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[基础知识] 船舶密封舱的主要作用

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发表于 2019-7-7 22:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
一个很可笑的问题,就是有些人认为一艘船加了密封舱浮力会变大!这个说法正确吗?我认为不正确,因为密封舱的作用就是一艘船船体受损破洞也不会完全沉没,所以他怎么能与浮力有关呢?有说错的望改正,不足的请大家补充。。我会提这个问题就是因为我自己都差点别别人带偏
说出你的理解或者专业知识
发表于 2019-7-8 11:27 | 显示全部楼层
~~~恐怕是双方交流没get到彼此的点?
浮力等于排开水的重力(略深入到流体的压力差,就不提了)。管你密封还是开敞,只要排开水了,就有浮力。
所以密封舱还是考虑破舱稳性,以及防火隔离这些。另外,是水密舱吧,完全封死的死舱,除了边边角角,极为少见。
最后回答题中的话:有些人认为加了密封舱,船体的浮力会变大。这是个很诡异的命题,很遗憾的是,经过分析,他说的竟然是对的。注意:如果加在原船外面,增加了排水量,浮力变大了。但如果增加在原船里面,因为材料增加了,重力就会变大,吃水也会增加,确实增大了一点点浮力。
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发表于 2019-7-8 10:18 | 显示全部楼层
船舶总体设计,当然要考虑破损状态。你所说的密封舱包含舱室种类很多,配载,稳性都有关联
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 楼主| 发表于 2019-7-8 23:47 | 显示全部楼层
yangxingchi 发表于 2019-7-8 11:27
~~~恐怕是双方交流没get到彼此的点?
浮力等于排开水的重力(略深入到流体的压力差,就不提了)。管你密封 ...

终于明白了
发表于 2019-7-9 09:11 来自手机 | 显示全部楼层
     此事由搞船体设计的出来说一说较给力。船舶稳性规范主要约束船舶中心与重心间的设计技术参数;抗沉性规范(现在是否与稳性规范合二为一不详)则约束破舱稳性(即抗沉性)技术参数。
     对于货船而言,凡压载舱容积不满足上述规范的用增加水密空舱弥补譬如艏/艉空舱等。而客船对上述要求较高,故船体下大部空剩余间都设为空舱。
      上述有不妥处请斧正。
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发表于 2019-8-7 08:48 | 显示全部楼层
yangxingchi 发表于 2019-7-8 11:27
~~~恐怕是双方交流没get到彼此的点?
浮力等于排开水的重力(略深入到流体的压力差,就不提了)。管你密封 ...

哈哈哈哈,分析的浅显易懂!!其实准确来说,应该是储备浮力增大了,也就是破舱的时候就靠着这些密封舱室提供浮力了,不然船就沉了!
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发表于 2019-8-7 08:49 | 显示全部楼层
yangxingchi 发表于 2019-7-8 11:27
~~~恐怕是双方交流没get到彼此的点?
浮力等于排开水的重力(略深入到流体的压力差,就不提了)。管你密封 ...

我们造的一些小艇内部塞了很多泡沫或者拿发泡剂发泡也是一样的道理,船舱内外灌满水都不会沉掉!
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发表于 2019-8-7 10:44 | 显示全部楼层
bbccwuyu2000 发表于 2019-8-7 08:48
哈哈哈哈,分析的浅显易懂!!其实准确来说,应该是储备浮力增大了,也就是破舱的时候就靠着这些密封舱室 ...

这里不对储备浮力咬文嚼字了,嘿嘿。思路上是一样的,都是在船体破损后提供额外的浮力
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发表于 2019-8-7 11:02 | 显示全部楼层
bbccwuyu2000 发表于 2019-8-7 08:49
我们造的一些小艇内部塞了很多泡沫或者拿发泡剂发泡也是一样的道理,船舱内外灌满水都不会沉掉!

想想刚刚回答不严谨,又等了半天没见回复通过,我再补一下吧。
真的要咬文嚼字一下了,储备浮力是用来应付额外的荷载。印象很深是我生平第一个主持的项目,绞锚艇,起锚时就是靠的储备浮力。所以,仔细想下,舱里灌了泡沫,在破损时可以提供浮力,但其实跟储备浮力是不一样的。因为灌了泡沫,小艇也并没有因此就使10t(举例)的储备浮力增加到20t.
唉,感觉自己像个老学究
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 楼主| 发表于 2019-8-8 11:56 | 显示全部楼层
yangxingchi 发表于 2019-8-7 11:02
想想刚刚回答不严谨,又等了半天没见回复通过,我再补一下吧。
真的要咬文嚼字一下了,储备浮力是用来应 ...

你这个储备浮力中10t和20t这个例子举得太好了,我都是一看都明白了
发表于 2019-8-9 08:40 | 显示全部楼层
漂泊的年轻人 发表于 2019-8-8 11:56
你这个储备浮力中10t和20t这个例子举得太好了,我都是一看都明白了

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发表于 2019-8-22 07:59 | 显示全部楼层
一些半潜式平台,在立柱外面新加空舱,你说是加大浮力了还是怎么回事?
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发表于 2019-8-22 08:33 来自手机 | 显示全部楼层
     又上来一个。那是平台重了有下沉迹象,需要增加浮力平衡之。
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发表于 2019-8-22 11:25 | 显示全部楼层
wolflee2019 发表于 2019-8-22 07:59
一些半潜式平台,在立柱外面新加空舱,你说是加大浮力了还是怎么回事?

这是为了增大水线面积,增大惯性矩,减小平台的横纵摇。
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发表于 2019-8-23 09:22 | 显示全部楼层
zhangtao710 发表于 2019-8-22 11:25
这是为了增大水线面积,增大惯性矩,减小平台的横纵摇。

,补充下,减小的是摇摆周期及角度;摇摆加速度是增大的。
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发表于 2019-8-23 15:02 | 显示全部楼层
yangxingchi 发表于 2019-8-23 09:22
,补充下,减小的是摇摆周期及角度;摇摆加速度是增大的。

我觉得未必。

1. 如果说要考虑动力学,假设只考虑横摇,那么根据牛顿定律:
(1): F=Ia''
F是外力力矩。I是惯性矩。a''是横摇角加速度,也就是横摇角对时间的二次导数。

假设外力力矩F只考虑静水的作用,不考虑波浪,那么F可以分成复原力矩,阻尼力矩和附加阻力的力矩(将坐标系原点定在重心处,因此不考虑重力):
(2): F = Aa''+Ba'+Ca
a''是横摇角加速度,a'时横摇角速度,a时横摇角度。A是附加阻力惯性矩,B是阻尼系数,C是静水力系数,在小角度横倾时,可以简化为:
(3): C=rho*g*V*GM0
rho是水密度,g是重力加速度,V是排水体积,GM0是初稳心高。

规定横摇角的方向为正,将(2)带入(1):
(4): -Aa''-Ba'-Ca = Ia''
(5): (A+I)a''+Ba'+Ca=0

当惯性矩I增大,GM0也会增大。求解式(5)并不是那么容易判断出a''是增大还是减小,a''是随时间变化的函数,而且初始状态a''(0)=0

2. 如果说只考虑静力学,并且忽略阻尼和附加质量,在横摇角到达最大的临界状态时,(4)式变为:
(6): -Ca=Ia''
将(3)代入(6):
(7): -rho*g*V*GM0*a=Ia''
当惯性矩I增大,GM0也会增大,但横摇角a会变小。很难判断等式左边是增大还是减小。如果等式左边减小,等式右边I增大,那么a''必然减小;如果等式左边增大,等式右边I增大,也很难判断a''增大还是减小。
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发表于 2019-8-28 15:08 | 显示全部楼层
zhangtao710 发表于 2019-8-23 15:02
我觉得未必。

1. 如果说要考虑动力学,假设只考虑横摇,那么根据牛顿定律:

这几天疲于思考未来,没上论坛。发现兄台有心了,证明了好多,确实基础知识也是杠杠的,赞一个。
另外有点疑惑:
1、横摇时,公式中的I应为绕OX轴的转动惯量,这个跟水线面的惯性矩I不是一回事吧?
2、根据您的式7,就是恢复力矩与惯性力矩的平衡;假设rh0、g、V、a都是定常量(比如a,修改水线面前后,同时考虑横倾10度,这样可以认为相等了),核心在于GM0与右边的I谁增大的快。GM0很好算,姑且大致上认为与船宽成3次方关系,而I是转动惯量,参照霍夫哥阿德公式,跟船宽大致呈平方关系。所以,假设船宽的增大引起了水线面转动惯量的变化,左边GM0应该是大些,为了保持相等,那a''也得增大了。这是个宏观的推测,详细论证,我学识初浅,一时无法论证了。
3、技术服务于现实,假设我是甲方,之所以关注横摇加速度,并不在乎这个受迫简谐振动的详细过程,只关心增大水线面以后,会不会在横摇过程中出现加速度增大的情况,因为过大的加速度会引起我的机械设备,或者是人员的不适。我认为您可以更加丰富一下,给个结论上的指导,用简单的话语告诉船东,有没有必要担心(或者什么时候担心)加速度增大的情况,这样就雅俗共赏了。
最后还是赞一个,有心了
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发表于 2019-8-28 18:34 | 显示全部楼层
yangxingchi 发表于 2019-8-28 15:08
这几天疲于思考未来,没上论坛。发现兄台有心了,证明了好多,确实基础知识也是杠杠的,赞一个。
另外有 ...

你好,感谢你的回复。

1. 你是对的。水线面的惯性矩和等式右边的惯性矩I不一样。水线面的惯性矩是水线面上每个微小面积对旋转轴距离的平方进行积分(二重积分)。而等式右边的惯性矩I是船体每个微小质量单元体对旋转轴距离的平方进行积分(三重积分)。但是当水线面惯性矩增大的时候(比如12楼所说,column外侧增加空舱,增大水线面积),也会导致等式右边的惯性矩I增大(因为增加空舱肯定增加了额外的质量)。

2. a不能假设为定量,正如你在15楼回复的,横倾角是减小的。你可以想象成一个弹簧系统,当gm0增大,相当于弹簧的刚度增加,用同样的力去压弹簧,弹簧压缩的位移肯定会小于之前的位移。所以式(7)左边的gm0增大,a减小,等式右边的I增大,a''是否增大不确定。

3. 你说的甲方应该关心的是线加速度而不是角加速度,线加速度取决于质点的位置(例子A)。而且这个线加速度是由其他自由度的运动耦合起来的(例子B)。举2个例子,考虑垂直方向z轴的线加速度:
A. 同样的横摇角加速度,靠近旋转轴的位置(比如船中)和远离转轴的位置(船首艉)的线加速度差别很大。
B. 船上某一点在垂直方向z轴的线加速度可以受横摇(x轴的旋转),垂荡(z轴的位移)和纵摇(y轴的旋转)三种运动的叠加影响。很难只凭着增大了gm0来判断这个点的线加速度是增大还是减小,


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发表于 2019-8-28 19:56 来自手机 | 显示全部楼层
    给张...杨...二人点赞。
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发表于 2019-8-29 10:14 | 显示全部楼层
zhangtao710 发表于 2019-8-28 18:34
你好,感谢你的回复。

1. 你是对的。水线面的惯性矩和等式右边的惯性矩I不一样。水线面的惯性矩是水线 ...

666,听君一席话,胜读十年书啊
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