，假定倾斜水线为WφLφ，并与 WoLo相交于O 点。V1为入水楔形 的体积，V2为出水楔形的体积， NN 为通过O 点的计算静矩的参考 轴线，c为旋转点O 至中心线的 距离（即偏离值）。水线WφLφ 下的排水体积▽φ必然是 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 根据合力矩原理，由图4 一4 可以看出：▽φ对于NN 的体积静矩 船舶浮于倾斜水线NN时浮力作用线至轴线的距离 令 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 则式（4 一4 ）为 由式（4 一5）的可见，欲求得了φ的关键在于：必须先求得人水楔形和出水楔形的体积差δ▽φ=vl 一v2，以及它们对NN 轴线的体积静矩 。至于 的数值是容易确定的，从图4 一4 中可以看出，OF可写作 故  船舶静稳性曲线的变排水量计算法 求得lφ后，很容易求出浮力作用线至重力作用线（通过假定重心S ）的水平距离 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 二、δ▽φ和M”φ计算公式 （1）δ▽φ的计算式。 图为船舶横倾势角度后某一横剖面处的入水和出水楔形， 先讨论入水楔形， 把入水楔形L0OLφ 分成无穷多的小楔 形。 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 在φ处取一夹角为d φ的小三角形，设底边的距离为a ，则小三角形面积 在船长方向取dx 一段，则小三角形的体积为：dAdx．沿整个船长L积分便得到微楔形的体积 于是在横倾角Φ范围内的入水楔形的体积 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 沿整个船长L积分得微楔形对NN 轴线的体积静矩 整个入水楔形对NN 轴线的体积静矩 同理，出水楔形对NN 轴线的体积静矩 则 由于水线面WφLφ对于NN 轴线的面积惯性矩 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 三、稳性横截曲线通常，按式（4 一2）、（4 -4 ）和（4 一7 ）分别计算4～5 根水线下不同横倾角时的排水体积▽φ和ls （见图4 一6 ）。然后以 ls为纵坐标，▽φ为横坐标绘制 如图4 一7 所示对应不同横倾角 φ的ls=f （φ）曲线图，该图 称为稳性横截曲线图。 船舶静稳性曲线的变排水量计算法