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舰艇静力学与快速性:第三类舱浮态及初稳性计算成果

时间:2023-09-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于这类舱室宜采用损失浮力法来进行计算。图6-4第三类舱水线面图海水进入该舱后,舰艇损失了浮力ρgv,但因舰艇的重量没有改变,故需下沉至W1L1处,以获得补偿浮力,这样方能使舰艇保持平衡。可以认为,由于ρgv自处移至处,舰艇浮心位置发生了移动。

舰艇静力学与快速性:第三类舱浮态及初稳性计算成果

这类舱室破损浸水后,舱内的水面与船外海面保持在同一水平面上,其浸水量需由最后的水线来确定,而最后的水线位置又与浸水量有关。因此,用增加重量法进行计算就很不方便。对于这类舱室宜采用损失浮力法来进行计算。

设舰艇原漂浮于水线WL处,吃水为T,浮心坐标为B(xb,0,zb),横稳性高为h,纵稳性高为H,水线面面积为Sw,漂心F坐标为xf

破损舱在水线WL下的浸水体积为v,体积中心坐标为b(xv,yv,zv),破损舱在水线WL处的浸水面积为a,称a为损失水线面面积(见图6-4),其形心坐标为f(xa,ya)。

图6-4 第三类舱水线面图

海水进入该舱后,舰艇损失了浮力ρgv,但因舰艇的重量没有改变,故需下沉至W1L1处,以获得补偿浮力,这样方能使舰艇保持平衡。

1)平均吃水的改变量

假设在吃水变化的范围内,舰艇是直舷的,舱是直壁的,根据失去的浮力等于补偿的浮力可得到:

式中 Sw-a——有效水线面面积。

2)有效水线面的形心F'的坐标(

有效水线面(面积为Sw-a)的形心F'坐标不难由下式得到:

3)有效水线面对通过其形心F'的横向及纵向倾斜轴的面积惯性矩

根据平行移轴定理,有效水线面对中心轴x'的面积惯性矩应为有效水线面对x轴的面积惯性矩Ix1减去(Sw-a),即

而有效水线面对x轴的面积惯性矩Ix1是原水线面(面积为Sw)对x轴的面积惯性矩Ix与损失水线面对x轴的面积惯性矩iax1之差,即

式中 iax1——损失水线面对x轴的面积惯性矩,根据平行移轴定理,其大小为

所以将式(6-21)与式(6-22)代入式(6-20),得到有效水线面对通过其漂心的横向倾斜轴的面积惯性矩为

同理可得纵向惯性矩为

(www.xing528.com)

式中 Ix、Iyf——原水线面对通过其形心F的横向及纵向面积惯性矩;

iax、iay——损失水线面对通过其形心f的横向及纵向面积惯性矩。

常将完整水线面对x轴的面积惯性矩和破损水线面对倾斜轴的面积惯性矩之差称为损失惯性矩,横向、纵向损失惯性矩分别记为ipx、ipy,即

于是

4)浮心位置的变化

损失浮力ρgv的作用点在b(xv,yv,zv)处,而补偿浮力ρgΔT(Sw-a)的作用点在(,T+ΔT/2)处。可以认为,由于ρgv自(xv,yv,zv)处移至(,T+Δ/2)处,舰艇浮心位置发生了移动。根据重心移动原理可知,破损以后舰艇浮心垂向坐标的改变量为

5)横、纵稳心半径的变化

由于破损前后舰艇的排水体积大小未变,所以

6)新的横、纵稳性高

稳性高的改变量可根据Δh=Δzb+Δr-Δzg确定,按照浮力损失法知重心位置没有发生改变,即Δzg=0,所以

新的横、纵稳性高为

7)横倾角和纵倾角

横倾角和纵倾角的计算式为

8)新的艏、艉吃水

新的艏、艉吃水的计算式为

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