舰艇生命力_第4讲 舰船的初稳性

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1、舰艇生命力主讲人：郭君船舶工程学院振动与冲击实验室第四讲舰船的初稳性“浮性”问题中，研究了舰艇在水中的平衡问题。舰艇在该平衡位置是否稳定呢？在外力的作用下会不会翻掉？新的平衡位置在哪里？要解决和回答这些问题就必须研究舰艇的另一个主要性能——稳性。第四讲舰船的初稳性初稳性学习中要回答的四个问题1）什么是舰艇的稳性？2）如何判断处于平衡位置的舰艇稳不稳？3）如何表示及计算舰艇的稳性？4）舰艇稳度的大小取决于哪些因素？第四讲舰船的初稳性一、稳性的一般概念：稳性即为稳定性，是指平衡物体在外界扰动下，偏离了平衡位置，当扰动消失后，能否重新回到原来平衡位置的能力。PPPPPPDD′D

2、D′DD′稳定随遇不稳定第四讲舰船的初稳性WLC第四讲舰船的初稳性C第四讲舰船的初稳性舰船的稳性的定义：处于初始平衡状态的舰船，在外界扰动作用下，偏离了平衡位置，当扰动消失后，又能回复到初始平衡位置的能力，叫做舰船的稳性。第四讲舰船的初稳性舰船的稳性的分类：⑴按扰动（偏离平衡位置）的方向分：横稳性：舰艇在横倾情况下的稳性。纵稳性：舰艇在纵倾情况下的稳性。zzMmhHRrGWLGZgWLCgZcZCZcxoyo图2-4-8图2-4-7第四讲舰船的初稳性⑵按扰动（偏离平衡位置）的大小分：初稳性和大角稳性，初稳性（θ≤150），大角稳性（θ＞150）。第四讲舰船的初稳性二、舰船平衡稳定的条件

3、⒈等容倾斜水线WL和水线WL以下的排水容积是相等的，11或者说入水容积和出水容积是相等的。不论是初稳性还是大角稳性都必须针对等容倾斜情况来研究。zmθL1GKWθLW1PCC1yo第四讲舰船的初稳性m点是舰船作无限小等容倾斜时，浮力作用线与平衡位置的浮力作用线的交点。m点称为横稳定中心，简称横稳心zmθL1GKWθLW1PCC1yo第四讲舰船的初稳性2.平衡稳定的条件情况一：重心不变，排水形状改变引起浮心改变，在这种情况下舰艇的WL水线平衡位置是稳定的。此时m点在重心G之上。mθmL1GθGWLWPQW1C1W1mCC第四讲舰船的初稳性mmGZCC1K第四讲舰船的初稳性情况二：条件基

4、本同上，但由于装载不当，重心G处于不适当的过高的位置，此时m点在重心G之下。这种情况下舰艇的原平衡位置是不稳定的mθmθmL1L1GθGθWLWLPQPW1C1W1mCQCC1第四讲舰船的初稳性mMMMMGGGGGmCCCCCCCCC1111KKKKKCL第四讲舰船的初稳性舰艇是否稳定取决于三个参考点：浮心C点，重心G点，稳心m点。第四讲舰船的初稳性①m点在G点之上，舰船平衡位置稳定。②m点与G点重合，舰船处于随遇平衡状态。③m点在G点之下，舰船平衡位置不稳定。横向平衡稳定的条件：纵稳心m在重心G之上。M点称为纵稳定中心，简称纵稳心。纵向平衡稳定的条件：纵稳心M在重心G

5、之上。只有满足了此条件，才能保证舰艇在小角倾斜后产生使其复原的扶正力矩。第四讲舰船的初稳性三、稳定中心高及其计算1.稳定中心高（1）定义：度量初稳度大小的一个量是稳心在重心以上的高度，称为稳定中心高，通常以h表示。稳定中心m在重心G之上时，h为正；反之，h为负。横稳定中心高h稳定中心高分为纵稳定中心高H第四讲舰船的初稳性m点(M点)在G点之上h(H)0稳定平衡状态m点(M点)与G点重合h(H)0随遇平衡状态m点(M点)在G点之下h(H)0不稳定平衡状态舰艇的稳定平衡条件可以表述为：只要稳定中心高h(H)0，则舰艇的己知平衡位置是稳定的。第四讲舰船的初稳性（2）稳定中心

6、高的计算公式：当舰船处于正直状态时，稳定中心高为：h=Zc+r–ZgH=Zc+R–ZgZc--浮心竖坐标Zg--重心竖坐标r--横定中心半径R--纵稳定中心半径第四讲舰船的初稳性h=Z+r–ZcgzmhrGWLZgCZcyo图2-4-7第四讲舰船的初稳性H=Z+R–ZcgzMHRGWLgZCcZxo图2-4-8第四讲舰船的初稳性已知稳定中心半径r和R稳定中心高h和H那如何计算稳定中心半径r和R呢？⒉稳定中心半径r和R（单位为米）Ix横稳定中心半径：rVIyf纵稳定中心半径：RV式中:V—舰艇的容积排水量；Ix—水线面面积对纵向中心轴x轴的惯性矩；Iyf—水线面面积对横向中心轴y

7、f轴的惯性矩。I,I静水力曲线图xyf第四讲舰船的初稳性3.利用不沉性文件计算稳定中心高舰种横稳心高舰种横稳心高重巡洋舰0.8~2.7扫雷舰0.7~0.9轻巡洋舰1.0~2.0猎潜艇0.6~0.7驱逐舰0.7~1.1巡逻艇0.5~0.8护卫舰0.56~1.0导弹艇0.9~1.5第四讲舰船的初稳性4.利用舰艇摇摆周期（τ）计算横稳定中心高舰船横摇周期τ与横稳定中心高h有关：2CBCBhh式中:τ—横摇周期（秒）；B