船舶摇摆实验

中国石油大学船舶工程实验报告
实验日期： 2011.11.1 成绩：
班级： 09级海工二班学号： 09022062 姓名：王雪瑞教师：
同组者：尹晟、姚金江、王晶、沈言、牛洋
船舶摇摆实验
一．实验目的：
1、测量实船的固有横摇周期、计算无因次阻尼系数；
2、通过实验了解船舶重心对横摇周期的影响。

二．实验原理：
固有摇摆周期是衡量传播耐波性的重要参数。

在固定装载的情况下，船舶有其自身固有的横摇周期。

通过对船舶施加倾斜力矩，使船舶产生初始横斜角后，去除该倾斜力矩，船舶即进入自由横摇状态，通过测量其摇摆的角度和时间的关系即可求出其固有横摇周期。

船舶的摇荡主要包括六种形式：横摇、纵摇、首摇、垂荡、横荡、纵荡。

船舶的自由横摇如下图所示：
`
当船倾斜时，受到由外力引起的倾斜力矩和自身的复原力矩，如下图：
倾斜角度随时间的变化曲线（时历曲线）如下图所示：
船舶横摇的摇幅衰减情况可以这样表示：
将相邻的两个摇幅依次相减，求出每次摆动中的衰减角 摆至另一边的
摇幅已减少，即为：
再将一次摆动的摇幅平均，得到代表这次摆动幅度大小的平均摇幅
将对应的 及 绘制在坐标纸上，横坐标 ，纵坐标 。

得到的曲 线即为横摇消灭曲线，代表了横摇衰减的情况，也表示了阻尼的情况。

在半个周期时间间隔内，横摇幅值绝对值的变化为：
由以上关系可得无因次衰减系数的表达式为：
三．实验设备与仪器：
k θ1k +θ1
k k +-=∆θθθm θ2
1
k k m
++=θθθm
θθ∆m θθ∆μπ
θθ-+=e
k
1k k
1
k ln 1θθ
πμ+=
1.实验用船舶（模）；
2.倾角测量装置（包括倾角传感器，接口和连线，数据采集计算机）。

四．实验步骤：
1、确认所有实验设备处于正确的初始状态，包括：船舶（模）的摇摆运动不会受到干扰，倾角测量装置已上电并运行正常；
2、运行倾角测量软件；
3、给船舶施加倾斜力矩使其倾斜；
4、点击倾角测量软件界面上的“开始”按钮，此时开始测量倾角数据并显示在界面上；
5、去除倾斜力矩使船舶进入自由横摇状态；
6、等待一定时间后，点击倾角测量软件界面上的“暂停”按钮，停止测量倾角数据；
7、将记录下来的倾角数据保存在指定的文件中；
8、在船舶的某一高度上增加重量。

首先将双面胶的一面贴在亚铁上，然后将亚铁粘贴到船模上。

注意沿船长的方向，亚铁的中心线要与船模的中线一致，避免船舶左右不对称产生固定的横倾角。

将增加重量的船模放入水中，给船模施加倾斜力矩使其倾斜，去除该力矩使船舶进入自由横摇状态，对船模摇摆的倾角进行测量并保存实验数据。

按照这个方法，逐渐增加亚铁的数量，并对其进行摇摆试验，测量其摇摆横倾角并保存数据；
9、点击倾角测量软件界面上的“退出”按钮，关闭该软件，结束实验。

五．实验数据处理：
时历曲线
由数据以及时历曲线可知：初始倾角0 =-5.5°均值计算固有周期Ts。

列表如下：
固有周期计算表
求得周期：Ts=1.75s
所以：对u取平均值得到u=0.091537
时历曲线
由数据以及时历曲线可知：初始倾角0 =-4.1°
均值计算固有周期Ts。

列表如下：
固有周期计算表
取平均值的Ts=2.15s
无因次衰减系数计算表
取平均值得u=0.102942
六、思考题
1、根据实验结果指出重心变化对船舶横摇周期的影响？ 答：随着船舶重心的变高船舶的横摇周期变大。

2、根据理论公式指出重心变化对船舶横摇周期的影响（提示：小倾角）？
答：船舶自摇周期为：
所以重心上升时KG 增大，而GM 0减小所以摇摆周期增大，相反，当重心下降时KG 减少，而GM 0增大所以摇摆周期增减小。

3、为提高船舶的横稳性，应采取什么措施？
答：提高船舶的最小倾覆力矩主要包括（1）降低船的重心（2）增加干舷（2）增加船宽（4）注意船舶水仙以上的开口位置和风雨性及水密性，提高船舶的进水性。

4、在船舶设计中，船舶的橫稳性高越大越好么?为什么
答：不是，过大时，船舶的摇摆周期短，在海上遇上风浪时会产生急剧的摇摆，所以橫稳性高的数值要适当。

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GM
KG
4B 0.58f T +=Φ。