复原力矩
船舶受外力作用倾斜时由于重力和浮力的作用点不在同一铅垂线上所产生的使船恢复正态的力矩
复原力矩是物理用语,是指船舶受外力作用倾斜时由于重力浮力的作用点不在同一铅垂线上所产生的使船恢复正态的力矩。以横倾为例,漂浮于水线的船,当重心和浮心不在同一垂线上,重力和浮力形成力偶,促使船回到初始平衡位置,此时的复原力矩为正值。当重力和浮力形成的力偶,促使船继续横倾,此时的复原力矩为负值。
简介
船舶在正浮状态下,重心G与浮心B处于同一铅垂线上,重力与浮力大小相等、方向相反,当船舶在外力(倾斜力矩)的作用下发生倾斜时,船的重量没有发生变化,因此重心仍为G点,而虽然浮力大小没有变化,但由于船舶在水下的形状发生了变化,因此浮心发生了偏移,这时的重力与浮力不再处于同一直线上,这就形成了一个力偶,即复原力矩,又叫做稳性力矩。
复原力矩随时间变化阐述
船在波浪中,由于位于波峰或波谷时,表观重力的大小不一样,故GM以至复原力矩都随时同而变动,也就是成为拟调和振动。格里姆(Grim)及凯尔温(Kerwin)都对此作过论述。根据凯尔温的结果,波浪中GM的变动最高可达50%,当此变动与船的横摇固有周期一致时就很危险。
特别是在斜浪中,由于波浪与船舶相位的关系,水线时时都在改变,故会引起GM变动的现象。渡边曾研究过伴随纵摇所产生的横向不稳定性。山上氏又用此观点阐明了渔船顺波时的倾覆事故。问题仍与上述相同是属于拟调和振动,但山上氏作了如下易于理解的说明:即如图1所示,船舶左倾时GM变大,若此时倾斜θ1角,则向相反一边倾斜时,一直要倾到具有相同的动复原力矩的角度为止,若此时偶然GM减少,则如图所示将会倾斜到比θ1大得多的θ2角为止。当GM的变动周期与船的横摇周期一致时,呈最危险的状态。
相关概念
船舶动横倾角
船舶在动态伪矩作用下产生的横倾角。动横倾角可通过动态力矩和复原力矩在同一横倾过程中所作的功相等的条件来加以确定。一般利用静稳性曲线减动稳性曲线的作图法求得。
船舶动稳性
在动态力矩作用下,计及倾斜角速度的稳性。通常系指横倾的动稳性。例如,由阵风引起的倾斜力矩即为动态力矩。动稳性以复原力矩所作的功来表示。其值大表示船舶的动稳性好。
船舶静稳性
在静态力矩作用下,不计及倾斜角速度的稳性。例如,由定常风或船上重物的移动引起的倾斜力矩即为静态力矩。静稳性以复原力矩来表示,其值越大,船舶的静稳性越好。
初稳性
初稳性又称小角稳性,是船舶倾斜角小于10~15度时的稳性,通常指横初稳性。这时,复原力矩和横倾角可以认为是线性关系,即复原力矩的增长和横倾角的增加成正比。据此,可以比较容易地解决一系列稳性计算问题。
大倾角稳性
船舶横倾大于10~15度时的稳性,称为大倾角稳性。由于大角度横倾时稳心将随横倾角变化,复原力矩和横倾角成非线性关系,所以大倾角稳性的计算比初稳性复杂。大倾角稳性的变化规律,可用复原力矩与横倾角的关系曲线表示,这一曲线称静稳性曲线。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:27
目录
概述
简介
复原力矩随时间变化阐述
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