CB-Z 224-1987.pdf
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1、C日 中国船舶工业总公司指导性技术文件 C B / z 丝a -S 7 潜艇大倾角稳性计算方法 1 9 8 7 一 加一 肠发布 中国船舶工业总公司批准 中国 船舶工业总公司 指导 性技术文件 潜艇大倾角稳性计算方法 C B / Z 分类号: 趁奋一盯 U 1 9 本标准采用克雷洛夫一 达尔尼方法计算潜艇的大倾角稳性,但在各设计阶段中可采用简化或其他 近似算法。 符号 本标准所采用的符号见表1 。 表 1 序 号符号 名称单位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 I S 1 1 7 f 1 1 1 9 2 0 2 1 2 2 甲 . r. Z i Z c
2、 T r , Tr , Te 1 , t l . . 1 ,r 1 . Y , 中 Z i 中 , I F 甲 户 r Zo , Ys, a M 么“ 正常排水t 正常排水体积 浮心垂向坐标 孟心垂向坐标 平均吃水、舷吃水、娓 吃水 水密船体长 静稳性胃 横倾角 形状橄性份 重t稳性臂 横倾.角时浮心横向坐标 横倾.角时浮心垂向坐标 横稳心半径 水线面惯性矩 漂心 翻心到计算轴距离 主压载水舱未吹除水自由液面的自身恨性矩 主压载水舱进水容积重心垂向坐标 主压载水舱进水容积盆心横向坐标 ,心距浮心的高度 横稳心 横倾角的等分间隔值 t m 3 n , 口 , m n , m 幸 m m 口 m
3、m m . m m m . . m . 2 一般规定 2 . 1 原始数据 正常排水量,甲。 , 浮心垂向坐标,Z a , 重心垂向坐标,Z c t 平均吃水,T w r w吃 水,T F r 娓吃水,T A , 中 国般拍工业总公司1 9 8 7 一 曲一 偏发布 CB / Z 趁月 -价 水密 船体长,L . . . : . : 计算必须的原始资料 型线图, 主压 载水舱要素。 2 . 3 计算假设 二 艇处于静水中,同时不考虑由于横倾因艇体首尾不对称而引起的纵倾的影响, 二 等容积倾斜水线面积漂心与辅肋 水线面积漂心位于同一垂直线上, c . 等容积倾斜水线面积惯性矩与辅助水线面积惯 性
4、矩相等。 2 . 4 计算要求 二计算时按潜艇水密间长,从型线图上 取绘的乞氏剖面个数应不小于9 个. b . 计算时采取的横倾角间隔应不大于1 0 0 ; c . 如潜艇设置无通海阀主压载水舱和非水密区,则应考虑其对静稳性臂 影响的修正。 匀 计算的基本方法、计算内容和步. 8 . 1 计算的基本方法 潜艇以静稳性臂1 . 作为表 征潜艇大倾角稳性的尺度 ( 见图1 )。 图1 其计算式为: 1 1 = G - r= “ o 一 D -0 r= I f 一 I w (1) 式中 :I f 形状稳性臂,按克雷洛夫一 达尔尼氏方法求取 ( 见图2 )。 其计算式为: I f = HO了= 刃 石
5、 o + 刃 R 二 Y r m c o s o+ ( Z 一 Z m ) s i n (P“ ( 2 ) 二2 未计及无通海阀主压载水舱影响的静稳 性臂计算 8 . 2 . 1 辅助水线的进水和出水坐标计算 8 . 2 . 1 . 1 辅助水线、等容积水线的确定 艇的正浮水线为Wo L o ,漂心为F 点。过F 点作倾角为 B 的辅助水线W 习,按表A3 算出Wt L i 的呵 ( 叫 粼 的漂心离开F点的距离) ( 见表A3 第8 项)。在正浮 水线上从F 点开始向左 ( 当 川 0 时)最取F A 等于1 / 2 7 ;( 见图3 )。 C B/ z 胜4 -价 GI / /“ a .毛
6、 Pe 巾 aN 图2 过A 点 作 W I 局的平 行 线 即 得等 容 积 倾 斜水 线 W I L T 。根 据2 . 3 条 之 假 设 可 得等 容 积 倾 斜 水 线W I L : 的 漂心F , 。其余2 A m , 3 A O. . 的辅 助水线、等容积倾斜水线的求取按上述步骤重复进行。 3 . 2 . 1 . 2 辅助水线进水和出 水坐标的确定 I取辅助水线进水和出 水坐标,填人表A 1 中,并完成相应计算。 二2 . 2 非水密区的水线面积和水线面积惯性矩 计算 非水密区引 起水线面积和惯性矩的减少t按附录A表A2 进行。计算表中 a , A b ,、r. 按下述 方法确定
7、。 取 非 水密 区纵 向 长 度 的 纵中 剖 面作 为 计 算 剖 面, 按 图4 最 取A B , A B 。 A a = A B , A b 二 A B . CB / Z 理4 -盯 F r 二 蒸 1 取线段A a , A b 的中 点C, =CF, r b =C F. 图 4 C ,然后量取C 和C 点到漂心F 点的距离C F, C F( 如图4 所示)。 非水密区水线面积A s 及惯性矩 I 按镬计 算 。 A s二 l , ( A a + A b ) ” ” ” ” . ” ” “ A l = 八 ( A a r l + A b r j ) 式中:1 4 非水密区长,m, 将求
8、得的A s, A I 值分别填人表A3 序号1 6 和1 8 两项内。 二2 . : 稳心半径计算 稳心半径计算公式为: / o r = V . ” ” ” ” ” ” ” ” ” . “ “ “ ” ” “ . ” ” ” 式中:而 水线面积 ( 已扣除非水密区水线面积)对通过其漂心的横向惯性矩,m 4 ; V , 正常排水体积,m a . 具体计算按附录 A表A3 进行。 原始数据取自 表A1 和表A 2 , 计算结果r 值填人表 A4 中。 3 . 2 . 4 形状稳性臂计算 形状稳性臂计算公式为: I f = Y s . c o s o + ( Zo o - Zs ) s i n m
9、具休计算按附录A表 A 4 采用梯形近似积分进行计算。 3 . 2 . 5 静稳性臂计算 静稳性臂计算公式为: 1 ,=1 f 一a s i n O“ “ 式中:a = Z c - Ze 具体计算按附录A表 A 5 进行计算。 3 . 3 无通海阀主压载水 舱对静稳性臂的修正计算 3 . 3 . 1 两舷水通、气不通的主压载水 舱引起的修正 潜艇横 倾时 ( 以右倾为例),左舷吃水减少,压力 减少,部分余水流出 舱外 ( 略去不计) d “ 一 (4 J (5) (6) (7) 。右舷 CB / Z 2 2 4 -8 T 吃水 增加,压力增大, 舷外水进人舱内, 且液面要作相应的倾斜,从而使艇
10、的重心发生变化,导 致静稳 性臂减少I( 见图5)。 必 G , N I N 图 5 其计算式为: AI =AYC o s 必+Zs i “ (8) A Y 二 E Mr l+Mr 2 , 目 .川 . ,叫一分 目. . . . . . . . - .,. . . . V. (9) 2 二 么Mz i +Mz 2 犷 . ( 1 0) Mz l =E Mz l 一E V. Zc 。 ( 1 1 ) 式中:A Y , A Z 分别为引起潜艇重心坐标的横向和垂向变化量,m; E Mr i 无通海阀主压载水舱人水舷的进水量对中 线面的横向力矩,m 4 , E Mz n 无通海阀主压 载水舱人 水舷
11、的进水量对基线的垂向力矩,M 4 ; M r 2 无通海阀主压 载水舱未 吹除水的附加横向力矩,m 4 1 A Mz i 无通海阀主压 载水舱人水 舷的进水量对艇重心 、 的垂向力矩,M 4 , Mz 2 无通海阀主压 载水舱未吹除水的附加垂向力矩,m 4 , 3 . 3 . 1 . 1 主压载水舱初压 头计算 初压头H o 的计算式为: 月。=T一2。 ( 1 2 ) 式中:T 水舱重心处吃水,m ; Z o - - 水 舱格子板上边缘距基线的高度,m , 具体计算按附录A表A 6进行。 3 . 3 . 1 . 2 主压载水 舱在各倾角时V = f ( H)曲线计算 根据波义尔 一 马略特定
12、律确定各倾角时水舱的进水量V ( 见图6 )。 CB / Z 2 2 4 -8 7 V 1 z 图 6 水舱的进水量v 和水压头H 的关系 式为: H=1 0( 一 一 一 一 一p o y ,一 一 9 . 8 0 6 6 5 x 1 0 4 ( F0一 犷 产 ) , ) 十 ( Z 一 Z o ) C O S O - . ( 1 3 ) 式中:p 一水 舱内的初压力,P a s V o 无通海阀主压 载水舱净容积,m ; ; H - 一一 水线距格子板上边缘的高度,即水压头,M ; Z o 格子板上边缘距基线的高度,m, 2 水 舱内水位距基线的高 度,m ; V 一 一书】 于压力 增
13、大,压人水舱内的水量 ( 两舷),m , 计算按附录A表 A 7 进行,把计算结果V = t ( H )绘制成曲线图 ( 参阅附录A图 A 1 )。 3 . 3 . 1 . 3 各倾角时,主压 载水舱人水舷的进水量及其横向力矩、垂向力矩计算。 计算按附录A表 A 8 进行,步骤如下: 二 根据等容积倾斜水 线的位置,量出各倾角 必时主压载水 舱的H 值。 b . 根据H 值查图A1 , 得进水容积V ,人水舷进水容积V二 V 丫 2 ; C . 根据V 值查主压载水 舱要素曲线,得进水容 积的重心位置Z Y e ,从而算得相应横向力矩 和垂向力矩。 3 . 3 . 主压载水 舱自由 液面所产生
14、的附加横倾力矩 和垂向力矩计算 主 压 载 水 舱 自 由 液 面 倾 斜 所 产 生 的 附 加 横 倾 力 矩 和 垂 向 力 矩 近 似 地 按 直 壁 式 水 舱 计 算 , 如 图 7 所示 。 图 7 CB/ Z 2 2 4 -盯 附加横向力矩: 附加垂向力矩: Mr 2 =t a n 0 # T ( 1 4) T i . M z 2 二 一花 厂 一 . t a n 0 a “ ( 1 5 ) 式中:E i T 主压载水舱未 吹除水自由 液面自身惯性矩总和,m 4 , 0横倾角,度。 a . 主压载水舱未吹除水自由 液面自 身惯性矩 的计算按附录A表A 9 进行, b . 附加横
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