《舰船通用规范》将舰艇的抗风能力分为六个级别,每个级别和风级对应,并且给出了距离海面10 m高度处的额定阵风风速,如表4-5所示。
表4-5 抗风能力级别和对应的额定阵风风速
舰艇应当满足的抗风能力级别,由舰艇的研制总要求规定。无具体规定时,舰艇在正常排水量下的抗风风级应符合表4-6。
表4-6 不同排水量舰艇的抗风风级要求
舰艇抗风能力按下式核算:
式中 U1——舰艇所能承受的极限风速,m/s;
U0——舰艇应能承受的额定阵风风速,m/s。
舰艇所能承受的极限风速U1(距海面10 m高度处)按下式计算:
式中 z——风倾力臂,对于战斗舰艇取z=zf,zf为受风面积形心至水线的距离,m。
C——系数,取C=115.5(自由表面未修正时取C=111);
Ch——风速沿高度分布的修正系数,当zf>3.5 m时Ch=,当zf≤3.5 m时,Ch=1.140。
lc——舰艇的最小倾覆力臂,m;
Δ——核算装载状态时的排水量,t;
Sf——舰艇受风面积,m2(可以根据标准CB/Z 32—2004计算)。
最小倾覆力臂lc可以由静稳性曲线或动稳性曲线求得,静、动稳性曲线要用经液舱自由液面修正后的曲线,前面已介绍过了,这里不再重复。其中驱逐舰和护卫舰的共振横摇角φr按下式计算:
式中 h0——核算装载状态下,未经自由液面修正的横稳性高,m;
Tφ——舰艇横摇自周期,Tφ=0.8,s;
g——重力加速度;
B——船宽,m;
δ——波陡平方根(波陡=波高/波长),按自摇周期Tφ及稳性级别由图4-30查得;
n——无因次横摇阻尼系数。
图4-30 波陡平方根
无因次横摇阻尼系数n可按下式确定:
式中 n0——垂向棱形系数Cvf=0.65时的无因次横摇阻尼系数,其值根据所核算的装载状态下的h0/zg、B/T和Sk/(LB)(Sk为舭龙骨总面积,固定式减摇鳍的面积可计入舭龙骨的面积Sk)由图4-31查得:当2.5≤B/T≤3.0或B/T=3.5时,n0直接由相应曲线查得;当B/T为其他值时,n0由相应曲线经线性插值得到;B/T>3.75时,该图不适用。当Sk/(LB)=0.02,0.03时,n0直接由相应曲线查得;当0.01≤Sk/(LB)≤0.04时,n0由相应曲线经线性插值得到;当Sk/(LB)>0.04时,取Sk/(LB)=0.04时的n0值。
Δn——Cvf≠0.65时的修正值,根据Cvf值由图4-32查得。当Cvf≤0.62时,Δn=0.0034,当Cvf≥0.68时,Δn=-0.001。(www.xing528.com)
图4-31 无因次横摇阻尼系数
《舰船通用规范》规定,对于舰艇稳性应该核算的状态有标准排水量、正常排水量、满载排水量状态以及其他有可能出现稳性最差的装载状态,或由舰艇特点确定的其他典型状态。
例41 某驱逐舰的已知数据如下:满载排水量Δ=4461 t,重心高度zg=5.79 m,船长L=132 m,船宽B=14.5 m,平均吃水T=4.39 m,浮心高度zb=2.65 m,横稳心半径r=4.84 m,舭龙骨(含减摇鳍)面积Sk=49.6 m3,受风面积Sf=1412m2,受风面积中心距基线高度zf=10.50 m,自由液面横倾30°时的横倾力矩M30=107.52×103 kgf·m。
图4-32 无因次阻尼系数修正
试根据《舰船通用规范》的规定校核该驱逐舰抗风能级别能否达到Ⅰ级。
解(1)作静、动稳性曲线
根据该驱逐舰的船体图计算得到静、动稳性曲线,如表4-7所示。
表4-7 静、动稳性曲线计算结果
(2)共振横摇角的计算。
横稳性高
舰艇横摇周期为
由图4-30,根据Tφ=8.9和稳性级别为Ⅰ级,查得波陡平方根=0.290;因
查图4-31,经过两次插值得到n0=0.01467。
由垂向棱形系数Cvf=Cb/Cwp=0.50/0.785=0.637,查图4-32得到Δn=0.00124。
按式(4-27)计算得到无因次横摇阻尼系数:
根据式(4-26)计算得到共振横摇角:
3.最小倾覆力臂确定
在动稳性曲线图上根据共振横摇角作图得到最小倾覆力臂lc=0.5499 m。
4.极限风速计算
按式(4-25)计算极限风速:
所以查表4-5得,舰艇稳性级别为Ⅰ级时额定阵风风速U0=52 m/s,U1≥U0,故该舰在满载排水量状态下,抗风能力级别能达到Ⅰ级。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。