自由液面悬挂载荷倾斜试验

1、船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-101课题三：船舶稳性的分析与计算课题三：船舶稳性的分析与计算7 7、自由液面对初稳性的影响、自由液面对初稳性的影响 8 8、悬挂载荷对初稳性的影响、悬挂载荷对初稳性的影响99、倾斜试验简介、倾斜试验简介一、知识目标一、知识目标1 1、掌握自由液面对船舶初稳性的影响规律、掌握自由液面对船舶初稳性的影响规律2 2、掌握悬挂载荷对船舶初稳性的影响规律、掌握悬挂载荷对船舶初稳性的影响规律3 3、掌握倾斜试验的目的，了解其基本原理、掌握倾斜试验的目的，了解其基本原理二、能力目标二、能力目标 能较熟练地进行同时存在小载

2、荷移动和装卸、自由液面或悬挂载荷时能较熟练地进行同时存在小载荷移动和装卸、自由液面或悬挂载荷时对船舶浮态和初稳性影响的有关计算对船舶浮态和初稳性影响的有关计算 三、课外作业三、课外作业 P62 T3P62 T34 4 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算2 船上装载液体的舱柜（淡水舱、燃油舱和压载水舱等），如船上装载液体的舱柜（淡水舱、燃油舱和压载水舱等），如果舱内液体果舱内液体没有装满没有装满，则船舶在倾斜过程中，舱内的液体也将流，则船舶在倾斜过程中，舱内的液体也将流向倾斜一舷，且液面保持与水面一致，向倾斜一舷，且液面保持与水面一致，这种

3、可以自由流动的液体这种可以自由流动的液体表面称为表面称为自由液面自由液面。 当液体流动后，液体体积的形状发生变化，它的重心向倾斜当液体流动后，液体体积的形状发生变化，它的重心向倾斜一侧移动，因而产生一个额外的倾斜力矩，其结果是降低船的稳一侧移动，因而产生一个额外的倾斜力矩，其结果是降低船的稳性。性。 我们讨论自由液面对初稳性的影响，主要分析自由液面影响后我们讨论自由液面对初稳性的影响，主要分析自由液面影响后的稳性高。的稳性高。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算3 自由液体的形心随船舶的倾斜由自由液体的形心随船舶的倾斜由a a点改变到点改

4、变到a a1 1点，对船舶的中纵剖点，对船舶的中纵剖面产生的面产生的附加（横倾）力矩附加（横倾）力矩 。 m m：自由液体倾斜后重量作用线和正浮时重量作用线的交点。：自由液体倾斜后重量作用线和正浮时重量作用线的交点。 ：为液体重心移动曲线：为液体重心移动曲线 的曲率半径。与讨论船舶等体积倾的曲率半径。与讨论船舶等体积倾斜时浮心移动的情况相类似，在小倾角范围内，斜时浮心移动的情况相类似，在小倾角范围内， 可看作圆弧，可看作圆弧，m m为为其圆心，则有其圆心，则有 此时，此时，船舶的实际回复力矩船舶的实际回复力矩为为新的横稳性高新的横稳性高同理，同理，新的纵稳性高新的纵稳性高式中：式中：i ix

5、x（i iy y）为自由液面面积对其倾斜纵（横）轴的横（纵）向为自由液面面积对其倾斜纵（横）轴的横（纵）向惯性矩；惯性矩；V V为舱内液体的体积；为液体的密度；为舱内液体的体积；为液体的密度；为船舶的排水量。为船舶的排水量。1sinhMVamxiamV11xiG MGMam11sinsinxhxiMViV11sinsinsinRxMG MGMi 1aa1aa11yLLiG MGM1 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算4讨论讨论 1 1、：自由液面对初稳性高的、：自由液面对初稳性高的修正值修正值，一般为，一般为不利影不利影响响。 2 2、自

6、由液面对初稳性高的修正值只与自由流动液体的、自由液面对初稳性高的修正值只与自由流动液体的密度密度、液液面的形状和大小面的形状和大小（i ix x和和i iy y）和）和船舶的排水量船舶的排水量有关，而与自由液体的有关，而与自由液体的体体积无关积无关。 因此，我们称之为因此，我们称之为自由液面对初稳性的影响自由液面对初稳性的影响，不称为，不称为自由液体自由液体对对初稳性的影响。初稳性的影响。 3 3、若液舱装、若液舱装满满液体，则液体，则无无自由液面的影响。自由液面的影响。 4 4、自由液面对初稳性高的修正值可引伸为、自由液面对初稳性高的修正值可引伸为 和和 。 其中：其中： “ “”表示自由液

7、面从无到有，考虑自由液面的不利影响。表示自由液面从无到有，考虑自由液面的不利影响。 “ “”表示从有到无，消除自由液面的不利影响。表示从有到无，消除自由液面的不利影响。1 xi1 yi1 xi1 yi 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算55 5、如果船内有、如果船内有多个自由液面多个自由液面，则修正值为和。，则修正值为和。6 6、减小自由液面对初稳性的不利影响，最有效的方法是在液舱内、减小自由液面对初稳性的不利影响，最有效的方法是在液舱内设置纵舱壁设置纵舱壁，用纵舱将矩形自由液面用纵舱将矩形自由液面n n等分后的影响减少到未分舱时等分后的

8、影响减少到未分舱时的的1/n1/n2 2。因此，船上宽度较大的油舱、水舱等通常都要设置纵向舱壁，以因此，船上宽度较大的油舱、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。7 7、若船舶同时有载荷移动、装卸和自由液面，在计算初稳性中应、若船舶同时有载荷移动、装卸和自由液面，在计算初稳性中应同时综合考虑各方面的综合影响。同时综合考虑各方面的综合影响。1 xi1 yi思考：思考：1 1、油船有什么典型的结构特点？、油船有什么典型的结构特点？2 2、为什么散货船一般设置顶边舱？、为什么散货船一般设置顶边舱？ 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-

9、10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算6 船舶的船舶的悬挂重量悬挂重量（亦称为（亦称为悬挂载荷悬挂载荷、悬吊重量悬吊重量、悬吊载荷悬吊载荷）有悬挂肉类、未固定的救生艇、用吊杆起货，以及未加固定的悬有悬挂肉类、未固定的救生艇、用吊杆起货，以及未加固定的悬挂重量等。挂重量等。悬挂载荷随船舶的倾斜而摆动悬挂载荷随船舶的倾斜而摆动，对稳性会产生不利影，对稳性会产生不利影响。响。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算7 设船上有一悬挂于设船上有一悬挂于A A点（点（悬挂点悬挂点）的重物）的重物p p，其重心位于，其重心位于D D点，悬挂点，悬挂长度

10、长度l l。当船横倾一小角度。当船横倾一小角度后，重物后，重物p p自自D D移至移至D D1 1点，产生一个附加横点，产生一个附加横倾力矩倾力矩M Mh h 故，船在横倾故，船在横倾后的实际回复力矩后的实际回复力矩M MR1R1 考虑悬挂载荷后新的横稳性高考虑悬挂载荷后新的横稳性高 同理，新的纵稳性高同理，新的纵稳性高1G MsinhplMplGMMG1plGMMGLL11LG M11sinsinsinRMG MGMpl 讨论：讨论： 1 1、悬挂载荷对初稳性的影响相当于把载荷、悬挂载荷对初稳性的影响相当于把载荷p p从从D D点垂向移至悬点垂向移至悬挂点挂点A A，且，且A A点为载荷摆动

11、的圆心。故点为载荷摆动的圆心。故A A点称为悬挂载荷的点称为悬挂载荷的虚重心虚重心。 2 2、若船舶同时有载荷的移动和装卸、自由液面和悬挂载荷，、若船舶同时有载荷的移动和装卸、自由液面和悬挂载荷，在初稳性计算中应综合考虑各方面的影响。在初稳性计算中应综合考虑各方面的影响。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算8 在船舶设计阶段所计算所得的空船重量和重心位置，与船舶在船舶设计阶段所计算所得的空船重量和重心位置，与船舶建成后的实际大小往往有一定的差异，所以船舶检验部门规定，建成后的实际大小往往有一定的差异，所以船舶检验部门规定，在船舶建成后必须

12、进行倾斜试验，以便正确地求得实际空船的重在船舶建成后必须进行倾斜试验，以便正确地求得实际空船的重量和重心位置。量和重心位置。 倾斜试验的倾斜试验的目的目的：确定船舶的：确定船舶的空船重量空船重量和和重心位置重心位置。 倾斜试验的倾斜试验的基本原理基本原理：载荷移动原理载荷移动原理。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算9P62 T3P62 T34 4：某内河驳船某内河驳船1100t,1100t,平均吃水平均吃水T T2.0m2.0m，每厘，每厘米吃水吨数米吃水吨数TPCTPC6.506.50，在，在6 6个同样的舱内装有石油（石油的重量个同

13、样的舱内装有石油（石油的重量密度密度1 1=0.93t/m=0.93t/m3 3），每个舱内都有自由液面。油舱为长方形，其），每个舱内都有自由液面。油舱为长方形，其尺度为尺度为l l15.0m15.0m，b b6.0m6.0m。这时这时船的初稳性船的初稳性高高 1.86m1.86m。若。若把右舷中间的一个舱中重量为把右舷中间的一个舱中重量为p=120tp=120t的油完全抽出，其重心垂向的油完全抽出，其重心垂向坐标坐标z zG G=0.80m=0.80m，求船的横倾角。，求船的横倾角。 分析：分析： 1 1、对初稳性的影响应同时考虑、对初稳性的影响应同时考虑卸载卸载和和自由液面自由液面的影响。的影响。 2 2、“此时船的初稳性高此时船的初稳性高”中中“这时这时”的含义指考虑六个自由的含义指考虑六个自由液面不利影响时，抽空一舱则液面不利影响时，抽空一舱则消除消除一个一个自由液面的不利影响自由液面的不利影响，修，修正值取正值取“”。 3 3、合理布置油舱合理布置油舱。GM 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-4-10船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算10 解解：1 1、平均吃水变化量、平均吃水变化量 2 2、新的初稳性高、新的初稳性高 3 3、横倾角、横倾角