【《36500DWT散货船大倾角稳性计算过程案例》5300字】

36500DWT散货船大倾角稳性计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u15375大倾角稳性计算 1136531.1绘制乞氏剖面图 1236381.2计算选定吃水下各倾角的排水体积及回复力臂 3291271.3绘制稳性横截曲线图 823761.4动静稳性曲线图 955601.5IMO规则稳性衡准数校核 18102991.5.1新船上层建筑初步布置 18305071.5.2新船稳性衡准数计算 211.1绘制乞氏剖面图1）乞氏剖面距船中的距离按乞氏方法取9垂线时各剖面的位置为:(距船中以L/2的乘数计)0，±0.1679,±0.5288，±0.6010，±0.9116。算出各站距船中的距离如表4-1所示。表4-1各站距船中的距离X站号123456789X(m)80.20352.58846.27011.691011.69146.27052.58880.2032）乞氏剖面图绘制在半宽水线图上量取每个乞氏站号处的横剖面在各水线上的坐标y值及甲板边线的半宽值y1，并在纵剖面型线图上量取每个乞氏站号处主甲板边线高度值H，梁拱值C,如表4-2、4-3所示。表4-2乞氏站号处的横剖面在各水线上半宽值单位：m乞氏站号基线2000WL4000WL6000WL8000WL10000WL1-2.37391.49335.46575.67575.675726.948311.742412.538912.733712.754712.754739.215212.504712.805012.866812.867612.8676411.355612.870012.870012.870012.870012.8700511.355612.870012.870012.870012.870012.8700611.355612.870012.870012.870012.870012.870073.163710.859012.250312.672812.822012.870082.32248.829811.595712.409512.711812.86539-0.70320.5379-5.90799.9384表4-3乞氏站号处横剖面在各水线上半宽值、上甲板半宽y1、高度H及梁拱C单位：m乞氏站号12000WL14000WL16000WLy1HC15.67575.67576.61437.325517.32570.2263212.754712.754712.856412.867916.86000.6920312.867612.867612.869312.870016.86000.6920412.870012.870012.870012.870016.86000.6920512.870012.870012.870012.870016.86000.6920612.870012.870012.870012.870016.86000.6920712.870012.870012.870012.870016.86000.6920812.869612.870012.870012.870016.86000.6920911.194111.740211.988912.022116.93130.6207根据表4-2、4-3尺度绘出每站乞氏剖面的型线。为了避免混淆，本次设计中把船中前的各剖面用实线画出，船中后的各剖面用虚线画出。绘制乞氏剖面图如图4-1所示。图4-1乞氏剖面图1.2计算选定吃水下各倾角的排水体积及回复力臂1）确定计算水线计算水线一般选取4-5根，最高水线应略高于满载水线，最低水线应略低于空载水线[10]。满载水线就是本次设计船舶的设计吃水d=11.59m。最低空载水线为压载到港时的吃水，由表1-27可知dmin=6.63m所以本次设计选取的计算水线为5500WL、7200WL、8900WL、10600WL、12300WL。2）选取旋转点旋转点O的选取要使大角度倾斜水线下的入水楔形体积与出水楔形体积大小大致接近，本次设计选用作图法进行选取。选取步骤如下：（1）以8900W水线和中心线的交点为圆心以5500WL、8900WL水线距离为半径做圆；（2）做两条与水平线夹角为60O直线与所画圆相切；（3）两条直线与5500WL、12300WL的交点为5500WL、12300WL的旋转点；（4）连接步骤c所做的两个旋转点得一直线与7200WL、8900WL相交于两点，这两点就是7200WL、8900WL的旋转点。所做出的旋转点如图4-2所示图4-2乞氏剖面旋转点3）量取入水和出水宽度a、b值在每一站的乞氏剖面的各旋转点处绘制各倾斜水线的角平分线ψ=5°，15°，25°…85°，分别对应的倾斜水线为θ=10°，20°，30°…90°，第一乞氏剖面站12300WL各倾斜水线a、b值量取如图4-3所示，其余站各水线的入水和出水宽度a、b值依照此方法量取。入水坐标a自旋转点从右舷方向量取为正值，自旋转点从左舷方向量取为负值；出水坐标b自旋转点从左舷方向量取为正值，自旋转点从右舷方向量取为负值。如果相交有4个点时，则在表内得相应乞氏剖面站号栏内填入两个入水坐标，两个出水坐标，坐标符号仍旧按照上述方法量取。量出每个乞氏剖面各旋转点处各倾斜角度下入水和出水宽度值如表4-4～4-13所示。图4-3第一站12300WL入水和出水宽度值量取示意图4）计算横倾后变排水体积和变排水体积对NN轴的体积静矩可根据公式（4-1）、（4-2）[10]计算求得。（4-1）I（4-2）式中：；具体计算结果见附录B。5）计算横倾后各水线下对应横倾角的排水体积和静稳性臂在2.2节所做出的静水力曲线图上量出5500WL、7200WL、8900WL、10600WL、12300WL水线T0下的排水体积V0(m3)和浮心垂向坐标ZC(m)如表4-4所示。表4-4各水线下排水体积和浮心垂向坐标T05500WL7200WL8900WL10600WL12300WLV0(m3)18193.77024643.60531352.82538291.61045392.410ZC(m)2.8923.7971.7065.6206.532各水线在对应横倾角下的排水体积和浮力作用线至重力作用线（通过假定重心S）的水平距离ls可根据公式（4-3）～（4-8）[10]计算Vφ=V0+δVn（4-3）M＇=-[V0(T0-Zc)sinθ+CV0cosθ]（4-4）Mφ=M"+M＇（4-5）lφ=Mφ/Vφ（4-6）SZ=ls=lφ+Δl（4-7）Δl=(T0-Zs)sinθ+Ccosθ（4-8）式中，C为旋转点至中心线的距离，偏向出水一舷取负，偏向入水一舷取正。Zs为假定重心的高度值，本次设计为计算方便取在基线上，即Zs=0。根据公式（4-3）～（4-8）计算如表4-5～4-9所示。表4-55500WL在各横倾角的排水体积Vφ和水平距离ls横倾角θ（°）排水体积Vφ（m3）水平距离ls(m)1016975.5092.4072015961.5821.9493015842.7106.9804016886.3578.3725019036.3719.5886020939.74210.0547022612.02010.0068024493.2339.6679026300.9259.033表4-67200WL在各横倾角的排水体积Vφ和水平距离ls横倾角θ（°）排水体积Vφ（m3）水平距离ls(m)1024020.3342.0592023589.7161.2073023511.9886.4074024596.6998.2615026041.6219.4236027225.2019.9317028152.8239.9788028971.5039.6649029745.5919.047表4-78900WL在各横倾角的排水体积Vφ和水平距离ls横倾角θ（°）排水体积Vφ（m3）水平距离ls(m)1031475.5231.9522031738.9253.9413032043.7305.970续表4-7横倾角θ（°）排水体积Vφ（m3）水平距离ls(m)4032252.9947.8155032445.0368.9676032650.9889.5857032801.0749.7688032916.8379.5839032856.8399.061表4-810600WL在各横倾角的排水体积Vφ和水平距离ls横倾角θ（°）排水体积Vφ（m3）水平距离ls(m)1039050.5941.9402039950.6733.8993040928.3875.8834040490.8227.4635039487.8888.6976038577.3229.4297037757.7369.7208037101.0939.6059036342.5199.157表4-912300WL在各横倾角的排水体积Vφ和水平距离ls横倾角θ（°）排水体积Vφ（m3）水平距离ls(m)1046851.6941.9722048462.3983.9713048622.5055.5924047690.0836.9805045919.4418.1986044003.5569.071续表4-9横倾角θ（°）排水体积Vφ（m3）水平距离ls(m)7042265.0619.5038040646.3489.5149039050.9689.1441.3绘制稳性横截曲线图根据表4-14～4-18所得数据绘制稳性横截曲线如图4-4所示。图4-4稳性横截曲线图1.4动静稳性曲线图1）假定重心S的静稳性臂在2.2节所绘制的静水力曲线图上量取满载出港、压载出港、压载到港、满载到港的排水量分别为42414m3、23909m3、22451m3、40868m3，然后在稳性横截曲线图量取满载出港、压载出港、压载到港、满载到港时各倾斜角度的假定重心S的静稳性臂如表4-10所示。表4-10各载况的假定重心S的静稳性臂单位：m横倾角θ(°)满载出港压载出港压载到港满载到港00.0000.0000.0000.000101.9502.0622.1181.945203.9121.1861.2903.903305.8476.3806.4825.884407.3538.2868.3277.443508.5039.5139.5498.616609.19610.03210.0479.30770-10.018-9.58780902）自由液面对假定重心S的静稳性臂的修正在计算自由液面对静稳性的影响时，一般只考虑燃油舱及淡水舱，压载水舱在加压载水时通常都是装满的，若装满或空舱可以不考虑影响[10]。本次设计修正顶边舱两边的燃油舱和尾尖舱的淡水舱。根据我国《海船法定检验技术规则》中规定，在计算大倾角稳性自由液面影响时，舱内液体一律取舱容的50%。对假定重心S的静稳性臂的修正值可根据公式（4-9）～（4-11）[10]计算。（4-9）（4-10）（4-11）式中，MHi为自由液面倾斜产生的倾斜力矩。wi为舱内液体的重量密度，淡水取1t/m3,燃油取0.978t/m3。V为舱内液体的体积。y为各倾斜液面线下面积形心的横向移动距离；为各载况的排水量，由本节1）中知满载出港、压载出港、压载到港、满载到港的排水量分别为42414m3、23909m3、22451m3、40868m3。根据公式（4-9）～（4-11）计算结果如表4-11、4-12所示。表4-11燃油舱和淡水舱液体横倾产生的倾斜力矩单位：t*m横倾角θ(°)右侧燃油舱MH1左侧燃油舱MH2右侧淡水舱MH3左侧淡水舱MH400.0000.0000.0000.00010195.144241.64321.76421.76420315.708631.89150.93450.93430441.5371203.26280.72280.72240561.2461678.297118.548118.54850643.0072036.283175.311175.31160681.3902302.112233.055233.05570687.6602397.879261.838261.83880671.0742266.390280.953280.95390660.773660.868281.436281.436注：舱内液体一律取舱容的50%，所以各载况倾斜力矩相同表4-12修正横倾力矩总和MH（t*m）及自由液面对静稳性臂的修正数值Δli（m）横倾角θMH（t*m）满载出港ΔlA压载出港ΔlB压载到港ΔlC满载到港ΔlD00.0000.00000.00000.00000.000010489.3140.0110.0200.0210.012201049.4670.0240.0430.0450.025301809.2440.0410.0730.0780.043402479.6400.0570.1010.1070.059503029.9110.0690.1230.1310.072603449.6130.0790.1400.1490.082续表4-12横倾角θMH（t*m）满载出港ΔlA压载出港ΔlB压载到港ΔlC满载到港ΔlD703609.2160.0830.1460.1560.086803502.3690.0800.1420.1510.083901890.5130.0430.0770.0820.0452）动静稳性曲线的绘制经过上层建筑和自由液面修正后的各横倾角静稳性臂可根据公式（4-12）、（4-13）[10]计算。（4-12）（4-13）式中，l1为经过自由液面修正通过假定中心S的静稳性臂。L为静稳性臂。ZG为船体满载出港时的重心高度，由表1-23、1-24可知。ZS为假定重心的高度值，本次设计为计算方便取在基线上，即Zs=0。根据公式(4-12)、(4-13)计算得各个横倾角时的静稳性臂如表4-13～4-16所示。表4-13满载出港通过假定重心S的静稳性臂及静稳性臂数值横倾角θ(°)过S的静稳性臂l1(m)静稳性臂l(m)00.0000.000101.9390.236203.8880.533305.8060.901407.2970.991508.4340.919609.1170.62270--80--续表4-13横倾角θ(°)过S的静稳性臂l1(m)静稳性臂l(m)90--表4-14压载出港通过假定重心S的静稳性臂及静稳性臂数值横倾角θ(°)过S的静稳性臂l1(m)静稳性臂l(m)00.0000.000102.0420.487201.1441.079306.3061.826408.1862.426509.3902.527609.8932.133709.8711.45280--90--表4-15压载到港通过假定重心S的静稳性臂及静稳性臂数值横倾角θ(°)过S的静稳性臂l1(m)静稳性臂l(m)00.0000.000102.0970.604201.2441.303306.4032.103408.2192.691509.4182.830609.8982.45170--80--90--表4-16满载到港通过假定重心S的静稳性臂及静稳性臂数值横倾角θ(°)过S的静稳性臂l1(m)静稳性臂l(m)00.0000.000101.9330.261203.8780.584305.8411.026407.3841.194508.5441.167609.2250.885709.5020.45280--90--经过自由液面修正后的各横倾角的动稳性臂可根据表4-13～4-16做积分和确定，计算结果如表4-17～4-20所示。表4-17满载出港动稳性臂数值横倾角θ（°）静稳性臂l（m）成对和自上而下和∑动稳性臂ld（m）00.0000.0000.0000.000100.2360.2360.2360.021200.5330.7691.0050.088300.9011.4332.4380.213400.9911.8911.3300.378500.9191.9106.2400.544600.6221.5417.7810.679708090注：ld=∑/2*10°表4-18压载出港动稳性臂数值横倾角θ（°）静稳性臂l（m）成对和自上而下和∑动稳性臂ld（m）00.0000.0000.0000.000100.4870.4870.4870.042201.0791.5662.0530.179301.8262.9051.9590.433402.4261.2529.2110.804502.5271.95311.1641.236602.1331.66018.8241.642701.4523.58522.4091.9558090注：ld=∑/2*10°表4-19压载到港动稳性臂数值横倾角θ（°）静稳性臂l（m）成对和自上而下和∑动稳性臂ld（m）00.0000.0000.0000.000100.6040.6040.6040.053201.3031.9072.5110.219302.1033.4075.9180.516402.6911.79510.7120.935502.8305.52216.2341.416602.4515.28121.5151.877708090注：ld=∑/2*10°表4-20满载到港动稳性臂数值横倾角θ（°）静稳性臂l（m）成对和自上而下和∑动稳性臂ld（m）00.0000.0000.0000.000100.2610.2610.2610.023200.5840.8461.1070.097301.0261.6102.7180.237401.1942.2201.9370.431501.1672.3617.2980.637600.8852.0529.3500.816700.4521.33710.6880.9338090注：ld=∑/2*10°根据表4-17～4-20数据绘制动静稳性曲线图如图4-5～4-8所示。图4-5满载出港动静稳性曲线图图4-6压载出港动静稳性曲线图图4-7压载到港动静稳性曲线图图4-8满载到港动静稳性曲线图1.5IMO规则稳性衡准数校核1.5.1新船上层建筑初步布置1）新船肋骨间距总布置设计前首先要做的工作是再船长的范围内划分肋位，确定肋骨间距，可根据公式（4-14）[6]确定。（4-14）式中，Ls为垂线间长Lpp。根据文献[1]规定首尾尖舱范围内的肋距Sb≯0.6m；根据公式（5-1）可得Sb=0.78m=780mm，因此本次设计首尾尖舱范围内的肋距取600mm；其余范围的肋距取780m。2）新船舱口盖设计由于侧移式舱口盖具有盖板块数少，结构简单，启闭可靠，操作方便，保养容易[11]等优点，本次设计选择侧移式舱口盖，舱口尺寸为10.14X10m。货舱口的肋位布置如表4-21所示。表4-21货舱口的肋位布置货舱编号肋位NO.1#184～#197NO.2#149～#162NO.3#114～#127NO.4#79～#92NO.5#47～#603）新船上层建筑布置因为母型船缺少相关图纸本次设计根据参考文献[12]～[15]及模仿57000DWT散货船的总布置来设计新船上层建筑。（1）甲板A:布置在#8～#38肋位，距离上甲板高度为3.55m。（2）甲板B:布置在#12～#20肋位，布置在#23～#38肋位,距离甲板A高度为2.75m。（3）甲板C:布置在#12～#38肋位，距离甲板B高度为2.75m。（4）桥楼甲板:布置在#23～#38肋位，距离甲板C高度为2.75m。（5）罗经甲板:布置在#25～#38肋位，距离桥楼甲板高度为2.80m。（6）机舱棚:布置在#12～#20肋位，距离上甲板高度为12.83m。绘制初步上层建筑初步布置如图4-9所示。图4-9上层建筑初步布置图1.5.2新船稳性衡准数计算1）风压倾侧力臂的计算定常风作用下的风压倾侧力臂LW1、突风作用下的风压倾侧力臂LW2可根据公式（4-15）、（4-16）[1]计算。（4-15）（4-16）式中，AV为水线以上船和甲板货的侧投影面积，可在1.5.2绘制出的新船上层建筑示意图上用AutoCAD面域量取。P为风压，取504（pa）。Z为受风面积中心距水下侧面积中心的距离（m）,水下侧投影面积中心可近似取为吃水的一半处。为排水量，可根据2.2节所绘制的静水力曲线图量取。根据（4-15）、（4-16）计算结果如表4-22所示。表4-22定常风作用下及突风作用下的风压倾侧力臂LW1、LW2载况AV（m2）Z（m）（t）Lw1Lw1满载出港1440.59510.985437350.0190.028压载出港2239.47810.617246540.0500.074压载到港2303.21710.605231500.0540.081满载到港1501.74610.931421410.0200.030