自由液面懸掛載荷傾斜試驗(yàn)

1、船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-101課題三：船舶穩(wěn)性的分析與計(jì)算課題三：船舶穩(wěn)性的分析與計(jì)算7 7、自由液面對(duì)初穩(wěn)性的影響、自由液面對(duì)初穩(wěn)性的影響 8 8、懸掛載荷對(duì)初穩(wěn)性的影響、懸掛載荷對(duì)初穩(wěn)性的影響99、傾斜試驗(yàn)簡(jiǎn)介、傾斜試驗(yàn)簡(jiǎn)介一、知識(shí)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1 1、掌握自由液面對(duì)船舶初穩(wěn)性的影響規(guī)律、掌握自由液面對(duì)船舶初穩(wěn)性的影響規(guī)律2 2、掌握懸掛載荷對(duì)船舶初穩(wěn)性的影響規(guī)律、掌握懸掛載荷對(duì)船舶初穩(wěn)性的影響規(guī)律3 3、掌握傾斜試驗(yàn)的目的，了解其基本原理、掌握傾斜試驗(yàn)的目的，了解其基本原理二、能力目標(biāo)二、能力目標(biāo) 能較熟練地進(jìn)行同時(shí)存在小載

2、荷移動(dòng)和裝卸、自由液面或懸掛載荷時(shí)能較熟練地進(jìn)行同時(shí)存在小載荷移動(dòng)和裝卸、自由液面或懸掛載荷時(shí)對(duì)船舶浮態(tài)和初穩(wěn)性影響的有關(guān)計(jì)算對(duì)船舶浮態(tài)和初穩(wěn)性影響的有關(guān)計(jì)算 三、課外作業(yè)三、課外作業(yè) P62 T3P62 T34 4 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算2 船上裝載液體的艙柜（淡水艙、燃油艙和壓載水艙等），如船上裝載液體的艙柜（淡水艙、燃油艙和壓載水艙等），如果艙內(nèi)液體果艙內(nèi)液體沒(méi)有裝滿沒(méi)有裝滿，則船舶在傾斜過(guò)程中，艙內(nèi)的液體也將流，則船舶在傾斜過(guò)程中，艙內(nèi)的液體也將流向傾斜一舷，且液面保持與水面一致，向傾斜一舷，且液面保持與水面一致，這種

3、可以自由流動(dòng)的液體這種可以自由流動(dòng)的液體表面稱(chēng)為表面稱(chēng)為自由液面自由液面。 當(dāng)液體流動(dòng)后，液體體積的形狀發(fā)生變化，它的重心向傾斜當(dāng)液體流動(dòng)后，液體體積的形狀發(fā)生變化，它的重心向傾斜一側(cè)移動(dòng)，因而產(chǎn)生一個(gè)額外的傾斜力矩，其結(jié)果是降低船的穩(wěn)一側(cè)移動(dòng)，因而產(chǎn)生一個(gè)額外的傾斜力矩，其結(jié)果是降低船的穩(wěn)性。性。 我們討論自由液面對(duì)初穩(wěn)性的影響，主要分析自由液面影響后我們討論自由液面對(duì)初穩(wěn)性的影響，主要分析自由液面影響后的穩(wěn)性高。的穩(wěn)性高。 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算3 自由液體的形心隨船舶的傾斜由自由液體的形心隨船舶的傾斜由a a點(diǎn)改變到點(diǎn)改

4、變到a a1 1點(diǎn)，對(duì)船舶的中縱剖點(diǎn)，對(duì)船舶的中縱剖面產(chǎn)生的面產(chǎn)生的附加（橫傾）力矩附加（橫傾）力矩 。 m m：自由液體傾斜后重量作用線和正浮時(shí)重量作用線的交點(diǎn)。：自由液體傾斜后重量作用線和正浮時(shí)重量作用線的交點(diǎn)。 ：為液體重心移動(dòng)曲線：為液體重心移動(dòng)曲線 的曲率半徑。與討論船舶等體積傾的曲率半徑。與討論船舶等體積傾斜時(shí)浮心移動(dòng)的情況相類(lèi)似，在小傾角范圍內(nèi)，斜時(shí)浮心移動(dòng)的情況相類(lèi)似，在小傾角范圍內(nèi)， 可看作圓弧，可看作圓弧，m m為為其圓心，則有其圓心，則有 此時(shí)，此時(shí)，船舶的實(shí)際回復(fù)力矩船舶的實(shí)際回復(fù)力矩為為新的橫穩(wěn)性高新的橫穩(wěn)性高同理，同理，新的縱穩(wěn)性高新的縱穩(wěn)性高式中：式中：i ix

5、x（i iy y）為自由液面面積對(duì)其傾斜縱（橫）軸的橫（縱）向?yàn)樽杂梢好婷娣e對(duì)其傾斜縱（橫）軸的橫（縱）向慣性矩；慣性矩；V V為艙內(nèi)液體的體積；為液體的密度；為艙內(nèi)液體的體積；為液體的密度；為船舶的排水量。為船舶的排水量。1sinhMVamxiamV11xiG MGMam11sinsinxhxiMViV11sinsinsinRxMG MGMi 1aa1aa11yLLiG MGM1 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算4討論討論 1 1、：自由液面對(duì)初穩(wěn)性高的、：自由液面對(duì)初穩(wěn)性高的修正值修正值，一般為，一般為不利影不利影響響。 2 2、自

6、由液面對(duì)初穩(wěn)性高的修正值只與自由流動(dòng)液體的、自由液面對(duì)初穩(wěn)性高的修正值只與自由流動(dòng)液體的密度密度、液液面的形狀和大小面的形狀和大小（i ix x和和i iy y）和）和船舶的排水量船舶的排水量有關(guān)，而與自由液體的有關(guān)，而與自由液體的體體積無(wú)關(guān)積無(wú)關(guān)。 因此，我們稱(chēng)之為因此，我們稱(chēng)之為自由液面對(duì)初穩(wěn)性的影響自由液面對(duì)初穩(wěn)性的影響，不稱(chēng)為，不稱(chēng)為自由液體自由液體對(duì)對(duì)初穩(wěn)性的影響。初穩(wěn)性的影響。 3 3、若液艙裝、若液艙裝滿滿液體，則液體，則無(wú)無(wú)自由液面的影響。自由液面的影響。 4 4、自由液面對(duì)初穩(wěn)性高的修正值可引伸為、自由液面對(duì)初穩(wěn)性高的修正值可引伸為 和和 。 其中：其中： “ “”表示自由液

7、面從無(wú)到有，考慮自由液面的不利影響。表示自由液面從無(wú)到有，考慮自由液面的不利影響。 “ “”表示從有到無(wú)，消除自由液面的不利影響。表示從有到無(wú)，消除自由液面的不利影響。1 xi1 yi1 xi1 yi 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算55 5、如果船內(nèi)有、如果船內(nèi)有多個(gè)自由液面多個(gè)自由液面，則修正值為和。，則修正值為和。6 6、減小自由液面對(duì)初穩(wěn)性的不利影響，最有效的方法是在液艙內(nèi)、減小自由液面對(duì)初穩(wěn)性的不利影響，最有效的方法是在液艙內(nèi)設(shè)置縱艙壁設(shè)置縱艙壁，用縱艙將矩形自由液面用縱艙將矩形自由液面n n等分后的影響減少到未分艙時(shí)等分后的

8、影響減少到未分艙時(shí)的的1/n1/n2 2。因此，船上寬度較大的油艙、水艙等通常都要設(shè)置縱向艙壁，以因此，船上寬度較大的油艙、水艙等通常都要設(shè)置縱向艙壁，以減小自由液面對(duì)穩(wěn)性的不利影響。減小自由液面對(duì)穩(wěn)性的不利影響。7 7、若船舶同時(shí)有載荷移動(dòng)、裝卸和自由液面，在計(jì)算初穩(wěn)性中應(yīng)、若船舶同時(shí)有載荷移動(dòng)、裝卸和自由液面，在計(jì)算初穩(wěn)性中應(yīng)同時(shí)綜合考慮各方面的綜合影響。同時(shí)綜合考慮各方面的綜合影響。1 xi1 yi思考：思考：1 1、油船有什么典型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？、油船有什么典型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？2 2、為什么散貨船一般設(shè)置頂邊艙？、為什么散貨船一般設(shè)置頂邊艙？ 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-

9、10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算6 船舶的船舶的懸掛重量懸掛重量（亦稱(chēng)為（亦稱(chēng)為懸掛載荷懸掛載荷、懸吊重量懸吊重量、懸吊載荷懸吊載荷）有懸掛肉類(lèi)、未固定的救生艇、用吊桿起貨，以及未加固定的懸有懸掛肉類(lèi)、未固定的救生艇、用吊桿起貨，以及未加固定的懸掛重量等。掛重量等。懸掛載荷隨船舶的傾斜而擺動(dòng)懸掛載荷隨船舶的傾斜而擺動(dòng)，對(duì)穩(wěn)性會(huì)產(chǎn)生不利影，對(duì)穩(wěn)性會(huì)產(chǎn)生不利影響。響。 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算7 設(shè)船上有一懸掛于設(shè)船上有一懸掛于A A點(diǎn)（點(diǎn)（懸掛點(diǎn)懸掛點(diǎn)）的重物）的重物p p，其重心位于，其重心位于D D點(diǎn)，懸掛點(diǎn)，懸掛長(zhǎng)度

10、長(zhǎng)度l l。當(dāng)船橫傾一小角度。當(dāng)船橫傾一小角度后，重物后，重物p p自自D D移至移至D D1 1點(diǎn)，產(chǎn)生一個(gè)附加橫點(diǎn)，產(chǎn)生一個(gè)附加橫傾力矩傾力矩M Mh h 故，船在橫傾故，船在橫傾后的實(shí)際回復(fù)力矩后的實(shí)際回復(fù)力矩M MR1R1 考慮懸掛載荷后新的橫穩(wěn)性高考慮懸掛載荷后新的橫穩(wěn)性高 同理，新的縱穩(wěn)性高同理，新的縱穩(wěn)性高1G MsinhplMplGMMG1plGMMGLL11LG M11sinsinsinRMG MGMpl 討論：討論： 1 1、懸掛載荷對(duì)初穩(wěn)性的影響相當(dāng)于把載荷、懸掛載荷對(duì)初穩(wěn)性的影響相當(dāng)于把載荷p p從從D D點(diǎn)垂向移至懸點(diǎn)垂向移至懸掛點(diǎn)掛點(diǎn)A A，且，且A A點(diǎn)為載荷擺動(dòng)

11、的圓心。故點(diǎn)為載荷擺動(dòng)的圓心。故A A點(diǎn)稱(chēng)為懸掛載荷的點(diǎn)稱(chēng)為懸掛載荷的虛重心虛重心。 2 2、若船舶同時(shí)有載荷的移動(dòng)和裝卸、自由液面和懸掛載荷，、若船舶同時(shí)有載荷的移動(dòng)和裝卸、自由液面和懸掛載荷，在初穩(wěn)性計(jì)算中應(yīng)綜合考慮各方面的影響。在初穩(wěn)性計(jì)算中應(yīng)綜合考慮各方面的影響。 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算8 在船舶設(shè)計(jì)階段所計(jì)算所得的空船重量和重心位置，與船舶在船舶設(shè)計(jì)階段所計(jì)算所得的空船重量和重心位置，與船舶建成后的實(shí)際大小往往有一定的差異，所以船舶檢驗(yàn)部門(mén)規(guī)定，建成后的實(shí)際大小往往有一定的差異，所以船舶檢驗(yàn)部門(mén)規(guī)定，在船舶建成后必須

12、進(jìn)行傾斜試驗(yàn)，以便正確地求得實(shí)際空船的重在船舶建成后必須進(jìn)行傾斜試驗(yàn)，以便正確地求得實(shí)際空船的重量和重心位置。量和重心位置。 傾斜試驗(yàn)的傾斜試驗(yàn)的目的目的：確定船舶的：確定船舶的空船重量空船重量和和重心位置重心位置。 傾斜試驗(yàn)的傾斜試驗(yàn)的基本原理基本原理：載荷移動(dòng)原理載荷移動(dòng)原理。 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算9P62 T3P62 T34 4：某內(nèi)河駁船某內(nèi)河駁船1100t,1100t,平均吃水平均吃水T T2.0m2.0m，每厘，每厘米吃水噸數(shù)米吃水噸數(shù)TPCTPC6.506.50，在，在6 6個(gè)同樣的艙內(nèi)裝有石油（石油的重量個(gè)同

13、樣的艙內(nèi)裝有石油（石油的重量密度密度1 1=0.93t/m=0.93t/m3 3），每個(gè)艙內(nèi)都有自由液面。油艙為長(zhǎng)方形，其），每個(gè)艙內(nèi)都有自由液面。油艙為長(zhǎng)方形，其尺度為尺度為l l15.0m15.0m，b b6.0m6.0m。這時(shí)這時(shí)船的初穩(wěn)性船的初穩(wěn)性高高 1.86m1.86m。若。若把右舷中間的一個(gè)艙中重量為把右舷中間的一個(gè)艙中重量為p=120tp=120t的油完全抽出，其重心垂向的油完全抽出，其重心垂向坐標(biāo)坐標(biāo)z zG G=0.80m=0.80m，求船的橫傾角。，求船的橫傾角。 分析：分析： 1 1、對(duì)初穩(wěn)性的影響應(yīng)同時(shí)考慮、對(duì)初穩(wěn)性的影響應(yīng)同時(shí)考慮卸載卸載和和自由液面自由液面的影響。的影響。 2 2、“此時(shí)船的初穩(wěn)性高此時(shí)船的初穩(wěn)性高”中中“這時(shí)這時(shí)”的含義指考慮六個(gè)自由的含義指考慮六個(gè)自由液面不利影響時(shí)，抽空一艙則液面不利影響時(shí)，抽空一艙則消除消除一個(gè)一個(gè)自由液面的不利影響自由液面的不利影響，修，修正值取正值取“”。 3 3、合理布置油艙合理布置油艙。GM 張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙張遠(yuǎn)雙2022-4-10船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算船舶性能計(jì)算10 解解：1 1、平均吃水變化量、平均吃水變化量 2 2、新的初穩(wěn)性高、新的初穩(wěn)性高 3 3、橫傾角、橫傾角