一种出坞船舶艉部坞墩支反力的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种出坞船舶艉部坞墩支反力的计算方法。其包括如下步骤：(1)按照船艏上浮前、船艏上浮、船艉上浮三个阶段，对出坞起浮船舶进行受力分析，建立数学模型，定量分析艉部坞墩支反力随外部吃水变化的基本规律；(2)确定影响艉部坞墩支反力的影响因素，分析得出各影响因素的影响程度：艉倾角＞纵稳性高＞排水量＞漂心位置；(3)计算艉部坞墩支反力的最大值，并校核计算结果的正确性；(4)绘制拟合曲线，得到船舶出坞起浮全过程艉部坞墩支反力的变化情况。所述计算方法不仅可计算艉部坞墩支反力的最大值，还可以计算出坞起浮全过程的艉部坞墩支反力，做出艉部坞墩支反力随吃水变化的拟合曲线，作为安全生产的技术依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种出巧船舶艇部巧墳支反力的计算方法。
技术介绍
现有船舶静力学公式无法计算起浮过程的艇部巧墳支反力，更无法计算出起浮船 舶艇端巧墳支反力最大值，W及船舶起浮任一时刻的艇端巧墳支反力，也不可能形成船舶 出巧起浮全过程的艇端巧墳支反力拟合曲线。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有的船舶静力学公式无法计算起浮过程的艇 部巧墳支反力的缺陷，而提供了一种出巧船舶艇部巧墳支反力的计算方法。所述计算方法 不仅可计算支反力最大值，还可W计算出巧起浮全过程的支反力，做出支反力随吃水变化 的拟合曲线，作为安全生产的技术依据。 本专利技术提供了一种出巧船舶艇部巧墳支反力的计算方法，其特点在于，所述计算 方法包括如下步骤： (1)按照船腊上浮前、船腊上浮、船艇上浮Ξ个阶段，对出巧起浮船舶进行受力分 析，建立数学模型，定量分析艇部巧墳支反力随外部吃水变化的基本规律； (2)确定影响艇部巧墳支反力的影响因素，分析得出各影响因素的影响程度：艇 倾角 > 纵稳性高> 排水量 > 漂屯、位置； (3)计算艇部巧墳支反力的最大值，并校核计算结果的正确性； (4)绘制拟合曲线，得到船舶出巧起浮全过程艇部巧墳支反力的变化情况。 较佳地，步骤（1)中，数学模型的建立W力的平衡原理为基础：重力G、浮力B、艇部 巧墳支反力ΣΚ相平衡I重力对艇端点0的力矩与浮力力矩Mb、艇部巧墳 支反力的力矩Mr相平衡，Μk+Mb=Μ6。 较佳地，船腊上浮过程中，艇部巧墳支反力达到最大值；船艇上浮过程中，艇部巧 墳支反力为0。 较佳地，步骤（3)中，校核计算结果的正确性W出巧起浮作为进巧落墳的逆过程 进行分析。 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实 例。 本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术在船舶原理的基础上，将视出巧起浮船舶为 刚体，根据力和力矩平衡原理，对其运动状态进行受力分析，提出了一种出巧船舶艇部巧墳 支反力的计算方法，不但可W计算艇部巧墳支反力的最大值，还可W计算所有起浮阶段的 艇部巧墳支反力。本专利技术的计算方法弥补了现有船舶静力学巧墳受力计算公式的不足，节 约了有限元计算方法的费用和时间，计算结果适用于船舶实际生产建造过程。【附图说明】 图1为本专利技术实施例1的起浮船舶的受力分析示意图。 图2为本专利技术实施例1的艇部巧墳支反力与平均吃水之间的拟合曲线图。【具体实施方式】 下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实 施例范围之中。 实施例1 本实施例提供的出巧船舶艇部巧墳支反力的计算方法如下： (1)出巧船舶受力分析 基于刚体模型分析出巧船舶在起浮的各个阶段的受力情况，W建立数学模型。出 巧船舶起浮过程中的受力分析可分为船腊上浮前、船腊上浮、船艇上浮Ξ个阶段，下面W某 船型为例进行计算分析： a.船腊上浮前 船腊上浮前，船舶受力分析如图1所示，忽略水流和风的影响，船舶只受到重力、 浮力和巧墳支反力共同作用，静止于巧墳上。 船舶的重量、重屯、为定值，浮力可W看作是吃水的函数。随着船巧加入江水，巧内 水位不断上升，船舶的吃水增加，浮力也随之增加，浮屯、不断后移。根据力的平衡原理可 知：(I) 阳0巧]ΣΜ= 0 似 重力G、浮力Β、巧墳支反力SR相平衡，由公式（1)得到公式（3)(3) 重力对艇端点0的力矩Μ。与浮力力矩ΜΒ、支反力力矩Μκ相平衡，由公式（2)得到 Mr+Mb=Ms (4) 在船腊开始上浮前，经历的时间是起浮运动过程Ξ个阶段中最长的一个，从船巧 开始开闽加水至巧内水位达到6m左右，运个阶段的特征是船舶始终保持静止状态，船底的 巧墳支反力基本呈线性减小。随着吃水不断增加，当浮力力矩Mb大于重力力矩Μ6,即吃水 为4. 182m时，船舶开始围绕艇端点0缓慢转动，腊部将离开巧墳的支撑，逐渐缓慢上浮。 b.船舶腊部上浮 由于出巧船舶带有一定的艇倾，当浮力增加到一定数值时，浮力矩Mb大于重力矩 船舶结束水平静止状态，开始绕船底艇端点0逐渐上浮，运个过程可W看作是船体围绕 艇端支撑点0转动。 船体围绕艇端支撑点0转动过程中，浮力的大小及浮屯、继续随着吃水增加而不断 变化。运个阶段持续时间相对较短，支反力ΣR由船艇0点区域提供，根据公式（3)和公式 (4)可^求得支反力ΣR。根据计算数据，此时艇部ο点的支反力ΣR达到最大值，即ΣRmm=1515t〇c.船艇上浮 运个阶段，随着船艇上浮，运个船体完全离开了巧墳的支撑。忽略外界风、浪、流的 影响，此刻的船舶只受到自身重力和江水浮力的作用，浮力等于重力，浮屯、和重屯、在同一铅 垂线上，巧墳支反力R〇=〇。 (2)确定艇端支反力影响因素 影响船底艇端支反力的因素共有四个，即排水量、纵稳性高、艇倾角和漂屯、位置， 采用正交试验法进行简化分析，通过各因素的极差计算，可W得到排水量、纵稳性高、艇倾 角、漂屯、位置对艇端支反力的影响程度，按照极差计算得到的影响程度进行主次排序，结果 如下：艇倾角 >纵稳性高>排水量>漂屯、位置。 (3)艇端支反力最大值 腊部上浮前，巧墳支反力合力ΣR是由船底所有巧墳共同提供的。腊部开始上浮 时，运个支反力合力虽然变化不大，但是受力区域却逐渐集中到了船舶艇端区域。船腊开始 上浮时刻，船舶艇部区域和艇部巧墳都将瞬间受到一个力的作用，运两个力是作用力与反 作用力的关系，所W力的大小相等。由理论力学知识，巧墳支反力的最大值是由支点，即一 个巧墳提供的，此时巧墳将承受1515t的压力。 根据船舶静力学原理，出巧起浮看作是进巧落墳的逆过程。进巧落墳过程可W近 似看作艇倾船舶绕其水线面漂屯、的运动，落墳反力最大值也可W应用静水力和完整稳性的 相关知识进行求解，计算船舶起浮时艇部巧墳支反力R的最大值。 柳川（5)[00创使用公式妨计算，ΣRmax= 1571t，同用公式做和公式（4)的计算结果接化通 过船舶静力学知识验证了本方法求解巧墳支反力最大值的正确性。 (4)艇端支反力拟合曲线 W44] 通过不同吃水对应的支反力R。，可W画出艇部区域支反力随平均吃水变化的拟合 曲线，直观地看到支反力R。的变化规律。曲线的横坐标为平均吃水，单位为米，纵坐标为支 反力R。，单位为吨，见图2。 W45] 由图2可W直观地看出，当船舶开始围绕艇端点转动上浮的瞬间，艇部区域的支 反力突然增大，并迅速达到一个最大值，运个支反力最大值对巧墳强度和船体底部结构强 度是一个很大的考验。同时，从图2可W看到，随吃水的增加，运个支反力在突然达到最大 值之后，迅速减小至零。通过拟合曲线，可W求出船舶绕艇端点0转动上浮过程中任意吃水 下的艇端支反力R〇。 综上，本专利技术的计算方法不仅可W计算出起浮船舶艇端巧墳支反力最大值，还可 W计算船舶起浮任一时刻的艇端巧墳支反力，通过各时刻的艇部巧墳支反力数值可W形成 船舶出巧起浮全过程的艇端巧墳支反力随吃水变化的拟合曲线，作为船厂安全生产的技术 依据之一，运是现有船舶静力学公式无法计算的。本方法弥补了现有船舶静力学巧墳受力 计算公式的不足，节约了有限元计算方法的费用和时间，并且计算结果适用于船舶实际生 产建造过程。【主权项】1. ，其特征在于，所述计算方法包括如下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种出坞船舶艉部坞墩支反力的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括如下步骤：(1)按照船艏上浮前、船艏上浮、船艉上浮三个阶段，对出坞起浮船舶进行受力分析，建立数学模型，定量分析艉部坞墩支反力随外部吃水变化的基本规律；(2)确定影响艉部坞墩支反力的影响因素，分析得出各影响因素的影响程度：艉倾角＞纵稳性高＞排水量＞漂心位置；(3)计算艉部坞墩支反力的最大值，并校核计算结果的正确性；(4)绘制拟合曲线，得到船舶出坞起浮全过程艉部坞墩支反力的变化情况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兆阳，
申请(专利权)人：上海外高桥造船海洋工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31