第三章船舶横 摇.pptx

第三章 船舶横摇2023最新整理收集do something 重点:船舶在规则波中的线性横摇,. 难点:考虑非线性影响的共振横摇角计算船舶横摇线性横摇非线性共振横摇角不规则播波横摇临界状态谱分析 表观重力，有效波倾 波浪扰动力矩 横摇方程及解‘放大因数概念一般非线性阻尼共振角规范横摇角不规则波中临界状态谱密度曲线划分，遭遇频率概念对干扰力频率幅值影响斜浪中线性放大因数横摇水动力计算 惯性矩 固有周期 阻尼系数 3.1 由线性理论确定横摇频响第三章 船舶横摇 一、船舶在波浪上的运动特点1.流体质点受力分析质点重力离心惯性力水的支持力A2.数学关系（封闭三角形） 3.表观重力 质点A所受的合力R其方向垂直于波面，合力沿着波面的法线方向，此合力R称为表观重力。结论：如图所示，波面上任何位置的质点的表观 重力沿着波面的法向方向。一、船舶在波浪上的运动特点 船舶受到表观重力垂直于某一深度的次波面。该次波面称为有效波面。对应有效波倾角为αm与表面波倾角的关系：其中：4，有效波倾一、船舶在波浪上的运动特点 有效波倾系数是船体形状船宽与波长之比、吃水以及重心竖向位置的函数。理论计算相当复杂，通常工程上采用公式近似估算。波倾几何描述4，有效波倾一、船舶在波浪上的运动特点 5、有效波倾系数一、船舶在波浪上的运动特点 二、横摇受力分析1. 基于单纯横摇方程的受力假定 纯横波，即波峰线平行于船体中线面； 船宽远小于波长； 横摇角较小，符合初稳性范围； 入射波流场不受船体存在的影响； 二、横摇受力分析船舶在波浪中横摇所受的力矩可以看成船舶在静水中横摇所受到的力矩加波浪扰动力矩1. 复原力 二、横摇受力分析2、阻尼力矩的分析（产生机理）船与水的相对旋转运动的阻尼力矩有如下形式：摩擦阻尼：由水的粘性摩擦产生，与角速度的 平方成比例。所占比重较小，可以忽略。兴波阻尼：船体运动形成水平面波浪，消耗了本身的能量而产生，与角速度的一次方成比例。旋涡阻尼：船体弯曲部分附近形成旋涡，损失部分能量而产生，与角速度平方成比例。 弹簧-质量-阻尼系统 简谐运动 Simple Harmonic MotionRollMotion source : exiting force or wavesDamping source : radiated wave, eddy and viscous force Radiated waveEddyFrictionShip motion 二、横摇受力分析 阻尼是影响船舶横摇最重要的因素，船舶横摇阻尼与船型、舭龙骨、装载状况、横摇频率和横摇幅值有关 ，精确地确定阻尼力矩是横摇研究中最困难的问题。通常根据模型试验得到，在设计初期采用经验公式估算。 二、横摇受力分析 二、横摇受力分析3.惯性力矩 4. 波浪扰动力矩 4. 波浪扰动力矩 船体固定，有效波面改变了水下体积的形状所产生的复原扰动力矩。它为波浪扰动力矩的主要部分二、横摇受力分析 阻尼系数 三、横摇微分方程解及频率响应函数1。横摇方程：整理其中： 这是二阶常系数非齐次微分方程  解的分析：上述二阶常系数非齐次线性微分方程的解为其对应的齐次微分方程的通解加上原方程的一个特解。通解为静水中有阻尼横摇情况，由于阻尼的存在,自由振荡随时间衰减,当t 增大时只剩下特解。即为与波浪同频率的强迫振荡.三、横摇微分方程解及频率响应函数 横摇衰减曲线t1t2θ2 简谐运动 Simple Harmonic Motionspringmassdamper- Equation of motion (Free Oscillation) SolutionC : damping coefficientThe motion of the system is affected by the magnitude of damping. ? Under damped, Critically damped, Over damped弹簧-质量-阻尼系统 简谐运动 例- Under Damped : samll damping, several oscillations- Critically Damped : important level of damping, overshoot once- Overdamped : large damping, no oscillationNo-Damping Under dampedCritically dampedOver damped 弹簧-质