船舶静力学第4章-大倾角稳性(2).pptx

1一、主要教学目的与要求一、主要教学目的与要求1 1、掌握绘制极限重心高度曲线的意义及、掌握绘制极限重心高度曲线的意义及相关基本概念；相关基本概念；2 2、理解、理解绘制极限重心高度曲线的方法绘制极限重心高度曲线的方法；3 3、理解船体几何要素、船舶重心位置等、理解船体几何要素、船舶重心位置等对船舶稳性的影响；对船舶稳性的影响；4 4、掌握提高船舶稳性的方法与措施。、掌握提高船舶稳性的方法与措施。 牛牛文库文档分享2回顾上次课主要学习内容回顾上次课主要学习内容一、动稳性一、动稳性1、基本概念、基本概念2、动稳性曲线、动稳性曲线（问题一：动稳性和静稳性之间的关系？）（问题一：动稳性和静稳性之间的关系？）3、静稳性和动稳性曲线的应用、静稳性和动稳性曲线的应用（问题二：（问题二：在工程实际中，我们总是依据什么在工程实际中，我们总是依据什么来进行大倾角稳性的校核？简要说明原因。）来进行大倾角稳性的校核？简要说明原因。）4、进水角进水角与进水角曲线与进水角曲线 牛牛文库文档分享3二、船舶稳性校核计算二、船舶稳性校核计算2、稳性横准数、稳性横准数1、我国、我国海船法定检验技术规则海船法定检验技术规则中有关中有关稳性的要求稳性的要求（问题三：普通货船需要进行稳性校核的装（问题三：普通货船需要进行稳性校核的装载情况有哪四种？）载情况有哪四种？）3、初稳性高和静稳性曲线、初稳性高和静稳性曲线 牛牛文库文档分享44-8 4-8 极限（许用）重心高度曲线极限（许用）重心高度曲线二、提供极限重心高度曲线的必要性二、提供极限重心高度曲线的必要性 进行稳性校核计算时主要是针对船舶各进行稳性校核计算时主要是针对船舶各种典型装载情况进行，但种典型装载情况进行，但船舶在营运中实际船舶在营运中实际装载情况不可能与计算时的典型情况完全相装载情况不可能与计算时的典型情况完全相同同。因此，设计者应负责。因此，设计者应负责提供极限重心高度提供极限重心高度曲线，以便于驾驶人员掌握曲线，以便于驾驶人员掌握船舶在各种实际船舶在各种实际装载情况下的稳性情况。装载情况下的稳性情况。一、极限重心高度的定义一、极限重心高度的定义 是指船舶恰能满足稳性要求时的重心高度。是指船舶恰能满足稳性要求时的重心高度。 牛牛文库文档分享5四、实际采用的极限重心高度曲线四、实际采用的极限重心高度曲线 对于不同的稳性要求，都有其对应的对于不同的稳性要求，都有其对应的极限重心高度曲线，实际上采用的极限重极限重心高度曲线，实际上采用的极限重心高度连成曲线应是船舶所需规范稳性要心高度连成曲线应是船舶所需规范稳性要求的求的各极限重心高度曲线的下包络线各极限重心高度曲线的下包络线。三、极限重心高度曲线三、极限重心高度曲线 船舶在各种装载情况（不同排水量）船舶在各种装载情况（不同排水量）都有相应的极限重心高度。将船舶在不同都有相应的极限重心高度将船舶在不同排水量时的极限重心高度连成曲线，则该排水量时的极限重心高度连成曲线，则该曲线称为曲线称为极限重心高度曲线极限重心高度曲线。 牛牛文库文档分享6实际极限重心高度曲线的简便形式实际极限重心高度曲线的简便形式 牛牛文库文档分享7国内航行海船（普通货船）的稳性要求国内航行海船（普通货船）的稳性要求（1）初稳性高不小于）初稳性高不小于0.15m。（2）横倾角为）横倾角为30度处的复原力臂应不小于度处的复原力臂应不小于0.2m。若进水角小于。若进水角小于30度，则进水角处的度，则进水角处的复原力臂应不小于复原力臂应不小于0.2m。（3）船舶最大复原力臂所对应的横倾角应）船舶最大复原力臂所对应的横倾角应不小于不小于30度。度。（4）稳性衡准数）稳性衡准数K应不小于应不小于1。五、极限重心高度曲线的计算方法五、极限重心高度曲线的计算方法 牛牛文库文档分享8式中式中 可根据排水量在船舶静水力曲可根据排水量在船舶静水力曲线图上查得。线图上查得。1 1、满足初稳性高度要求的极限重心高度的计算、满足初稳性高度要求的极限重心高度的计算 牛牛文库文档分享9因此，极限重心高度为：因此，极限重心高度为：（问题四：自由液面对船舶稳性的有什么影（问题四：自由液面对船舶稳性的有什么影 响影响？怎样消除其影响？）响影响？怎样消除其影响？） 牛牛文库文档分享10以以 为纵坐标，以假为纵坐标，以假定重心高度为横坐标，绘制如下图所示曲线定重心高度为横坐标，绘制如下图所示曲线先假定几个重心高度，然后根据重心高度、先假定几个重心高度，然后根据重心高度、排水量及稳性横截曲线求出静稳性曲线（排水量及稳性横截曲线求出静稳性曲线（每每一假定重心高度有一根静稳性臂曲线一假定重心高度有一根静稳性臂曲线）。从）。从而可以得到而可以得到 的数的数值。值。2 2、满足复原力臂和极限静倾角要求的极限、满足复原力臂和极限静倾角要求的极限 重心高度的计算重心高度的计算 牛牛文库文档分享 牛牛文库文档分享12（1）根据上述假定的几个重心高度算出相应的）根据上述假定的几个重心高度算出相应的初稳性高、自摇周期及横摇角；初稳性高、自摇周期及横摇角；（2）按装载情况的浮态算出进水角、对应的受）按装载情况的浮态算出进水角、对应的受风面积和形心位置，在根据航区等算出单位风风面积和形心位置，在根据航区等算出单位风压，继而求出对应的风压倾斜力臂；压，继而求出对应的风压倾斜力臂；3 3、满足稳性横准数要求的极限重心高度的计算、满足稳性横准数要求的极限重心高度的计算（3）根据横摇角、进水角在相应的静稳性曲线）根据横摇角、进水角在相应的静稳性曲线或动稳性曲线上确定最小倾覆力臂；或动稳性曲线上确定最小倾覆力臂；（4）以最小倾覆力臂为纵坐标，以假定重心为）以最小倾覆力臂为纵坐标，以假定重心为横坐标绘制曲线如下图所示。横坐标绘制曲线如下图所示。 牛牛文库文档分享 牛牛文库文档分享14为了满足船舶的四项稳性要求，船舶在同一排为了满足船舶的四项稳性要求，船舶在同一排水量时有水量时有4个相应的极限重心高度。显然，其个相应的极限重心高度。显然，其中最小的一个才是船舶满足所有稳性要求的重中最小的一个才是船舶满足所有稳性要求的重心高度心高度 。4 4、满足所有稳性要求的极限重心高度的获取、满足所有稳性要求的极限重心高度的获取5、绘制极限重心高度曲线、绘制极限重心高度曲线取若干个不同的排水量作类似计算，便可获得取若干个不同的排水量作类似计算，便可获得船舶在不同排水量时满足所有稳性要求的相对船舶在不同排水量时满足所有稳性要求的相对应的极限重心高度，进而可绘制如下图所示的应的极限重心高度，进而可绘制如下图所示的绘制极限重心高度曲线。绘制极限重心高度曲线。 牛牛文库文档分享15实际极限重心高度曲线的简便形式实际极限重心高度曲线的简便形式 牛牛文库文档分享164-9 4-9 船体几何要素等对稳性的影响船体几何要素等对稳性的影响船舶在倾斜以后浮力作用线的位置完全由水船舶在倾斜以后浮力作用线的位置完全由水线以下的船体形状决定。因此，船舶的主尺线以下的船体形状决定。因此，船舶的主尺度和横剖面形状对稳性都有影响，了解这些度和横剖面形状对稳性都有影响，了解这些影响对船舶设计具有一定的指导意义。影响对船舶设计具有一定的指导意义。1 1、干舷高度对稳性的影响干舷高度对稳性的影响一、船体几何要素对一、船体几何要素对稳性的影响稳性的影响 问题五：干舷与吃水、型深之间有何关系？问题五：干舷与吃水、型深之间有何关系？ 牛牛文库文档分享17 1 1）在大倾角时，倾斜水线）在大倾角时，倾斜水线面的惯性矩增大，稳性半面的惯性矩增大，稳性半径增大，致使形状稳性臂径增大，致使形状稳性臂和静稳性臂也都增大，对和静稳性臂也都增大，对改善大倾角稳性有利。改善大倾角稳性有利。增加干舷高度的影响：增加干舷高度的影响：2 2）甲板从）甲板从A A升到升到B B，甲板边缘进水角增大，则最，甲板边缘进水角增大，则最大静倾角增大，消失角也相应增大，使静稳性大静倾角增大，消失角也相应增大，使静稳性曲线下的面积增大，对改善大倾角稳性有利。曲线下的面积增大，对改善大倾角稳性有利。3 3）在干舷甲板）在干舷甲板A A浸水之前，初稳性高度不变。浸水之前，初稳性高度不变。 牛牛文库文档分享18一般地增加干舷高度可以有效的改善船舶稳性一般地增加干舷高度可以有效的改善船舶稳性 但注意，增加干舷，会使船舶重心高度上升，但注意，增加干舷，会使船舶重心高度上升，对稳性不利。因此，要综合考虑。对稳性不利。因此，要综合考虑。 牛牛文库文档分享192 2、船宽对稳性的影响、船宽对稳性的影响 1 1）正浮水线面的惯性）正浮水线面的惯性矩增大，初稳性高度增矩增大，初稳性高度增大，对初稳性有利。大，对初稳性有利。2 2）在甲板边线浸水前，倾斜水线面对倾斜）在甲板边线浸水前，倾斜水线面对倾斜轴的惯性矩增大，所以稳性半径增加，形轴的惯性矩增大，所以稳性半径增加，形状稳性臂也增加，对稳性有利。状稳性臂也增加，对稳性有利。3 3）由于甲板进水角减小，使最大静倾角减）由于甲板进水角减小，使最大静倾角减小，对稳性不利。小，对稳性不利。 牛牛文库文档分享20 一般地增加船宽能有效的改善船舶稳性一般地增加船宽能有效的改善船舶稳性问题六：对船舶整体性能而言，初稳性问题六：对船舶整体性能而言，初稳性高越大越好吗？为什么？高越大越好吗？为什么？ 牛牛文库文档分享213 3、横剖面形状对稳性的影响、横剖面形状对稳性的影响 一般地一般地V V型剖面船的稳性比型剖面船的稳性比U U型剖面船好型剖面船好 牛牛文库文档分享22二、重心位置对稳性的影响二、重心位置对稳性的影响 问题七：重量的垂向移动对船舶初稳性有什问题七：重量的垂向移动对船舶初稳性有什 么影响？么影响？ 牛牛文库文档分享23结论：结论：重心位置对船舶稳性有重心位置对船舶稳性有重大影响。提高重心将使初稳重大影响。提高重心将使初稳性复原力臂和稳矩都相应减小；性复原力臂和稳矩都相应减小；降低重心，则作用相反。降低重心，则作用相反。 牛牛文库文档分享24三、提高船舶稳性的措施三、提高船舶稳性的措施（一）提高最小倾覆力矩（一）提高最小倾覆力矩 1 1、降低船舶重心。、降低船舶重心。如：在船舶底部加如：在船舶底部加压载物；取轻型结构；简化机舱设备；压载物；取轻型结构；简化机舱设备；设备尽量往下布置等。设备尽量往下布置等。2 2、增加干舷高度。、增加干舷高度。这是提高船舶稳性这是提高船舶稳性的有效措施之一的有效措施之一，某些稳性不足的老，某些稳性不足的老船可将载重线降低以增加船可将载重线降低以增加干舷高度。干舷高度。 牛牛文库文档分享253 3、增加船宽。、增加船宽。这是提高船舶稳性的有效这是提高船舶稳性的有效措施之一措施之一，某些老船稳性不足时，常在，某些老船稳性不足时，常在船的两舷水线附近加装相当厚的护木和船的两舷水线附近加装相当厚的护木和浮箱等，或可在舷侧加装一个凸出体。浮箱等，或可在舷侧加装一个凸出体。4 4、提高船舶的进水角。、提高船舶的进水角。注意船舶水线以注意船舶水线以上的开口位置、风雨密性和水密性。上的开口位置、风雨密性和水密性。5 5、减小自由液面的面积。、减小自由液面的面积。船上较大的油船上较大的油舱、水舱等通常都要设置纵向舱壁，以舱、水舱等通常都要设置纵向舱壁，以减小自由液面对稳性的不利影响。减小自由液面对稳性的不利影响。 牛牛文库文档分享26（二）（二）减小风压倾斜力矩减小风压倾斜力矩 1 1、主要就是减小船舶的受风面积，也就、主要就是减小船舶的受风面积，也就是减小上层建筑的高度和长度。是减小上层建筑的高度和长度。某些小某些小型海洋船舶以及渔船等，为了保证优良型海洋船舶以及渔船等，为了保证优良的航海性能，不得不降低船员的生活条的航海性能，不得不降低船员的生活条件和工作条件，将居住室和驾驶室等做件和工作条件，将居住室和驾驶室等做的矮小一些。的矮小一些。2 2、降低急牵力矩、降低急牵力矩。如拖船的拖钩应尽量如拖船的拖钩应尽量放低。放低。 牛牛文库文档分享273 3、增大船舶的横摇阻尼，减小横摇角。、增大船舶的横摇阻尼，减小横摇角。可通过设置减摇装置，如舭龙骨来实现。可通过设置减摇装置，如舭龙骨来实现。4 4、舷墙上开排水孔、舷墙上开排水孔。使甲板上浪使使甲板上浪使甲板甲板上浪上浪能迅速排水，减小附加横倾力矩。能迅速排水，减小附加横倾力矩。5 5、采取措施防止载荷移动，减小附加横、采取措施防止载荷移动，减小附加横倾力矩。倾力矩。 牛牛文库文档分享28本次课小结本次课小结1 1、极限重心高度曲线的意义及相关、极限重心高度曲线的意义及相关基本概念；基本概念；2 2、绘制极限重心高度曲线的方法；、绘制极限重心高度曲线的方法；3 3、船体几何要素、船舶重心位置等、船体几何要素、船舶重心位置等对船舶稳性的影响；对船舶稳性的影响；4 4、提高船舶稳性的主要措施。、提高船舶稳性的主要措施。 牛牛文库文档分享29作业四作业四1 1、在研究大倾角稳性时，为什么初稳、在研究大倾角稳性时，为什么初稳性公式不适用了？说明其基本原理。性公式不适用了？说明其基本原理。2 2、采取哪些措施来改善大倾角稳性，、采取哪些措施来改善大倾角稳性，并说明其原理。并说明其原理。 牛牛文库文档分享 牛牛文库文档分享 牛牛文库文档分享