当前课程知识点:工程力学(面向船舶工程类专业) > 模块4 空间力系分析 > 4-2 重心与形心分析 > 【能力拓展】船舶稳定性简析
船舶在停泊或航行中,经常遇到风浪等各种外力的干扰,船舶平衡状态会破坏。船舶在受到外力矩作用下发生倾斜,此时,具有适当稳性的船舶会在浮力和自身重力的共同作用下,船舶将产生复原力矩以抵消外力矩的作用以免倾斜继续扩大。当外力矩消除后,复原力矩使船舶(经过一定的周期性摇摆)恢复到原先的平衡位置。船舶的这种复原能力就是我们所研究的船舶稳性问题。
船舶的稳定性是指船舶在有限的作用下不会倾覆,倾侧力消失后能恢复到正常状态的能力。
如图2(a)所示,浮力的作用线同船体的中心线相交于M点,M点叫稳心。船舶重心G至倾斜后浮力作用线的垂直距离,称为稳性力臂以GZ表示。当稳心高于重心的时候,船舶是稳定的;当稳心低于重心的时候,船舶是不稳定的。稳心到重心的距离GM称为稳心高度。稳心高度越大,船体的稳定性越好。一半船舶在倾侧10°~15°的情况下,稳心高度大约从零点几米到几米。
船舶在航行中受到侧面风浪作用倾侧。假设船体向右倾斜,如果船上的货物不移动,重心G位置就不会有变化。但由于左面一部分体积露出水面,右边同样大小的体积浸入水中,因此浮心B向右移动。如图1-43(a)所示,如果重心G比较低,或者船身比较宽,浮心B向右移动相对比较大,浮力作用线就会移到重力作用线的右侧,这时候稳性力臂GZ比较大,浮力产生的力矩MR会使船体回复到正常状态;如图1-43(b)所示,如果重心比较高,或者船体比较窄,浮力向右移动相对较小,这时候稳性力臂以GZ较小,但是浮力产生的力矩MR仍能够使船体回复到正常状态;如图1-43(c)所示,当重心位置高于稳心M时,浮力作用线在重力作用线的左侧,这时候浮力的力矩MR会继续使船体倾侧。
如果重心在浮力的下面,船体倾侧后,浮力的力矩一定会使船体回复到正常状态。因此,重心低于浮力的船舶一定是稳定的。为了使船舶具有良好的稳定性,要设法增加船体的宽度,并且尽可能降低船舶的重心位置。
-1-0 模块概要
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-1-2 工程力学的概述
--教案
--教学视频:引论
-2-0 模块概要
--学习目标
-2-1 静力学基础知识
--教案
-2-2 力的投影与分解
--教案
-2-3 力矩
--教案
--教学视频:力矩
-2-4 力偶
--教案
--教学视频:力偶
-2-5 力的滑移与平移分析
--教案
-作业01:静力学基础知识
-2-6 工程常见约束分析
--教案
-2-7 构件受力分析
--教案
-2-8【实例分析】- 柴油机活塞连杆系统的受力分析
-作业02:构件的受力分析
-3-0 模块概要
--学习目标
-3-1 平面汇交力系与平面力偶系
--教案
-3-2 平面任意力系
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-作业03:平面力系知识
-4-0 模块概要
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-4-1 空间力系分析
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-4-2 重心与形心分析
--教案
-作业04:空间力系
-5-0 模块概要
--学习目标
-5-1 材料变形与构件基本变形
--教案
-作业05:构件承载能力分析基础
-6-0 模块概要
--学习目标
-6-1 杆件拉伸与压缩变形特点
--教案
-6-2 拉压杆件横截面上内力分析
--教案
-6-3 拉压杆件的强度分析
--教案
-6-4 拉压杆件的刚度分析
--教案
--拉压杆件刚度分析
-作业06:杆件拉伸与压缩变形
-7-0 模块概要
--学习目标
-7-1 轴向载荷作用下材料的力学性能
--教案
-作业07:金属材料的力学性能分析
-8-0 模块概要
--学习目标
-8-1 弯曲变形特点
--教案
-8-2 弯曲变形横截面内力分析
--教案
-8-3 弯曲变形横截面上应力分析
--教案
-8-4 弯曲变形强度准则与应用
--教案
-作业08:弯曲变形分析
-9-0 模块概要
--学习目标
-9-1 压杆稳定性基本概念
--教案
-9-2 压杆稳定性设计
--教案
-作业09:轴向压缩杆件的稳定性
-10-0 模块概要
--学习目标
-10-1 圆轴扭转横截面上内力分析
--教案
-10-2 圆轴扭转强度准则与应用
--教案
-10-3 圆轴扭转刚度准则
--教案
-作业10:圆轴扭转变形
-11-0 模块概要
--学习目标
-11-1 剪切与挤压实用计算
--教案
-作业11:连接件强度
-结业考试