浮体静力学(二)给学生-简版.ppt

浮体静力学 二 大连理工大学船舶工程学院马坤 第一章船舶下水计算 1 1纵向下水布置概述 1 3下水曲线计算 什么时候进行下水计算 为什么进行下水计算 什么是下水曲线图 船舶下水前 保证安全下水 1 下水重力水平直线 2 浮力曲线 3 下水重力对滑道末端的力矩倾斜直线 4 浮力对滑道末端的力矩曲线 5 下水重力对下水架前支点的力矩水平直线 6 浮力对下水架前支点的力矩曲线 1 3下水曲线计算 如何求滑道的反力R 如何判断船尾开始上浮的行程x1 为什么 下水曲线分析 如何判断是否发生尾落现象 如何判断是否发生首落现象 首落重量 根据分析结果如何采取措施 1 3下水曲线计算 下水重量及重心位置计算 准备初始数据 绘制下水布置图并注明有关尺寸 下水曲线计算步骤 给出若干个滑行距离x 求各位置时船的首尾吃水 在邦戎曲线上画出各纵倾水线位置 求各纵倾水线下的浮力和浮心纵向位置 求浮力矩 确定尾上浮位置 计算尾上浮以后的浮力 用试探方法 计算入水后的浮态和初稳性 初稳性原理 1 2 3 4 5 6 1 3下水曲线计算 计算尾上浮以后的浮力 关键求各行程处船的首尾吃水 1 2 3 4 给出3 4个行程x 计算每个行程x时 在前支点处的吃水 尾上浮以后的运动特点 前支架沿滑道运动 同时船绕前支点旋转 在每个行程x处 假定几个尾吃水 在邦戎曲线上画出各纵倾水线位置 求浮力和浮心纵向位置 求浮力对前支点力矩 1 3下水曲线计算 5 画尾上浮后的浮力和力矩曲线 确定该行程x处的实际尾吃水及对应水线的浮力 交点处 浮力 浮力 1 4滑道压力的计算 目的 检验润滑油脂 滑道及前支架是否能承受 船台 滑道是由方木铺成的 滑板 1 4滑道压力的计算 前支架处的横剖面 第二章抗沉性 什么是船舶抗沉性 抗沉性包括哪些内容 要思考的问题 提高船舶抗沉性的主要措施 为什么在设计阶段要考虑抗沉性 为什么军船和民船对抗沉性要求不同 2 1概述 什么是船舶抗沉性 船舶在一舱或数舱破损进水后仍能保持一定浮性和稳性的能力 抗沉性 不沉性 破损稳性 为什么在设计阶段要考虑抗沉性 为什么军船和民船对抗沉性要求不同 抗沉性包括哪些内容 抗沉性主要包括 静力学抗沉理论和计算方法 动力学抗沉理论 概率论方法 静力学方法主要研究 破损进水后最终平衡位置的确定 在新的平衡位置的稳性 初稳性 大角稳性 浮态 2 1概述 第1种措施 用水密隔壁对船舶分舱 即结构措施 2 1概述 提高船舶抗沉性的主要措施 第2种措施 由船员日常完成的预防性的组织技术措施 第3种措施 与淹水斗争 恢复稳性 扶正舰体 进水舱 第一类舱 第二类舱 第三类舱 舱的顶部位于水线一下 船体破损后海水灌满整个舱室 但没有自由液面 进水舱未被灌满 舱内的水与船外的海水不相联通 有自由液面 舱的顶盖在水线以上 舱内的水与海水相通 舱内水与海水保持同一水平面 2 2进水舱的分类和渗透率 普遍情况 2 2进水舱的分类和渗透率 抗沉性计算的两种基本方法 增加重量法 损失浮力法 把破舱后进入船内的水看成是增加的液体重量 把破舱后的进水区域看成与舷外水连通 该部分的浮力已经损失 固定排水量法 2 2进水舱的分类和渗透率 2种方法比较 进水后载况比较 进水后结果比较 增加重量法 损失浮力法 重量和重心变了 重量和重心不变 相当于封闭的船型形状变了 浮态参数 浮态参数 复原力矩 复原力矩 横稳性高 横稳性高 纵稳性高 纵稳性高 适用进水舱的类型 第1类进水舱 第2类进水舱 第3类进水舱 2 4可浸长度的计算 舱壁甲板边线以下76mm处的一条曲线 可浸长度 船舱的最大许可长度 表示进水以后船舶的破舱水线洽与限界线相切 2 4可浸长度的计算 可浸长度的计算原理 为极限破舱水线W1L1以下的排水体积对于中横剖面的体积静矩 为计算水线WL以下的排水体积对中横剖面的体积静矩 最高破舱水线 M M1 2 4可浸长度的计算 可浸长度的计算关键问题 已知 极限破舱水线下的船舱进水体积Vi及其形心xi 求 船舱的长度和位置 可浸长度曲线的计算方法 计算水线 极限破舱水线 z 1 6D 1 5d 1 绘制极限破舱水线 2 4可浸长度的计算 2 计算进水体积Vi及其形心纵向坐标xi 极限破舱水线下的进水舱的容积曲线 2 4可浸长度的计算 3 计算进水舱的可浸长度及其位置 已知 Vi和xi求 l和x解 图解法根据 积分曲线的特性舱长l一段的体积 Vi该舱对于通过COD横剖面的体积静矩 0 所以该舱的体积形心在xi处 2 4可浸长度的计算 快速计算进水舱的可浸长度及其位置 代替所有极限破舱水线 2 4可浸长度的计算 4 绘制可浸长度曲线 已知 各进水舱的l和x 实际的可浸长度曲线 渗透率 1时的可浸长度曲线 许用舱长 实际的可浸长度分舱因数 lF 2 5分舱因数及许用舱长 分舱因数F决定许用舱长 许用舱长反映了各类船舶在抗沉性方面要求的不同F 1 2 5分舱因数及许用舱长 分舱因数F是决定船舶抗沉性要求的一个关键因素 其具体数值与船舶长度 用途及业务性质有关 2 5分舱因数及许用舱长 船舶水密舱室的划分 是根据实际需要而布置的 许用舱长曲线仅作为保证船舶满足抗沉性要求 而对舱的长度加以一定的限制 实际舱长如果小于或等于许用舱长 则满足抗沉性要求 以上只是针对对称进水的浮态提出的抗沉要求 2 5分舱因数及许用舱长 法规对国际航行单体客船的破舱稳性要求 用损失浮力法求得的破损后初稳性高应不小0 05m 一舱进水的横倾角不得超过7 两个或两个以上相邻舱进水后的横倾角不得超过12 最终平衡水线的最高位置不得超过限界线 正值的剩余复原力臂应不小于0 10m 且在平衡角以后有一个15 的最小范围 从平衡角到进水角或消失角 取小者 之间的正值范围的复原力臂曲线下面积应不小于0 015m rad 2 5分舱因数及许用舱长 法规对国际航行单体客船的破舱稳性要求 2 6破舱稳性的有关公约和规则 国内航行船舶有关破舱稳性的规则和要求 2 6破舱稳性的有关公约和规则 A型船定义 B型船定义 2 6破舱稳性的有关公约和规则 B 60型船定义 B 100型船定义 2 6破舱稳性的有关公约和规则 2 6破舱稳性的有关公约和规则 国际航行船舶有关破舱稳性的规则和要求 确定性方法 概率论方法 概率论方法 2 6破舱稳性的有关公约和规则 破损稳性计算及衡准的方法 确定性方法 2 6破舱稳性的有关公约和规则 破损稳性计算及衡准的方法 概率论方法 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 破损情况的浮态和稳性要求 应校核的破损情况 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 IMOA 265对客船的分舱和破舱稳性要求 概率论方法 1973 长期以来 船舶抗沉性的衡准方法 一直采用确定性方法考虑到船舶在海上航行发生的海损事故具有很大的随机性质 因此用概率计算方法研究船舶抗沉性的衡准更为合理 制定原则 等效规则 新规则的安全程度应大体与原来安全公约所规定的要求相当 船舶的安全程度随船长和旅客总数的增加而提高 采用分舱指数作为衡量船舶在破损后具有残存能力的安全程度的衡准 一 制定原则和基础 80年生效 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 IMOA 265对客船的分舱和破舱稳性要求 概率论方法 特点 破损对船舶的影响取决于 哪一个 舱或相邻一组舱 进水 破损时船舶的吃水及完整稳性 破损处所的渗透率以及破损时的海况等因素 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 IMOA 265对客船的分舱和破舱稳性要求 概率论方法 基础 对实船的海难资料作破损统计 得出破损范围 长度和深度 及位置的分布函数 再求得某一舱或舱组进水概率的计算公式 求pi 以模型试验及船舶碰撞时的海况报告为基础 得出某一舱或舱组进水后船舶不致倾覆或沉没的概率计算公式 求si 最后 船舶破损后残存的概率 进水概率pi 不致倾覆或沉没的概率si之总和 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 IMOA 265对客船的分舱和破舱稳性要求 概率论方法 二 主要衡准 分舱 所有舱室应保证一舱不沉 但对于船长大于100米的船 首尖舱和其相邻舱组成的舱组应满足两舱不沉 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 稳性和浮性 在进水最终阶段 a 用固定排水量法对船舶正浮状态算出的初稳性高GM应不小于下列各式计算所得的最大值 F1有效平均破损干舷 b 一舱进水时的横倾角不得超过7o 两个或两个以上相邻舱进水后的横倾角不得超过12o c 除进水舱或舱组外 有关舱壁甲板的甲板边线的任何部分均不应被淹没 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 在平衡前及进水中间阶段 a 平衡前及进水中间阶段的最大横倾角不得超过20 且不得导致继续浸水 b 剩余稳性是足够的 船舶达到的分舱指数A应不小于要求的分舱指数R 稳性和浮性 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 三 要求的分舱指数R 四 达到的分舱指数A 就是船舶破损后的残存概率 ap表示某一舱或舱组破损进水的概率 S表示某一舱或舱组进水后船舶不致倾覆和沉没的概率 2 7客舱分舱和破舱稳性计算 2 8货船的分舱和破舱稳性计算 概率论方法 92年生效 基本要求 2 8货船的分舱和破舱稳性计算 概率论方法 2 8货船的分舱和破舱稳性计算 Ls的确定方法 2 8货