波浪彎矩曲線

波浪彎矩曲線

波浪彎矩曲線,即船體梁的波浪附加彎矩的曲線。 波浪附加彎矩完全是由波浪產生的附加浮力(相對於靜水狀態的浮力增量)引起的,簡稱波浪彎矩。 應該注意的是,靜水浮力主要取決於船體浸入水中部分的形狀,是一個確定性的靜態量,可由靜水平衡計算求得;而波浪附加浮力則主要是動態的、隨機的,其計算相當複雜。

定義

波浪彎矩曲線指船體梁的波浪附加彎矩的曲線。

波浪附加彎矩完全是由波浪產生的附加浮力(相對於靜水狀態的浮力增量)引起的,簡稱波浪彎矩。

波浪產生的附加浮力是隨機的、動態的,其計算十分複雜。

傳統的方法,都是將船舶靜置於標準波浪上求取波浪附加浮力的,即假想船舶以波速在波浪的傳播方向上航行,此時船與波的相對速度為零。這樣,求得的波浪附加浮力是靜態的,其對應的波浪附加彎矩稱為靜波浪彎矩。

當所有船舶都在同一計算原理的基礎上進行比較時.該方法在一定範圍內仍然是適用的,即對動波浪彎矩仍可在形式上保留靜置計算法。

綜上所述,通常按如下步驟計算船體梁所受到的彎矩:

①計算重量分布曲線p(x);

②計算靜水浮力曲線b(x);

③計算靜水載荷曲線q(x):

波浪彎矩曲線 波浪彎矩曲線

④計算靜水彎矩:

波浪彎矩曲線 波浪彎矩曲線

⑤計算靜波浪彎矩:

波浪彎矩曲線 波浪彎矩曲線

⑥計算總縱彎矩:

波浪彎矩曲線 波浪彎矩曲線

其中,N(x)和N(x)分別指靜水剪力和靜波浪剪力。

計算

船舶由靜水進入波浪時,重量曲線p(x)並未改變,但水線面發生了變化,從而導致浮力的重新分布。波浪下浮力曲線相對靜水狀態的浮力增量是引起靜波浪彎矩的載荷。由此可知,靜波浪彎矩與船型、波浪要素以及船舶與波浪的相對位置有關。

傳統算法歸納如下:

①將船舶靜置於波浪上,即假想船舶以波速在波浪的傳播方向上航行,船舶與波浪處於相對靜止狀態;

②以二維坦谷波作為標準波形,計算波長等於船長(內河船舶斜置於一個波長上),計算波高按有關規範或強度標準選取;

③取波峰位於船中及波谷位於船中兩種狀態分別進行計算。

由於在確定計算波高時帶有很大的主觀性,故傳統的船舶總縱強度計算帶有假定性,因此計算過分精確也是沒有意義的。

坦谷波的繪製

圖1 坦谷波的繪製 圖1 坦谷波的繪製

若以半徑為R的圓盤(稱為滾圓),沿直線AB滾動時,圓內一距圓心為r的定點P所描繪的軌跡,即為一坦谷波曲線。坦谷波曲線可按圖1所示的方法繪製。將直線AB(即波長λ)及滾圓圓周各分為數量相同的n等分(通常為八等分),分別以各等分點為中心,順次將滾圓逆時針旋轉360°/n,記下P點的不同位置,連線各點的光滑曲線便為一坦谷波曲線。

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