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《船舶在随浪航行时的稳性计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、船舶在随浪航行时的魂性计算吴善刚上海海运学院中国上海”!∀#“”,,拼耍木文以克雷洛夫一讨汝德假定为垂础以平面进行波为波浪模型提出了随浪航行船舶的浮态确定、大倾角稳性和初稳性计算的理论和方法,并以计算机程序系统加以实现。∃船舶稳性随浪%关健词规则波克雷洛夫弓寸汝德假定&问题的提出,,,所谓随浪是指船舶沿波浪的传播方向并以相等于波速的船速航行由此而形成的∃,、一种船舶相对静止于波浪某一位里的态势此时船舶实际水线面的形状水面以下排,,水体积的形状以及波面以下水压力的分布与静水状态相比都发生了很大的变化因而会。,引起船舶所受浮力的作用
2、中心的位置变化这一变化在某种条件下会引起船舶稳性下,。,,降威胁船舶的安全因此急需寻求一种船舶在随浪航行时的稳性计算方法并用计算机。程序系统实现之波浪方程针,、,对船舶随浪稳性的特点并从简化波浪的数学模型便于目标的实现出发笔者∃,,,选择涌作为波浪的模型涌的波长较长波高较小波形规则很接近于流体力学中的平。,,面进行波由流体力学可知当波浪的传播方向与∋轴同向时平面进行波的波形方程和#波面下的压力方程可分别表示为()∗∃+,−.∋一时∀&∀尸)/一2,。“一二01+,−.3训∀%∃%‘‘∃4∃4。万二,∃45一,一,6−一
3、波面垂向坐标6一6..)6。式中波幅7波形系数一波的园频率··⋯·%%%%,一%一%∗%%一二牛3%一一又空间纵向坐标68一空间垂向坐标69一时间6/一波面下各点的压力6/大气压力6;一:%∃。重力加速度平面进行波的波形如图&所示书少<一卜=矛产‘人0∃一一一%%一一州图0,,对于随浪航行的船舶假定其与波浪同速同向航行则相对固定于船舶的坐标系4!&0一,,“”∃,,3>#波浪将静止不动形成一个驻波此时公式&∀和公式∀将变换成如下#形式(二∗·?:−版一≅。∀Α∀Β二几一用Χ12?,−行一≅Ε∀∀Δ,,∃。式中≅为波浪的
4、初相位表示波浪与船舶的相对位置9,由于公式Α∀和公式Ε∀中不含时间所以波面形状和波面下的压力不随时间,∃变化它们相对于船舶是静止的#,,计算表明如图所示∀当船舶随浪航行波长等于船长波峰或波谷位于船中,∃静止不动时船舶稳性所受到的影响最大图Α随浪船舶浮态的表示,∃,表达和确定船舶的浮态是计算船舶受力和稳性的先决条件在随浪条件下由于,,、。波面呈非线性因此不能用吃水≅∃吃水差9和横倾角。来准确地表示船舶的浮态这,∃样随浪船舶浮态的表示就与在静水中有所不同,,根据波浪的波峰线与船舶的各横剖面平行这一特点可以断定随浪船舶在任何一,
5、∃,#个确定的横剖面上波面均为一条直线因此其浮态可以用以下两个因素来确定,6#。&∀中心吃水函数≅。)Γ,Φ3∀&Η∃∀船舶横倾角等,于某一确定的横剖面中心吃水≅∃为剖面中心线与波面的交点距船舶基线的高,∃,∃度如图Α所示显然随浪船舶的各横剖面中心吃水与剖面位置有关在波形一定的条,。33∀和横倾角7完全确定了船体件下它表现为船舶纵坐标的函数中心吃水函数≅∃的水。下体积及其形状月广一丫二尸一产Ι卜今一一一‘∃‘七曰∃∃0一丁一一∃‘‘一二二ϑ芬产尸∃厂∃口口护户Ε随浪船舶的静力学性能,,由于船舶随浪航行在公式Ε∀中不再含有
6、时间变量9这就使我们有可能用静力一!一学的方法来解决船舶的受力问题∃Ε∃&波浪中的浮力一阿荃米德定律的推广Ε∃&∃&克雷洛夫一付汝德假定,“为了确定平面进行波中船舶浮力的计算方法需要引进克雷洛夫一付汝德假”,。定即波浪中的压力场与船舶的存在无关,,按其假说作用在船体浸水表面上任何一点的流体压力其大小由对应质点的波浪运动方程所确定∃Ε∃&∃用高斯公式计算浮力,∃,用尸∋8∀表示平面进行波下任何一点压力的大小显然船体浸水表面上任一微,。。,8小面积元所受压力的大小为/∋∀≅7其中≅−为该面积元的面积该面积元所受压力··。一,在垂
7、直方向上的分力为尸∋8∀?,−了≅−其中?,#Κ为该处船体外表面法方向的方向余弦的。,垂直分量因此船舶整体在平面进行波上所受的浮力可表示为凡)’‘,’’“∋,+,−>!∀&Λ%,。式中积分曲面艺是由船体浸水表面和波面所围成的封闭曲面的外侧对于随浪船,,。,,舶尸∋8∀可变换成公式Ε∀显然由公式Ε∀所确定的压力函数在其定义域即波面以下的空间内有一阶连续偏导,。”。,3#∀))一一。一Λ零二卜+,−Μ∀&Ν∀必不妨将。,,此偏导数称为平面进行波下的表现比重据此根据高斯公式有以下关#系/··≅7)ΒΟ∀361∀+,−
8、>汀卜搽’’今,,全“乍刃,。式中积分体积Π为船体浸水表面与波面所围成的体积,,由此可见只要用波面下的表观比重代替静水比重用则阿基米德定律在形式上仍然成∃立Ε∃随浪船舶的若干静力学参数Ε∃∃&随浪船舶的Θ/?∃厘米吃水吨数,,如图
