浮标性能设计.docx

关于浮标性能设计的论述1决定浮标性能的墓本要素及其相互间的关系浮标布设在江河湖海，除了在设计水线以下要有相当的排水体积以提供足够的浮力外，还必须在其水线以上保留一定的水密体积，以保证浮标因系链重量而增加其吃水时仍具有适当的浮力而保持正常的浮动状态。同时，要求浮标在处于最小吃水至最大吃水时都有良好的稳性。这就是说，当浮标受风、水流、波浪等外力作用而发生倾斜后仍能复原到平衡状态，并使浮标摆动比较缓和。浮标的这些基本性能主要取决于浮标的重心O、浮心B、稳心M和稳心距吞OM这几个基本要素。这些基本要素均随浮标的尺度、重量、入水体积及其倾斜角的改变而变化。稳心M是决定浮标稳性的主要因素，要保持浮标的稳性，不一定浮心要在重心之上，但必须使稳心位于重心的上方，即KB+BMKG，KMKG，GM为正值（图1）。倘浮标的重心升高到稳心的上面，即KMKG出现了负值，则浮标受外力而倾斜后，重力和浮力所形成的力矩就不是复原力矩，而是倾复力矩（图2、3），它使浮标继续倾斜，直至倾覆。还有一种情况是重心和稳心重合，则浮标本身不能产生力矩（图4），显然也是不容许的。由此可见，重心与稳心的相对位置对浮标的稳性关系极大。降低重心G，使其位于稳心对之下一定间距对保证和改善浮标的稳性有决定的意义。因此设计时，要用相当重量的压重（如尾管下部置铸铁圈或浮体底部浇混凝土），或将尾管放到适当长度，并在不影响结构强度的前提下，尽量减轻浮体以上的重量，以降低浮标的重心。根据浮标复原力矩GZ=△x GMsina（图2）( △为浮标排水量)，GZ与GM成正比，故通常以GM值的大小来衡量浮标稳性的好差，但GM值并非愈大愈好。倘GM值过大，对浮标倾斜后的复原能力虽然是加强了，但由于复原力矩的惯性，会使浮标产生频繁摇摆，这对航标员操作和浮标发光设备都有一定影响。故设计时，对G M 值还得有个适当的范围，使之既能保证浮标的稳性，又能使浮标摇摆比较缓和。兼顾的办法是，不使GM值过大。我国钢质罐形浮标的GM值通常为:对Φ1.2 一Φ1.8 m 的，取0.3一o.4 m;对于Φ1.1 m 以下的,取0.1一o.2 5 m;对小2.4m的可略大于0.5 m (均指未系锚链时的数值)。为使浮标在不同布标水深下GM值均比较适当,设计时，应对最小和最大布标水深都进行计算。还有一点要注意的是小1.8m (含)以上的浮标，常需要名航标员上去维修或调换灯器，当人员登上灯架顶部时，浮标重心升高，GM值变小，会影响浮标的复原力矩，计算中应考虑这个因素。2确定浮标的主要尺度及其吃水线的方法确定浮标主要尺度应根据设标水域的环境条件和使用要求，适当结合航标船的起吊能力和操作条件，并注意经济效果。通常浮体直径达1.5 m 以上方可为浮标提供足够的稳性和较远的视距。设计时可先绘草图初步提出浮标各主要部位的尺度，特别是与浮标排水量V关系最为密切的浮体的尺度和平衡浮标上层结构重量的尾管和铸铁压重的尺寸。通过浮标外壳强度计算确定浮体的厚度。粗略计算浮标的总重量（指除系链以外所有装备和登标操作人员的重量) 及其排水量V。务必使护Vx 1025 ( 海水) 总重; 浮标才能浮起。但浮标仅能浮起是不行的，它必须具有足够的储备浮力，以备系上锚链抛设于最大水深时仍有相当的剩余浮力。在肯定浮标已具有足够的浮力后，可着手浮标的具体设计，包括灯架、能源箱、顶标( 或冀板) 等及浮体内外部的结构。然后计算除系链外整套浮标的荷重(包括灯器、能源，有的浮标还要装雷达反射器或音响设备)，再通过浮标排水体积的计算，就可求出未系锚链时的浮标吃水线位置。2浮标吃水线的求法( 1 ) 罐形浮标设V为浮标排水体积=∑W/1025 式中：∑W----除系链外整套浮标的重量( k g )； ∑V----浮标下封头以下各部件的总排水体积( m3 )；△V----水线以下浮体的排水体积( m3 )，故△V=V一∑V，又S----浮体水平截面积( m3)；D一浮体直径（m）；h----浮标吃水线离下封头的垂距（m），因为S=πD2 /4，所以h=△V/S(2)截顶圆锥形俘标(介绍另一种求法) 设v为假定浮标全部入水时的排水体积，但实际上，有一部分浮体并没有真正人水，故v-V为浮标剩余体积排水量，则v-V=πh1 /3（a2+ab+b2）式中：a—浮标顶部直径(m )；b一浮标吃水线处直径(m )；c一截顶圆锥体底部直径（m）；H—截顶圆锥体高度(m)；h1—吃水线以上的浮体高度(m )因为h1 =（b-a）H/（c-a），所以v-V=（πHb3 —πHa3 ）/3（c-a）所以，将求得的b 代人h1 =（b-a）H/（c-a），也可以求出浮标吃水线位置。三、浮标的最小储备浮力和最小干舷高度浮标系上锚链后，吃水增加，悬链愈重，浮标吃水愈深，超过一定限度，浮标干舷不足，其浮动