[讨论] 关于计算船舶初稳性及大倾角稳性时自由液面修正的问题

strawberry

众所周知，当船舶的液舱内存在自由液面时，舱内液体将随船舶的倾斜而移动，因而对船舶初稳性GM及静稳性曲线有一定影响。

对于初稳性而言，自由液面的影响相当于是提高的船舶的重心高度。此时，自由液面对重心的修正值 ί =moment/排水量(moment=密度*自由液面对其倾斜轴线的惯性矩)，对复原力臂的修正值为sinφ*ί。

而对大倾角稳性，由于液体移动的距离不能再用初稳性中的假定来计算，必须直接计算自由液体的倾斜力矩，通过计算不同横倾角时的不同力矩对复原力臂曲线进行修正。

其实以上两种情况在各种计算软件中都能很容易的实现，只是随着规范对稳性要求的日益保守，在使用软件计算过程中就有可能出现一些问题。
譬如，一压载舱出港为空，到港为满，则按照船级社要求在出港到港时都应当记入在此压载舱在加水过程中存在的最大自由液面影响。问题就在于此，无论是出港还是到港时，此压载舱事实上都不存在自由液面的。此时记入一个未来状态或过去状态中存在的值，对于初稳性而言，可以简单的认为降低了GM值，而对于复原力臂曲线如何进行修正？按照什么样的原则？

你所用的软件是如何进行修正？或者这种情况如何处理，请大家发表看法。

strawberry

顺便，手里正好有一篇关于自由液面的期刊文章。传上来，给手边没有资料的xdjm参考一下。

摘自维普资讯  作者：大连海事大学 田佰军 杜嘉立

说明：引用此文只为学术交流，并非商业目的。版权归原作者所有。

jorgenhojmann

最为直接的办法就是
反复的叠代计算
计算倾侧后的角度，然后计算该角度下液舱的重心位置
和整船的重心位置
然后
根据
此状态下的形状
直接计算形状力臂
然后计算稳性

不过
这样的计算会花费很长的时间
一般都是直接用降低GM的那个值
来修正重心的高度
然后
用这个假定的重心高度来计算稳性曲线
这个方法也是国际通用的方法
还有一个是使用MIO提供的表格来修正计算

目前也就主要是这3种方法
比较常用的还是2、3两种
个人比较倾向于2
比较简单
而且
结构偏于保守
而且
便于船员使用

kittyhello

楼上好久没见到啦，送你个外号“小P孩”，谁让你用这个头像的啦~~~

strawberry

jorgenhojmann wrote:
最为直接的办法就是
反复的叠代计算
计算倾侧后的角度，然后计算该角度下液舱的重心位置
和整船的重心位置
然后
根据
此状态下的形状
直接计算形状力臂
然后计算稳性

不过
这样的计算会花费很长的时间
一般都是直接用降低GM的那个值
来修正重心的高度
然后
用这个假定的重心高度来计算稳性曲线
这个方法也是国际通用的方法
还有一个是使用MIO提供的表格来修正计算

目前也就主要是这3种方法
比较常用的还是2、3两种
个人比较倾向于2
比较简单
而且
结构偏于保守
而且
便于船员使用

这位仁兄果然行家里手，言简意赅，且将问题说明的非常清楚。
据我了解GHS等知名软件就可以提供第二种方法。
这里我有个问题想提一下：第二种方法若从理论上来讲，是不符合大倾角稳性的实际情况的，但是由于结果比较保守(甚至在横倾角角很大时，显得过于保守)，还是可以接受。
不知道这位仁兄有没有具体研究过，在第二种方法中，修正复原力臂的值是否就是等于sinφ乘以降低的GM值呢？

strawberry

还有这三种算法的精度问题，三者之间的计算结果有多大的差别

jorgenhojmann

没什么
反正，我也是很年轻的
呵呵
no2.
ls=l(fai)-(kg+c/delta)*sin(fai)

no2.
ls=l(fai)-kg*sin(fai)-c_fsm
c_fsm form the table of IMO

两个值当然是不相等的
一个是查表得来的
另一个是 （c/delta)*sin(fai)
怎么会是一样的呢？

strawberry

no2.
ls=l(fai)-kg*sin(fai)-c_fsm
c_fsm form the table of IMO
这里应该是有个笔误吧 是“no.3”吧

这两种算法之间的差异是显而易见
老兄有没有对这两中算法的结果进行过对比呢？

strawberry

jorgenhojmann老兄，请看这组复原力臂数据。该船初始横倾为 0.88 P，此复原力臂值是已经减去了KG(fai)*sin(fai)的值。

角度 修正KG的复原力臂  Sin(fai)*0.8  自由液面修正后的复原力臂
0.88p  0.000  0                  0
5.88p  0.095  0.069725                  0.025275
10.88p  0.198  0.138919                  0.059081
15.88p  0.316  0.207055                  0.108945
20.88p  0.450  0.273616                  0.176384
25.88p  0.555  0.338095                  0.216905
30.88p  0.647  0.4                           0.247
35.88p  0.743  0.458861                  0.284139
40.88p  0.820  0.51423                  0.30577
45.88p  0.857  0.565685                  0.291315
50.88p  0.849  0.612836                  0.27774
55.88p  0.797  0.655322                  0.236164
60.88p  0.708  0.69282                  0.141678

现在要进行自由液面的修正，自由液面修正值为0.8 m，那么按照第二种方法，根据修正后的值在AUTOCAD中做曲线，量出0-30度间面积为0.0581mrad,30-40度间面积为0.0482mrad。同样的一条船，另外一个知名软件计算的结果则为：0-30度面积0.0827mrad，30-40度面积为0.067mrad。由于0.0581正好卡在0.055这个边界上，这样的计算误差我想还是很大的。至于填表计算的那个，我没有去验证过了。jorgenhojmann老兄对此如何看法？

jorgenhojmann

程序？
什么程序
程序里面也有若干种处理自由液面的处理方法
要看你是用的什么样的处理方法

strawberry

呵呵 看来这个问题没有接着讨论的必要了
再讨论就成了开发程序了。

chai

好啊
可以考虑开发计算程序

看看
在各种不同的波浪下
船舶的稳性到底如何

听说
比较流行的方法是
用安全池的方法

不过
牵涉到水动力
我也不是太懂的
呵呵

strawberry

chai wrote:
好啊
可以考虑开发计算程序

看看
在各种不同的波浪下
船舶的稳性到底如何

听说
比较流行的方法是
用安全池的方法

不过
牵涉到水动力
我也不是太懂的
呵呵

关于稳性研究发展方向的，我发了个帖子，就是文章老了点，可去看看。
http://www.simwe.com/forum/viewthread.php?tid=631045

strawberry

jorgenhojmann wrote:
程序？
什么程序
程序里面也有若干种处理自由液面的处理方法
要看你是用的什么样的处理方法

嗯 程序是napa，但是我只看到结果。根据我推算，采用的就是第二种算法。我想差别是否是因为在船舶横倾过程中同时也在纵倾，导致了复原力臂的变化呢

chai

有可能
它的形状力臂是根据平衡状态下的
水下形状计算出来的

具体的
你可以通过几个程序计算结果的比较
来看

若凡

提供一篇参考文献吧：自由液面对大倾角稳性的修正计算方法 《中国造船》

strawberry

若凡 wrote:
提供一篇参考文献吧：自由液面对大倾角稳性的修正计算方法 《中国造船》

论文呢  论文呢？

sharksun

strawberry wrote:
嗯 程序是napa，但是我只看到结果。根据我推算，采用的就是第二种算法。我想差别是否是因为在船舶横倾过程中同时也在纵倾，导致了复原力臂的变化呢

兄弟，如果你是用napa的话，帮助文件里有非常详细的解释，不用你推算的。

另外，在ld下，键入： ！exp frs
也可以得到比较详细的解释的。

sharksun

若凡 wrote:
提供一篇参考文献吧：自由液面对大倾角稳性的修正计算方法 《中国造船》

呵呵，这篇文章的程序，是当年和我一个教研室的师兄写的。

编程序解决一些问题，这当然是件比较爽的事情。但太浪费精力，另外想考虑的很周到，做的很完美那得花大量精力。

这里的朋友应该都是在设计院研究所船厂吧，应该有很多很好的专业软件的，最大的程度的利用这些软件，对于无法实现的功能，在软件的基础上作些相关的开发，我想这才是比较实用得。

jorgenhojmann

自己能做二次开发当然是最好不过的了
只不过
很多软件都不在支持这个
呵呵

没有办法取得他的中间数据
所以就没有办法进行二次开发了

至于大倾角时候的自由液面
现在所考虑的都是只假定静止状态
或是缓慢变化状态下的
并没有考虑
在具有加速度状态下的
自由液面对大倾角稳性的影响

还请斑竹多多发言
多多指教啊
呵呵

（本人学识有限，让大家见笑了）