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海浪作用与船舶设计(海浪作用与船舶设计的关系)

时间:2022-11-19 07:15 点击:60 编辑:邮轮网

1. 海浪作用与船舶设计的关系

20—50米可以躲避 ;由于风浪对水下环境的影响有限(基本上20-50米水深),即使在高海况下,只要潜艇保持在一定深度的水下,就不会受到风浪的影响,海浪对船舶的威胁主要来自于海水的冲击和波峰与波谷间浮力不均造成的船舶结构损伤。

如果船舶在大风浪中从侧面受到风浪的撞击,就可能造成翻船

2. 船舶在波浪中的运动理论

        航行状态失控是指船舶在航行过程中出现故障,包括船舶主推进器故障、舵机故障等,这种情况下,船舶不能自主航行,也不能避让其他船舶。

        船舶显示失控状态,一般有两种情况:

        1、船舶处于漂航状态;

        2、船舶故障(如:在航中主机故障、舵机故障、电力丧失等等)。

        当船舶处于失控状态时,应尽快修理,恢复船舶的航行能力,否则当船舶遭遇风浪等恶劣天气时,船舶有可能倾覆等,这是船舶非常危险的状况,尤其是大风浪中。

3. 波浪对船舶航行的影响

常见的穿浪船型有双体穿浪船和单体穿浪船.双体穿浪船已得到较广泛的应用;单体穿浪船在美国提出DDG 1000后开始得到愈来愈广泛的关注,美国公开了一种内倾穿浪船型供学术研究使用[.将内倾式船艏应用于高速快艇可得到单体穿浪快艇。

内倾式单体高速穿浪船采用内倾式船艏,可以穿浪而行,避免了传统滑行艇在波浪中航行时的跳跃和砰击问题,具有良好的适航性。

4. 海浪作用与船舶设计的关系是什么

这一块主要是气候衡准和完整稳性上的概念。

简单解释一下吧,我们知道,如果无风无浪,船在海上应该是平衡的,重力和浮力大小相等,方向相反,有固定的横倾和纵倾。如果突然从左舷或者右舷刮大风,我们称之为突风,船就会突然倒向另一侧。那么重力与浮力作用点就会变得不在同一条直线上,两者会形成复原力,迫使船舶向平衡状态去恢复。这个恢复过程就是一个横摇过程,复原力在横倾角最大时最大,随着横倾角的减小而缩小,在回到原来的平衡状态时复原力消失,但摇摆会继续向反方向进行,想象一下钟摆的原理。多次反复摇摆后,船舶会趋向稳定,则又回到了平衡状态。浪的作用下保持平衡的原理与风类似。不过需要多考虑纵向的摇摆以及螺旋桨的浸没以保持动力等问题。如果风或者浪过大,超过了船舶设计以及实际操作中能够调整得到的复原力臂的极限,那么就危险了。

与其说船舶是怎样对抗风暴和波浪的,不如说船舶设计及实际操作中过程中是如何利用平衡的原理最大化的确保各种复杂海况下的安全问题的。设计时,综合考虑船东对船型的期望和相关规范对稳性的要求,各方面博弈后得出一个相对较优的结果,以确保足够的复原力臂,使得船能够在恶劣的海洋环境下保持安全不至于倾覆。操作上,要求船长谨慎驾驶,通过错开波浪的方向,避免大风横向作用在船体上,降低重心等一系列措施,降低横纵向作用力,或者增大最大复原力臂,来确保航行的安全。

5. 涌浪波长与船体的关系

小船怕浪大船怕涌意思是小船在风浪中容易翻船,大船怕海水的涌浪导致落空,这样容易使得船舶断裂,所以行驶在海洋中的大船和小船要格外小心,避免船舶遭到破坏。

小船怕浪,大船怕涌”中的浪是很好理解的,它就是海浪,而涌很多人不是很理解,其实涌又称涌浪,它是由风转变而来,当风停止、削弱或转向后,留在海面上的因惯性作用继续向前推进的波浪,叫做涌。涌浪一般是具有较规则的外形,排列比较整齐,波长较长,波面较平滑。同时,涌浪在传播过程中,由于空气阻力和海水的内摩擦作用,以及岛屿和礁石的阻拦,加上涌浪传播时波动能量被散布在越来越大的区域内,所以随着传播距离的增加,涌浪的能量和波高都不断减小,所以,一般在近海区域是看不到很大的涌浪。在深海区域,一般没有任何的阻拦,涌浪是非常大,所以会威胁到船舶的安全,在驾驶船舶遇到涌浪是要注意的。

6. 海浪的主要形式和影响

海水运动有三种主要形式:波浪、潮汐和洋流1、波浪 波浪按成因分类,风浪是最常见的一种波浪,受风力作用而产生。

风吹拂海面时,海水会不断起伏形成波浪,风力风速越大,波浪的规模、能量越大。

海啸--一种特殊性质的波浪,它规模巨大,破坏力相当强。

它可分为两类:一类是由海底地震,深海地震或火山爆发而引起的地震海啸;另一类是由风暴而产生的气象海啸,也叫风暴潮。掀起形成的滔天巨浪几十米高,可以吞没整个海岸地区,摧毁建筑、村镇,造成重大灾害。

海啸能以每小时800km以上速度横扫海面。

潮汐--在海岸边,能看到涨潮、落潮,海面上升、下降。

潮汐是海水在月球和太阳引力作用下发生的周期性涨落现象,涨潮时,海面上升,落潮时海面下降。

日、地月成直线 日月引力叠加,形成大潮(朔、望)日、地月成直角关系 日、月引力分散形成小潮(上弦月、下弦月) 海水受到引力较分散 一天中海水涨落两次?一天有两次涨潮和两次落潮?

地球每天自转一周,地球上各个地方在一天里面,向着月球时,形成涨潮、落潮,背着月球时也会形成涨潮落潮(例A、B)。潮汐的影响,潮水会淹没潮间带,使海底泥沙迁移。

潮间带:退潮时露出水面,涨潮时被潮水淹没的海岸地带。

由于航海和海岸 工程建设比如筑港要利用潮间带,因而要掌握潮汐和潮流的特性.潮汐现象还与地形有关系。

钱塘江大潮在浙江海岸一带,能与杭州湾地形有关,由于杭州湾地形是三角形海湾,外部开口大,内部狭窄,每当潮水涌入三角形海湾中,潮位堆高,潮差增大,海水在海湾中叠加暴涨。

第二个原因是气象条件:每年夏秋季节,夏季风(东南季风)盛行,在东南季风作用下形成的风浪,加剧了潮势。

第三个原因是天文因素:当日、地、月成一直线时(朔望月),潮差较大,所以有“八月十八观潮”之说。针对杭州湾受潮影响的特点,一方面我们选择好时机,可以观赏钱塘潮壮美景象;另一方面还要采取防御潮水入侵措施—修筑海堤。

洋流--海水常年大规模的定向流动,例墨西哥湾暖流(具有相对稳定的流速流向,非常大的规模)时间方向稳定。

在三种形式中,主要研究洋流,洋流是海水主要的运动形式,按照洋流形成原因,可以分为三类:

1、风海流 大气运动和近地面风带,是海洋水体运动的主要动力。

盛行风吹拂海面 ,推动海洋水随风漂流,并使上层海水带动下层海水,形成规模很大的洋流,叫做风海流。

2、密度流由于各海域海水的温度、盐度不同,引起海水密度的差异,导致海水的流动,叫做密度流。

密度流不只分布在直布罗陀海峡一处,再比如,(曼德海峡)红海与印度洋,红海与地中海,波罗的海与北海,地中海与黑海。

密度流分布规律:在封闭海区与开阔海洋之间的海峡,密度流的分布一般都很明显。

3、补偿流—海水的连续性,补偿流失由风力和密度差异所形成的洋流,使海水流出的海区海水减少,由于海水连续性要求,补偿流失,相邻海区的海水便会流来补充,这样形成的洋流叫做补偿流。

补偿流形成与风海流,密度流紧密联系。可分 垂直补偿流主要发生在沿岸地区,在海岸附近,海水受风力作用发生运动,受离岸风或迎岸风的影响。

受离岸风影响 由于离岸风吹送,表层海水离岸而去,导致邻近海区海水流速来补偿海水缺失,下层海水也上升到海面,来补偿流去的海水,形成上升流(低纬信风带大陆两岸)寒流。

当表层海水遇到海岸或岛屿阻挡时,海水聚集在水平方向上发生分流,在垂直方向上产生下降流。影响:上升流能把底层的营养盐类物质带到表层,使浮游生物大量生长,为鱼类提供饵料,因此,上升流海区往往形成重要的渔场,比如秘鲁渔场得益于秘鲁寒流(上升补偿流)。洋流的形成除了受上面这些因素影响外,还受到陆地形状和地转偏向力影响,陆地形状和地转偏向力会迫使洋流在运动过程中,洋流的流动方向发生改变。洋流形成是受多种因素综合作用的结果,这使洋流的分布很复杂,但也是有一定规律的。

7. 海浪作用与船舶设计的关系是

港口的作业受风浪影响很大,超过6级风以后不能进行作业,也不能进行靠离泊作业,因此,港口选址应该尽量避开迎风岸线,有的要修建挡浪大堤以削减海浪,减小船舶与码头水工结构的碰撞力度。

8. 船舶波浪载荷

惯性载荷是指:在加速度作用下产生的与结构质量直接相关的一种体积载荷(如重力和离心力)

物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质,称为惯性。惯性是物体的一种固有属性,表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度,质量是对物体惯性大小的量度。当作用在物体上的外力为零时,惯性表现为物体保持其运动状态不变,即保持静止或匀速直线运动;当作用在物体上的外力不为零时,惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度。在同样的外力作用下,加速度较小的物体惯性较大,加速度较大的物体惯性较小。所以物体的惯性,在任何时候(受外力作用或不受外力作用),任何情况下(静止或运动),都不会改变,更不会消失。

荷载,读音:hè zài。(“载”有”承载“的意思,故念四声)指的是使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素。或习惯上指施加在工程结构上使工程结构或构件产生效应的各种直接作用,常见的有:结构自重、楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、车辆荷载、吊车荷载、设备动力荷载以及风、雪、裹冰、波浪等自然荷载。

9. 海浪对船舶的影响

导航中的一个重要因素,是要准确地知道自己的位置。海洋中的船舶,因受海浪、风向的影响,飞行中的飞机受气流的影响,在航行一段时间之后,要确定自身的位置是很难的。在船舶上,有一种办法是在晴朗的夜间,靠对星座的测量来确定自己的经纬度,称为“天文导航”。

也有利用无线电波来导航的。这种办法是从目的地发出电波。船或飞机上装一种定向天线,能自动对准电波来的方向。用这种导航方式时,轮船或飞机就可以不管自己的位置在哪里,只要对准电波来的方向航行,最终就能够到达目的地。

对于飞机的长途航线,常常在中途设置若干个“导航点”,飞机先用无线电导航飞向第一个导航点,再转到第二点频率,被引导到第二点,这样一段一段接下去,最终到达目的地。

更加完备的导航方法,是在地面上分布若干地面站,发出电波。飞机根据接收到的各个站电波的方向,就可以用自动设备显示出自身所在的确切位置。要做到这点,需要在地面有计划地设置地面站,构成一个导航系统。对于经常有飞机来往的区域,这在目前已是常用的方法。

但是对未经开发的地区,或者在广阔的海洋上,尚未设置或很难设置地面站时,这种方法就很难使用。目前由于航空航天技术的发展,已经建立起由几个定点人造卫星来导航的技术,称为“卫星导航”。人造卫星的电波覆盖面很大,可以实行全球导航。这样一来,装有卫星导航设备的飞机或船舶,就再也不会不知道自己在哪里了,也不需要像林白那样从飞机上伸出脑袋去吆喝问道于打渔人。

从这里可以看出,近几十年来导航技术的发展,是围绕着如何便利于交通运输。它使人们在整个地球上的远行,变成像在家门口一样的“熟门熟路”了。

10. 海浪作用与船舶设计的关系图

海洋中的波浪是海水运动形式之一,它的产生是外力、重力与海水表面张力共同作用的结果。引起海水波动的外力因素很多,如风、大气压力的变化、天体的引潮力、海底地震以及人为引起的船体运动等。

波本来就是一阵阵的,不连续的。海浪也是一种波。沿着水与空气界面间传行的一种波动,属于重力波的一种类型。以椭圆式运动的海浪是纵波(往覆运动)与横波(上下运动)合成的

11. 船舶与海洋平台设计原理

随着人类对油气资源开发利用的深化,油气勘探开发从陆地转入海洋。因此,钻井工程作业也必须在灏翰的海洋中进行。在海上进行油气钻井施工时,几百吨重的钻机要有足够的支撑和放置的空间,同时还要有钻井人员生活居住的地方,海上石油钻井平台就担负起了这一重任。由于海上气候的多变、海上风浪和海底暗流的破坏,海上钻井装置的稳定性和安全性更显重要。

目前的海上石油钻井平台可分为固定式和移动式两种。固定式钻井平台大都建在浅水中,它是借助导管架固定在海底而高出海面不再移动的装置,平台上面铺设甲板用于放置钻井设备。支撑固定平台的桩腿是直接打入海底的,所以,钻井平台的稳定性好,但因平台不能移动,故钻井的成本较高。

为解决平台的移动性和深海钻井问题,又出现了多种移动式钻井平台,主要包括:坐底式钻井平台、自升式钻井平台、钻井浮船和半潜式钻井平台。

坐底式钻井平台又称沉浮式或沉底式钻井平台,其上部和固定式钻井平台类似,其下部则是由若干个浮筒或浮箱组成的桁架结构,充水后,使钻井平台下沉坐于海底并处于工作状态,排水后,使钻井平台上浮可进行拖航和移位。坐底式钻井平台多用于水浅、浪小、海底较平坦的海区。

自升式钻井平台是有多个(一般为3~4个)桩腿插入海底,并可自行升降的移动式钻井平台。自升式钻井平台基本由两部分组成,一部分是可以安放钻井设备、器材和生活区的平台,另一部分是可升降并可插入海底的桩腿。我国自行制造的自升式钻井平台“渤海一号”平台的四根桩腿是由圆形的钢管做成的,桩腿的高度有七十多米,升降装置是插销式液压控制机构。该型钻井平台造价较低、运移性好、对海底地形的适应性强,因而,我国海上钻井多使用自升式钻井平台。

钻井平台桩腿的高度总是有限的,为解决在深海区的钻井问题,又出现了漂浮在海面上的钻井船。钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等,它既有普通船舶的船型和自航能力,又可漂浮在海面上进行石油钻井。由于钻井船经常处于漂浮状态,当遇到海上的风、浪、潮时,必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象,因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。目前,海上钻井船的定位常用的是抛锚法,但该方法一般只适用于200m以内的水深,水再深时需用一种新的自动化定位方法。

半潜式钻井平台其结构形式与坐底式钻井平台相似,上部为钻井的工作平台,下部为浮筒结构。它综合了坐底式钻井平台和钻井船的优点,解决了稳定性和深水作业的矛盾。钻井作业时,平台呈半潜状态漂浮在海面上,浮筒在海水下的20~30m处,受大海风浪的影响小,所以平台的稳定性比钻井浮船要好,钻井作业结束,排出水形成浮箱后可进行拖航,是目前海上钻井应用较广泛的一种石油钻井平台。

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