自由液面懸掛載荷傾斜試驗

1、船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-101課題三：船舶穩(wěn)性的分析與計算課題三：船舶穩(wěn)性的分析與計算7 7、自由液面對初穩(wěn)性的影響、自由液面對初穩(wěn)性的影響 8 8、懸掛載荷對初穩(wěn)性的影響、懸掛載荷對初穩(wěn)性的影響99、傾斜試驗簡介、傾斜試驗簡介一、知識目標一、知識目標1 1、掌握自由液面對船舶初穩(wěn)性的影響規(guī)律、掌握自由液面對船舶初穩(wěn)性的影響規(guī)律2 2、掌握懸掛載荷對船舶初穩(wěn)性的影響規(guī)律、掌握懸掛載荷對船舶初穩(wěn)性的影響規(guī)律3 3、掌握傾斜試驗的目的，了解其基本原理、掌握傾斜試驗的目的，了解其基本原理二、能力目標二、能力目標 能較熟練地進行同時存在小載

2、荷移動和裝卸、自由液面或懸掛載荷時能較熟練地進行同時存在小載荷移動和裝卸、自由液面或懸掛載荷時對船舶浮態(tài)和初穩(wěn)性影響的有關計算對船舶浮態(tài)和初穩(wěn)性影響的有關計算 三、課外作業(yè)三、課外作業(yè) P62 T3P62 T34 4 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算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)液體沒有裝滿沒有裝滿，則船舶在傾斜過程中，艙內(nèi)的液體也將流，則船舶在傾斜過程中，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、可以自由流動的液體這種可以自由流動的液體表面稱為表面稱為自由液面自由液面。 當液體流動后，液體體積的形狀發(fā)生變化，它的重心向傾斜當液體流動后，液體體積的形狀發(fā)生變化，它的重心向傾斜一側移動，因而產(chǎn)生一個額外的傾斜力矩，其結果是降低船的穩(wěn)一側移動，因而產(chǎn)生一個額外的傾斜力矩，其結果是降低船的穩(wěn)性。性。 我們討論自由液面對初穩(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。 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算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點改變到點改

4、變到a a1 1點，對船舶的中縱剖點，對船舶的中縱剖面產(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重量作用線的交點。：自由液體傾斜后重量作用線和正浮時重量作用線的交點。 ：為液體重心移動曲線：為液體重心移動曲線 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浮心移動的情況相類似，在小傾角范圍內(nèi)，斜時浮心移動的情況相類似，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，此時，船舶的實際回復力矩船舶的實際回復力矩為為新的橫穩(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）為自由液面面積對其傾斜縱（橫）軸的橫（縱）向為自由液面面積對其傾斜縱（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 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算4討論討論 1 1、：自由液面對初穩(wěn)性高的、：自由液面對初穩(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、由液面對初穩(wěn)性高的修正值只與自由流動液體的、自由液面對初穩(wěn)性高的修正值只與自由流動液體的密度密度、液液面的形狀和大小面的形狀和大?。╥ ix x和和i iy y）和）和船舶的排水量船舶的排水量有關，而與自由液體的有關，而與自由液體的體體積無關積無關。 因此，我們稱之為因此，我們稱之為自由液面對初穩(wěn)性的影響自由液面對初穩(wěn)性的影響，不稱為，不稱為自由液體自由液體對對初穩(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，則無無自由液面的影響。自由液面的影響。 4 4、自由液面對初穩(wěn)性高的修正值可引伸為、自由液面對初穩(wěn)性高的修正值可引伸為 和和 。 其中：其中： “ “”表示自由液

7、面從無到有，考慮自由液面的不利影響。表示自由液面從無到有，考慮自由液面的不利影響。 “ “”表示從有到無，消除自由液面的不利影響。表示從有到無，消除自由液面的不利影響。1 xi1 yi1 xi1 yi 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算55 5、如果船內(nèi)有、如果船內(nèi)有多個自由液面多個自由液面，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)、減小自由液面對初穩(wěn)性的不利影響，最有效的方法是在液艙內(nèi)設置縱艙壁設置縱艙壁，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等分后的

8、影響減少到未分艙時的的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、水艙等通常都要設置縱向艙壁，以減小自由液面對穩(wěn)性的不利影響。減小自由液面對穩(wěn)性的不利影響。7 7、若船舶同時有載荷移動、裝卸和自由液面，在計算初穩(wěn)性中應、若船舶同時有載荷移動、裝卸和自由液面，在計算初穩(wěn)性中應同時綜合考慮各方面的綜合影響。同時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構特點？、油船有什么典型的結構特點？2 2、為什么散貨船一般設置頂邊艙？、為什么散貨船一般設置頂邊艙？ 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-

9、10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算6 船舶的船舶的懸掛重量懸掛重量（亦稱為（亦稱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、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、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懸掛載荷隨船舶的傾斜而擺動，對穩(wěn)性會產(chǎn)生不利影，對穩(wěn)性會產(chǎn)生不利影響。響。 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算7 設船上有一懸掛于設船上有一懸掛于A A點（點（懸掛點懸掛點）的重物）的重物p p，其重心位于，其重心位于D D點，懸掛點，懸掛長度

10、長度l l。當船橫傾一小角度。當船橫傾一小角度后，重物后，重物p p自自D D移至移至D D1 1點，產(chǎn)生一個附加橫點，產(chǎn)生一個附加橫傾力矩傾力矩M Mh h 故，船在橫傾故，船在橫傾后的實際回復力矩后的實際回復力矩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、懸掛載荷對初穩(wěn)性的影響相當于把載荷、懸掛載荷對初穩(wěn)性的影響相當于把載荷p p從從D D點垂向移至懸點垂向移至懸掛點掛點A A，且，且A A點為載荷擺動

11、的圓心。故點為載荷擺動的圓心。故A A點稱為懸掛載荷的點稱為懸掛載荷的虛重心虛重心。 2 2、若船舶同時有載荷的移動和裝卸、自由液面和懸掛載荷，、若船舶同時有載荷的移動和裝卸、自由液面和懸掛載荷，在初穩(wěn)性計算中應綜合考慮各方面的影響。在初穩(wěn)性計算中應綜合考慮各方面的影響。 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算8 在船舶設計階段所計算所得的空船重量和重心位置，與船舶在船舶設計階段所計算所得的空船重量和重心位置，與船舶建成后的實際大小往往有一定的差異，所以船舶檢驗部門規(guī)定，建成后的實際大小往往有一定的差異，所以船舶檢驗部門規(guī)定，在船舶建成后必須

12、進行傾斜試驗，以便正確地求得實際空船的重在船舶建成后必須進行傾斜試驗，以便正確地求得實際空船的重量和重心位置。量和重心位置。 傾斜試驗的傾斜試驗的目的目的：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。 傾斜試驗的傾斜試驗的基本原理基本原理：載荷移動原理載荷移動原理。 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算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個同樣的艙內(nèi)裝有石油（石油的重量個同

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），每個艙內(nèi)都有自由液面。油艙為長方形，其），每個艙內(nèi)都有自由液面。油艙為長方形，其尺度為尺度為l l15.0m15.0m，b b6.0m6.0m。這時這時船的初穩(wěn)性船的初穩(wěn)性高高 1.86m1.86m。若。若把右舷中間的一個艙中重量為把右舷中間的一個艙中重量為p=120tp=120t的油完全抽出，其重心垂向的油完全抽出，其重心垂向坐標坐標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、對初穩(wěn)性的影響應同時考慮、對初穩(wěn)性的影響應同時考慮卸載卸載和和自由液面自由液面的影響。的影響。 2 2、“此時船的初穩(wěn)性高此時船的初穩(wěn)性高”中中“這時這時”的含義指考慮六個自由的含義指考慮六個自由液面不利影響時，抽空一艙則液面不利影響時，抽空一艙則消除消除一個一個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 張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙張遠雙2022-4-10船舶性能計算船舶性能計算船舶性能計算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