船舶縱搖與垂蕩.ppt

《船舶縱搖與垂蕩.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第四章船舶縱搖與垂蕩4.1船舶在規(guī)則迎浪中垂蕩的與縱搖4.1船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖進(jìn)退橫搖、橫蕩、首搖縱搖、垂蕩橫向運(yùn)動(dòng)縱向運(yùn)動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)縱向運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：1?？紤]波浪曲率影響2。耦合運(yùn)動(dòng)大3。運(yùn)動(dòng)幅值小，適用線性理論4。阻尼力矩大，阻尼的粘性成分小，主要是線性興波阻尼。船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖一、簡化計(jì)算所作的假定：1.船舶航速等于0，遭遇浪向角為180，迎浪狀態(tài)。2.不考慮垂蕩和縱搖的耦合影響。3.基于傅汝德——克雷洛夫假定：船體存在對(duì)波浪沒有影響，是一個(gè)虛擬表面，波浪可以自由穿透。4.以有效波面來代替水表面波面。有效

2、波面是某一吃水dm處的次波面，可表達(dá)為下式：dm——有效波面處吃水，可取dm＝σd，d為船舶吃水。σ為該剖面面積系數(shù)5.船體作為細(xì)長體，對(duì)各個(gè)橫剖面做2元問題處理，即平面流假設(shè)——流動(dòng)只有沿切片平面內(nèi)流動(dòng)，與橫剖面切片垂直方向沒有流動(dòng)。一、簡化計(jì)算所作的假定：船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖船體切片近似船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖船體切片近似對(duì)每一切片來講，流動(dòng)是二維的，相當(dāng)于無限長柱體在流場中的繞流問題。船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖二、垂蕩的主干擾力和縱搖的主干擾力矩1.垂蕩的主干擾力根據(jù)假定，垂蕩的主干擾力等于船體在波面下的浮

3、力與平靜水線下的浮力差。微元體二、垂蕩的主干擾力和縱搖的主干擾力矩1.垂蕩的主干擾力如上所示，將微元體沿船長積分可垂蕩主干擾力。其中：水線面面積修正系數(shù)船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖2.縱搖的主干擾力矩二、垂蕩的主干擾力和縱搖的主干擾力矩將上圖微元體的垂蕩干擾力的主要部分對(duì)Gyb軸取矩，然后沿船長積分：其中：水線面積過船重心橫軸的慣性矩修正系數(shù)船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖三、垂蕩與縱搖的運(yùn)動(dòng)微分方程及解1.垂蕩運(yùn)動(dòng)方程及解運(yùn)動(dòng)方程：其中：整理船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖三、垂蕩與縱搖的運(yùn)動(dòng)微分方程及解1.垂蕩運(yùn)動(dòng)方程及解運(yùn)動(dòng)方程

4、解為：其中：垂蕩放大因數(shù)可記為船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖三、垂蕩與縱搖的運(yùn)動(dòng)微分方程及解2.縱搖運(yùn)動(dòng)方程及解運(yùn)動(dòng)方程：其中：整理船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖三、垂蕩與縱搖的運(yùn)動(dòng)微分方程及解2.縱搖運(yùn)動(dòng)方程及解運(yùn)動(dòng)方程解為：其中：縱搖放大因數(shù)可記為船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖四、船舶在規(guī)則迎浪中垂蕩與縱搖的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)1.同橫搖相比，縱搖與垂蕩運(yùn)動(dòng)一般比較小，所以線性假設(shè)是合理的。2.波長與船長比（λ/L）對(duì)縱搖和垂蕩影響很大。放大因數(shù)的峰值發(fā)生在1＜λ/L＜2.5范圍內(nèi)，以及波浪擾動(dòng)力矩頻率等于運(yùn)動(dòng)的

5、固有頻率（共振）。λ/L對(duì)垂蕩、縱搖的影響船舶在規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖四、船舶在規(guī)則迎浪中垂蕩與縱搖的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)3.因?yàn)榇残螤畈粚?duì)稱，故船在迎浪航行時(shí)發(fā)生垂蕩和縱搖的耦合影響，上述推導(dǎo)內(nèi)容只是定性分析。4.船速對(duì)船舶迎浪航行的垂蕩和縱搖運(yùn)動(dòng)影響很大。航速對(duì)垂蕩與縱搖運(yùn)動(dòng)的影響如圖：第三章船舶在不規(guī)則波中的搖蕩4.2船舶在不規(guī)則波中的垂蕩和縱搖船舶在不規(guī)則波中的垂蕩與縱搖1。船舶在不規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖其中：垂蕩運(yùn)動(dòng)譜縱搖運(yùn)動(dòng)譜1。船舶在不規(guī)則迎浪中的垂蕩與縱搖例題已知:ζ1/3=4m；V=6.37M/S由模型試驗(yàn)迎浪縱搖頻率

6、響應(yīng)函數(shù)，求：試用ITTC單參數(shù)譜計(jì)算縱搖角統(tǒng)計(jì)值。海浪譜遭遇頻率頻率響應(yīng)函數(shù)縱搖運(yùn)動(dòng)譜縱搖角統(tǒng)計(jì)值計(jì)算縱搖角統(tǒng)計(jì)值：三一縱搖角方差修正零階矩二階矩四階矩十一縱搖角縱搖平均周期譜寬參數(shù)例題2。船舶在不規(guī)則迎浪中的縱搖特點(diǎn)a、不規(guī)則波中的船舶縱搖平均周期由于縱搖阻尼比較大，使頻率響應(yīng)函數(shù)的峰值不突出，在較寬的頻率范圍內(nèi)平緩變化，同時(shí)波浪頻率也是在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)變化，船的縱搖響應(yīng)與波浪的各個(gè)頻率的單元波的大小分布有關(guān)。計(jì)算表明：船舶在不規(guī)則波中的縱搖平均周期接近于不規(guī)則波的平均周期。船舶在不規(guī)則波中的垂蕩與縱搖2。船舶在不規(guī)

7、則迎浪中的縱搖特點(diǎn)b、船速對(duì)縱搖的影響船舶在不規(guī)則波中的垂蕩與縱搖遭遇海浪譜縱搖頻率響應(yīng)函數(shù)2。船舶在不規(guī)則迎浪中的縱搖特點(diǎn)b、船速對(duì)縱搖的影響條件如下：某船在8級(jí)風(fēng)下，完全發(fā)展的波浪中迎浪前進(jìn)。航速為0、18kn、36kn時(shí)該船的縱搖能譜曲線如上所示，該船縱搖固有頻率為1.3s-1。船舶在不規(guī)則波中的垂蕩與縱搖2。船舶在不規(guī)則迎浪中的縱搖特點(diǎn)b、船速對(duì)縱搖的影響（續(xù)）船速為0時(shí)，曲線的峰值對(duì)應(yīng)頻率偏離縱搖的固有頻率較遠(yuǎn)。原因是低頻波幅較大，并非共振原因。航速增大峰值移向中頻區(qū)，隨著航速增大其峰值趨向固有頻率。但是航速增大到一

8、定程度，峰值變得越來越平坦且出現(xiàn)在固有頻率更高的地方，縱搖運(yùn)動(dòng)又會(huì)減小。結(jié)論：船舶在不規(guī)則波浪中迎浪航行時(shí)，有一最佳速度范圍，使縱搖較小。船舶在不規(guī)則波中的垂蕩與縱搖3.諧搖狀態(tài)與臨界狀態(tài)當(dāng)遭遇周期等于縱搖固有周期或垂蕩固有周期將發(fā)生諧搖。對(duì)于縱搖和垂蕩，規(guī)則波對(duì)波浪擾動(dòng)力的