船舶搖擺實驗

1、1分，共25分）具體實驗內(nèi)容：格式樣板如下，字體均用宋體。（填空，每空船舶搖擺實驗1、實驗?zāi)康模?0）（1）測量實船的固有橫搖周期。（2）通過實驗了解船舶重心對橫搖周期的影響。2、實驗原理（15）船舶的搖蕩主要有下列六種形式：橫搖、縱搖、首搖、垂蕩、橫蕩、縱蕩其中，橫搖、縱搖和垂蕩對船的航行影響最大，而橫搖又最容易發(fā)生，橫搖振幅也最大，嚴重影響船舶安全。船舶的穩(wěn)性：可編輯word文檔橫搖固有周期Ts:橫搖搖幅衰減靜水中通過對船舶施加傾斜力矩，使船舶產(chǎn)生初始傾角8后，去除該力距，船舶進入自由橫搖狀態(tài)。靜水中船舶自由橫搖的衰減曲線是按指數(shù)規(guī)律隨時間而Ts。衰減的，相鄰的兩個橫搖峰值或谷值之間的時間

2、間隔即為橫搖的固有周期在半個周期時間間隔內(nèi)，橫搖幅值絕對值的變化為由以上關(guān)系可得無因次衰減系數(shù)的表達式為:3、實驗步驟（10）1、確認所有實驗設(shè)備處于正確的初始狀態(tài)，包括：船舶（模）的搖擺運動不會受到干擾，傾角測量裝置已上電并運行正常；2、每次實驗前測量其初始傾角；3、運行傾角測量軟件；4、給船舶施加傾斜力矩使其傾斜；5、點擊傾角測量軟件界面上的“開始”按鈕，此時開始測量傾角數(shù)據(jù)并顯示在界面上；可編輯 word 文檔6、去除傾斜力矩使船舶進入自由橫搖狀態(tài)；7、等待一定時間后，點擊傾角測量軟件界面上的“暫?！卑粹o，停止測量傾角數(shù)據(jù)；8、將記錄下來的傾角數(shù)據(jù)保存在指定的文件中；9、在船舶的某一高度

3、上增加重量。首先將雙面膠的一面貼在亞鐵上，然后將亞鐵粘貼到船模上。注意沿船長的方向，亞鐵的中心線要與船模的中線一致，避免船舶左右不對稱產(chǎn)生固定的橫傾角。將增加重量的船模放入水中，給船模施加傾斜力矩使其傾斜，去除該力矩使船舶進入自由橫搖狀態(tài)，對船模搖擺的傾角進行測量并保存實驗數(shù)據(jù)。按照這個方法，逐漸增加亞鐵的數(shù)量，并對其進行搖擺試驗，測量其搖擺橫傾角并保存數(shù)據(jù)；10、點擊傾角測量軟件界面上的“退出”按鈕，關(guān)閉該軟件，結(jié)束實驗。4、實驗數(shù)據(jù)及其處理（40）根據(jù)測得的傾角數(shù)據(jù)繪制傾角隨時間的變化曲線、船舶橫搖消滅曲線，求實驗船舶的橫搖周期、無因次阻尼系數(shù)，并寫出算例。（所測數(shù)據(jù)中每兩個相鄰數(shù)據(jù)之間的

4、時間間隔是100ms,即數(shù)據(jù)是按10個/秒的頻率測量和記錄的。）（1）第一組實驗數(shù)據(jù):時間00.10.20.30.40.50.60.70.8記錄偏角14.0714.0113.310.054.67-15.51-10.99-2.067.55實際偏角12.2512.1911.488.232.85-17.33-12.81-3.885.73時間0.911.11.21.31.41.51.61.7記錄偏角8.236.583.35-0.7-6.31-8.082.535.275.97實際偏角6.414.761.53-2.52-8.13-9.90.713.454.15時間1.81.922.12.22.32.42.

5、52.6記錄偏角4.171.51-6.11-2.291.825.723.9-2.55-5.13實際偏角2.35-0.31-7.93-4.1103.92.08-4.37-6.95時間2.7：2.82.933.13.23.33.43.5記錄偏角-4.12-0.185.20.94-1.02-1.942.333.443.61實際偏角-5.94-23.38-0.88-2.84-3.760.511.621.79時間3.63.73.83.944.14.24.34.4記錄偏角2.81.63-0.63-0.220.952.383.683.162.16實際偏角0.98-0.19-2.45-2.04-0.870.5

6、61.861.340.341時間4.54.64.74.84.955.15.25.3；記錄偏角0.150.130.952.112.953.112.691.971.29實際偏角-1.67-1.69-0.870.291.131.290.870.15-0.53時間5.45.55.6田始愈7U記錄偏角0.971.071.46T,囑4w，ord乂歸實際偏角-0.85-0.75-0.360.12由實驗數(shù)據(jù)畫出時歷曲線圖如下:第一組時歷曲線圖可編輯word文檔由圖讀出9組相鄰兩個橫搖峰值或谷值之間的時間間隔如下表:序號123456789時間問隔0.70.60.60.60.70.60.60.60.6取平均值的橫

7、搖固有周期Ts=0.622s無因次衰減系數(shù)計算:1ln由圖得到k1=1.10064由公式得邛=0.03043第二組實驗數(shù)據(jù):時間00.10.20.30.40.50.60.70.8記求佛兆14.614.7814.8114.8414.8714.7914.6512.037.71頭冰偏用12.5312.7112.7412.7712.812.7212.589.965.64時間0.911.11.21.31.41.51.61.7記錄偏用2.29-12.27-12.64-7.80.498.178.527.014.22實際偏角0.22-14.34-14.71-9.87-1.586.16.454.942.15時間

8、1.81.922.12.22.32.42.52.6記錄偏角0.86-4.05-6.89-1.92.014.856.355.012.94實際偏角-1.21-6.12-8.96-3.97-0.062.784.282.940.87時間2.72.82.933.13.23.33.43.5記錄偏角-3.02-1.694.485.284.823.62.050.66-0.34實際偏角-5.09-3.762.413.212.751.53-0.02-1.41-2.41時間3.63.73.83.944.14.24.34.4記錄偏笛0.752.163.454.043.342.351.4611.52實際偏角-1.320

9、.091.381.971.270.28-0.6-1.07-0.55時間4.54.64.74.84.955.15.25.3記錄偏角3.23.12.661.561.381.532.892.942.7實際偏角1.131.030.59-0.51-0.69-0.540.820.870.63時間5.45.55.65.75.85.966.16.2記錄偏角1.811.541.562.472.642.211.962.042.23實際偏角-0.26-0.53-0.510.40.570.14-0.11-0.030.16時間6.36.46.56.66.76.86.977.1記錄偏角2.472.342.022.152.

10、462.652.622.52.3實際偏角0.40.27-0.050.080.390.580.550.430.23時間7.27.37.47.57.67.77.8記錄偏角2.112.12.282.462.462.342.26實際偏角0.040.030.210.390.390.270.19J第二組時歷曲線圖時間tTs=0.76s以2=0.0921第三組數(shù)據(jù)時間00.10.20.30.40.50.60.710.81記錄謫角13.1912.3910.597.49-0.82-7.08-9.87-8.960.56實加偏用10.9210.128.325.22-3.09-9.35-12.14-11.23-1.7

11、1時間0.911.11.21.31.41.51.61.7記錄偏角3.98.268.437.214.992.36-0.06-3.49'-4.771實加偏用:1.635.996.164.942.720.09-2.33-5.76-7.04時向1.81.9-22.12.22.32.42.52.6記錄偏角1.844.096.696.615.674.062.130.4-1.42實加偏用-0.431.824.424.343.41.79-0.14-1.87-3.69時間2.72.82.933.13.23.33.43.5記錄偏角0.92.433.865.395.294.592.10.930.2實際偏角-

12、1.370.161.593.123.022.32-0.17-1.34-2.07時間3.63.73.83.944.14.24.34.4記錄偏角:1.332.433.54.684.513.831.240.831.08實際偏角-0.940.161.232.412.241.56-1.03-1.44-1.19時間4.54.64.74.84.9T5.15.25.3記錄偏角1.662.413.163.953.813.372.11.571.25實際偏角-0.610.140.891.681.541.1-0.17-0.7-1.021時間5.45.55.65.75.85.966.16.2記錄偏角1.381.782.

13、292.783.143.313.273.042.28實際偏角1-0.89-0.490.020.510.871.04，0.770.01時間6.36.46.56.66.76.86.977.1記錄偏角1.911.661.882.182.662.732.72.612.48實際偏角:-0.36-0.61-0.39-0.090.390.460.430.340.21時間7.27.37.47.57.67.7記錄偏角2.352.212.12.032.072.13實際偏角0.08-0.06-0.17-0.24-0.2-0.142第三組時歷曲線圖算法同第一組，結(jié)果為Ts=0.95s13=0.0582第四組數(shù)據(jù):時向

14、00.10.20.30.40.50.60.70.8記求用度16.316.4616.2516.0316.0316.1913.6611.027.15頭際用度13.2513.4113.212.9812.9813.1410.617.974.1時間0.911.11.21.31.41.51.61.7記錄用度-10.04-13.88-14.85-2.152.498.3110.1710.810.2頭際用度-13.09-16.93-17.9-5.2-0.565.267.127.757.15時間1.81.922.12.22.32.42.52.6記求角度8.54j6.163.54-1.72-4.47-5.83-5.

15、552.65.04頭舔角度5.4913.110.49-4.77-7.52-8.88-8.6-0.451.99時間2.72.82.933.13.23.33.43.5忙求用度6.958.1/8.628.367.526.184.422.53-1.76實際角度3.95.125.575.314.473.131.37-0.52-4.81:時間3.63.73.83.944.14.24.34.4記錄角度-1.82-0.624.195.777.617.616.973.342.23實際角度-4.87-3.671.142.724.564.563.920.29-0.82時間4.54.64.74.84.955.15.2

16、5.3記錄角度0.410.731.553.925.025.96.425.754.85實際角度-2.64-2.32-1.50.871.972.853.372.71.8時間5.45.55.65.75.85.966.16.2記錄角度3.92：3.072.351.822.162.84.325.085.67實際角度0.8710.02-0.7-1.23-0.89-0.251.272.032.62時間6.36.46.56.66.76.86.977.1記錄角度5.6415.124.473.092.582.272.332.683.2實際角度2.592.071.420.04-0.47-0.78-0.72-0.37

17、0.15時間7.217.37.47.57.67.77.87.98記錄角度3.814.444.995.395.254.764.152.682.54實際角度0.761.391.942.342.21.711.1-0.37-0.51時間8.18.28.38.48.58.6記錄角度2.793.133.575.115.365.35實際角度-0.260.080.522.062.312.3Ts=1.21s產(chǎn)0.01976序號1234橫搖周期/S0.620.760.951.21無因次衰減系數(shù)0.030430.09210.05820.01976由于有效數(shù)據(jù)較少，無法畫出消滅曲線5、思考題（20）（1）根據(jù)實驗結(jié)果

18、，指出實驗中對船舶橫搖周期影響的因素及其程度（并提供相應(yīng)的理論支撐）。答：重心高度對其產(chǎn)生影響，根據(jù)理論公式知：當(dāng)重心上升時KG增大，而GM0基本不變，船舶搖擺周期相應(yīng)的增大。當(dāng)重心下降時KG減少，而GM0基本不變，船舶搖擺周期相應(yīng)的減小。（f和B為常數(shù)）（2）船舶的初穩(wěn)性與哪些因素有關(guān)？答：與浮心位置，重心高度，載荷變化，自由液面及懸掛重量有關(guān)。（3）簡述減搖裝置的種類及優(yōu)缺點。答：目前常用的船舶減搖裝置有以下幾種：毗龍骨、減搖鰭、減搖水艙、減搖舵。觸龍骨的顯著優(yōu)點是沒有運動部件，且除了通常所做的清除船體表面的維護外無需其他維護。唯一的缺點是裝上毗龍骨會使船舶阻力略有增加。減搖鰭其主要優(yōu)點是鰭的升力系數(shù)較大，靜水航行時鰭收進船艙，不產(chǎn)生附加阻力。缺點是多了一個收放機構(gòu)，故需占用