稳性概述浮心的移动稳心及稳心半径-PPT课件.ppt

船舶性能计算船舶原理与性能计算项目三：稳性的分析与计算1、船舶稳性的概述2、浮心的移动、稳心及稳心半径一、稳性的基本概念所谓稳性是指船舶受外力作用，离开平衡位置发生倾斜而不致于倾覆，当外力消除后能自动回复到原来平衡位置的能力。一、船舶稳性的概念倾斜不倾覆的能力自动回复的能力稳性船舶为什么具备稳性？二、船舶具备稳性的根本原因如图所示，船舶在外力作用（横倾力矩MH）下发生横向倾斜（简称横倾），船的重心位置G不变，但排水体积的形状发生改变，浮心由B改变到B1。此时，重力和浮力形成一个力偶矩WLW1L1GBWZ△B1φMR力偶矩方向与船舶的倾斜方向相反：1、阻碍船舶的横向倾斜使船舶不至于倾覆；2、当外力消除后，仍使船舶自动回复到原来平衡位置。所以，船舶具备横（向）稳性。力偶矩MR称为回复力矩（或称为复原力矩），称为回复力臂（或称为复原力臂）。WLW1L1GBWZ△B1φMR船舶在纵倾力矩MT作用下发生纵向倾斜（简称纵倾）亦会产生回复力矩（或称为复原力矩）它阻碍船舶的纵向倾斜使船舶不至于倾覆，当外力消除后仍使船舶自动回复到原来平衡位置），使船舶具备纵（向）稳性。横倾力矩MH和纵倾力矩MT合称为倾斜力矩。复原力矩的大小是衡量船舶稳性的一个重要标志。xoz△B1BGWθMRLZ一、按倾斜方向来分1）横稳性：船舶横向倾斜时的稳性。2）纵稳性：船舶纵向倾斜时的稳性。二、按倾斜力矩的性质来分1）静稳性：倾斜力矩缓慢作用于船，使船的倾斜角速度很小或忽略不计时的稳性。2）动稳性：倾斜力矩突然作用于船，使船舶倾斜有明显角速度时的稳性。【注意】：这里所谈的“倾斜力矩的性质”不是指倾斜力矩的大小和方向等性质，而是指倾斜力矩对船舶作用的突然程度。二、稳性的分类三、按倾斜角度的大小来分1）初稳性（或称小倾角稳性）：一般指倾斜角度小于100～150或上甲板边缘开始入水前的稳性。2）大倾角稳性：一般指倾斜角度大于100～150或上甲板边缘开始入水后的稳性。注意：大角度倾斜一般只在横倾时产生，因此大倾角稳性也称大倾角横稳性。船舶的纵倾一般都属于小角度情况。四、按船舱状态来分1）完整稳性：船舶的舱室为完整状态时的稳性。2）破舱稳性：船舶的舱室为破损进水状态时的稳性。分类标准不同，类别有异！一、欧拉定理在讨论初稳性时，两等体积倾斜水线面的交线通过原水线面的漂心。三、欧拉定理和重心移动原理二、重心移动原理整体重心移动方向平行于局部重心移动方向，且重心移动的距离与重量成反比。即一、横倾浮心的移动距离IT：水线面面积AW对通过漂心F的倾斜纵轴的横向惯性矩四、浮心的移动WLW1L1GBWZ△B1φMφF二、纵倾浮心的移动距离IL：水线面面积AW对通过漂心F的倾斜横轴的纵向惯性矩xoWzL1W1L△B1BGWFθMLθZ浮心曲线：船舶倾斜时浮心的移动轨迹曲线。在讨论初稳性时，浮心曲线可近似认为是平面圆弧曲线。一、横倾1）横稳心（或称初稳心）M：初横稳性中，浮心曲线的曲率中心或船舶倾斜前后浮力作用线的交点。2）横稳心半径（初稳心半径）r（或）WLW1L1GBWZ△B1φMφF五、稳心和稳心半径二、纵倾1）纵稳心ML：初纵稳性中，浮心曲线的曲率中心或船舶倾斜前后的浮力作用线的交点。2）纵稳心半径R（）xoWzL1W1L△B1BGWFθMLθZ讨论：1、定点和定值问题在初稳性中，船舶等体积倾斜（倾斜时排水体积、排水量和重心高度等不变，仅排水体积的形状改变）时，由于浮心曲线近似认为平面圆弧曲线，故横稳心M和纵稳心ML为定点，相应的稳心半径r和R为定值。但是：1）大倾角稳性时，浮心曲线不能近似认为平面圆弧曲线，不存在稳心和稳心半径的概念。2）船舶倾斜时排水量发生改变，稳心不为定点，稳心半径不为定值。2、船舶的纵稳心半径要比横稳心半径大得多，一般设计吃水时的横稳心半径为船宽的20%