船舶配电板中汇流排动稳定、热稳定计算
船舶运动稳定性的计算与分析
船舶运动稳定性的计算与分析随着航运业的不断发展，船舶在海洋中的运行也越来越多。
但是，船舶在海上航行时，由于海浪的影响，总会产生各种各样的不稳定因素，给船舶运行带来困难和风险。
因此，确保船舶的运动稳定性显得尤为重要。
船舶的运动稳定性就是指在海上航行时，船体保持平衡，避免翻船或侧翻的概率。
要保证船舶的运动稳定性，首先需要进行计算和分析，以确保航行时侧倾角度控制在可接受的范围内。
一、船舶运动稳定性的计算与分析方法1. 船舶稳性计算方法船舶稳性计算是指通过测量、计算和分析船舶稳态和动态数据，得出船舶受到波浪力和风力时的稳态和动态特性。
主要包括稳态、动态稳定性、自由恢复性等。
船舶稳性计算主要通过计算公式和图表进行。
2. 有限元方法有限元方法是一种数学计算方法，它以船舶的结构模型作为基础，对船舶运动的三维模型进行求解，从而得到船舶的运动稳定性。
有限元方法可以考虑到船体柔性变形、复杂海浪和气象特性等，因此可以更加精确地计算船舶的运动稳定性。
3. 模拟计算方法模拟计算方法是指建立船舶运动稳定性的数学模型，通过数字仿真计算，得到船舶在风力和波浪下的受力和运动情况。
模拟计算方法包括动态稳定性分析、湍流流场计算等。
二、船舶运动稳定性的影响因素船舶的运动稳定性不仅受到自身结构的影响，还受到外部因素的影响。
1. 船舶结构因素船体的尺寸、形状、重心位置、装载状态、船尾设计等均会影响船舶的运动稳定性。
在进行船舶结构设计时，需要考虑以上因素对稳定性的影响。
2. 外部气象海况因素外部气象海况因素包括风速、浪高、浪向等。
当气象海况恶劣时，对船舶的稳定性造成的影响较大，因此需要及时掌握并采取相应的预警措施。
3. 航线选择航线上存在的航行条件也会对船舶运动稳定性造成一定的影响，如港口、卡口、水深等，需要在航行前进行详细的规划和考虑。
三、船舶运动稳定性的应对措施1. 船舶结构设计在船舶结构设计时，应根据航行的环境条件，合理选择船舶的尺寸、重心位置等参数，以优化船舶的稳定性。
船舶稳性核算—核算船舶动稳性
2. 最小倾覆力矩的概念
此时所得到的横倾力矩值称为极限横倾力矩。它表示船舶在 动平衡条件下能够承受的 外 加 横倾力矩的极限值。显然，当 船舶实际受到的外力矩大于横倾力矩的极限值时，船舶动平 衡遭到破坏，船舶就会倾覆，故这个横倾力矩的极限值又称 为最小倾覆力矩，即能使船舶倾覆的最小外力矩，以Mhmin表 示。 它是衡量船舶动稳性的重要指标。 最小倾覆力矩所对应的动倾角称为极限动倾角，以θdmax表示。
船舶的动平衡的条件目录 Nhomakorabea01
动稳性的概念
02 船舶运动过程的分析 03 船舶动平衡的条件与判断
1. 动稳性的概念
在稳性的分类中，我们就讲过按外力矩的性质有静稳性和动 稳性之分，而动稳性就是考虑船舶在倾斜过程中有角加速度 和惯性矩的稳性。
2. 船舶运动过程的分析
设船舶受到的合力矩M合=Mh-MR的作用，即合力矩等于外力矩减稳性 力矩。我们将船舶在合力矩作用下的运动情况进行分析，分一下几个阶段：
3. 船舶最小倾覆力矩的意义
从动稳性的要求考虑，保证船舶不至倾覆的条件是外力矩必 须不大于最小倾覆力矩，即Mh≤ Mhmin。
横倾角度θ 0 θS θｄ θS 0
外力矩Mh Ｍｈ Ｍｈ Ｍｈ Ｍｈ Ｍｈ
恢复力矩M ０ Ｍｈ ２Ｍｈ Ｍｈ ０
合力矩M Ｍｈ ０ －Ｍｈ ０ Ｍｈ
角加速度 最大（正） ０ 最大（负） ０ 最大（正）
角速度 ０ 最大 ０ 最大 ０
2. 船舶运动过程的分析
1）θ=0时，外力矩最大，此时船舶的角加速度最大，角速度 为零，船舶向外力矩驱动的方向倾斜； 2 ） 在θ=θS时，外力矩等于稳性力矩，此时船舶的角加速度 为零，角速度最大，船舶继续向倾斜方向倾斜，角速度逐渐 减小； 3 ） 在θ=θd时，外力矩小于稳性力矩，此时船舶的角加速度 最大（负值），角速度为零，船舶向倾斜的反方向倾斜（即 回摇）。 4）再经过θS；再经过0；循环的过程。
项目八--8.2.2船体纵向构件的稳定性计算.
a 2 ( f bet ) (N/mm2 )
任务二
校核船体总纵强度
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
三、组合剖面梁的稳定计算
（1）腹板
100t E 78.4 h
2
(N/mm2 )
（2）面板
E 82.3
100t1 b / 2 1
cr i
②同时参与抵抗总纵弯曲及板架弯曲的构件：
cr 2 i
任务二
校核船体总纵强度
100t cr 76 b
2
(N/mm2 )
（2）横骨架式： 对甲板板：
2 100t s cr 19 1 2 s c 2 2
(N/mm 2 )
任务二
校核船体总纵强度
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
100t cr k 19.6 s
船舶技术设计
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
8.2.2 船体纵向构件的稳定性计算
【任务目标】
1、熟悉板的稳定性计算。
2、熟悉纵骨的稳定性计算。 3、熟悉组合剖面梁的稳定性计算。
4、熟悉甲板板架的稳定性计算。
5、熟悉船体板折减系数的计算。
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
一、板的稳定性计算
（1）纵骨架式的甲板板、外底板：
2
对船底板、内底板：
s2 1 2 c
2
(N/mm 2 )
对舷顶列板：
2 2 s s 100t cr 19.6 1 0.426 0.143 s2 s bs bs 4 2 bs (N/mm 2 )
船舶稳性计算公式
船舶稳性计算公式船舶稳性是指船舶在水中运行时，保持平衡和稳定的能力。
稳定性是船舶设计中非常重要的一个方面，它关系到船舶的安全性和航行性能。
船舶稳性计算公式是用来评估船舶在不同条件下的稳性情况的数学公式，通过这些公式可以计算出船舶在不同条件下的稳性参数，从而为船舶设计和运行提供参考依据。
船舶稳性计算公式的基本原理是基于阿基米德原理和力学平衡原理，通过计算船舶的浮力、重力和倾覆力矩等参数来评估船舶的稳定性。
在船舶设计和运行中，稳性计算公式被广泛应用于评估船舶的稳性情况，为船舶设计师和船舶操作人员提供了重要的参考数据。
船舶稳性计算公式涉及到许多参数，其中包括船舶的尺寸、形状、重心位置、载重情况、浸水线、气压和海况等因素。
根据这些参数，可以得出船舶的稳性曲线、倾覆角、倾覆力矩、倾覆力臂等稳性参数，从而评估船舶在不同条件下的稳定性。
船舶稳性计算公式的具体形式和计算方法根据不同的稳性理论和方法而有所不同。
在船舶设计中，常用的稳性计算方法包括静态稳性计算、动态稳性计算、气动稳性计算和波浪稳性计算等。
每种方法都有相应的计算公式和计算程序，可以用来评估船舶在不同条件下的稳性情况。
静态稳性计算是指在平静水面上，船舶在静止状态下的稳性情况。
常用的静态稳性计算公式包括浮力计算公式、重心位置计算公式、倾覆力矩计算公式等。
通过这些公式可以计算出船舶在不同载重情况下的浮力和重心位置，从而评估船舶的稳定性。
动态稳性计算是指在船舶运行时，船舶在动态条件下的稳性情况。
常用的动态稳性计算公式包括倾覆角计算公式、倾覆力矩计算公式、倾覆力臂计算公式等。
通过这些公式可以评估船舶在不同航行状态下的稳定性，为船舶操作人员提供重要的参考数据。
气动稳性计算是指在强风条件下，船舶在风力作用下的稳性情况。
常用的气动稳性计算公式包括风压力计算公式、风倾覆力矩计算公式等。
通过这些公式可以评估船舶在强风条件下的稳定性，为船舶设计师和船舶操作人员提供重要的参考数据。
船舶稳性
l F
l
l
合力矩定理： F .l
pi l pi
F .l pl p
1） 水平横移载荷
力系平衡方法
方法（一）利用力系平衡原理
求船舶最终的横倾角：
分力：
tg
P y
GM
方法（二）
P
分力移动： l y
合力：
合力移动 GG1
GG1 Py
平行力移动原理：
GG1 tg GM
二、初稳性方程
M s 9.81 GZ 9.81GM sin M s GM sin
GM：初稳性高度
Mh
KN m
t m( 9.81 KN m )
初稳性的衡量标志
Z M MS
——
G
W W1 B K
Z
L1 L
B1 Y
三、GM的计算 GM KM KG 1、KM
§4.1
稳性及其分类
一．稳性的定义 二．稳性分类
一、稳性的定义
定义：船舶受外力作用发生倾斜而不致倾覆，外 力消失后能够自动回到原来平衡位臵的能力。
L1 Mh
Z
M
MS
符号规定：
Z
G W W1 B K
Z
L1 L
θ 与外力矩Mh反向时，MS>0 与外力矩Mh同向时，MS<0
W1
B1 Y
稳性力矩大小： M
⑥
常用式
GMtg pl y GMtg 1
力矩等效原则
l O p m O p
MT
MT pl
Z
P
G M
Z
Mh P
L L0
G
M
船舶电力系统稳定性分析
船舶电力系统稳定性分析摘要：随着市场经济的不断发展，全球化贸易的不断深化，跨区域、跨国家的贸易交往逐渐增加。
在这种形势下，船舶运输以其特有的大容量运载、低成本输送特点，成为跨国贸易的主要交通运输手段。
为了保障海上运输的安全性，在船舶容量日益提升的当前，对其电力系统运行的稳定性进行分析，具有十分重要的意义。
所以，文章简要的介绍了船舶电力系统建模分析的方法，并提出了增强稳定性的几点看法，为相关行业提供借鉴与思路。
关键词：船舶；电力系统；稳定性分析前言现代船舶为了适应巨大的货运需求，因此其载重量与船舶体积都逐渐提升。
而大容量的船舶中，其用电设备设施以及用电量均较大，对船舶的电力系统容量提出了较高的要求。
同时，船舶运行过程中，根据不同情况会接入不同的用电设备，这些设备接入时，会在瞬间产生大量的电流，影响电力系统的稳定工作状态。
所以，只有通过对电力系统稳定性进行分析，才能够保障船舶运行的安全性，优化船舶配电。
1船舶电力系统概述1.1探讨船舶电力系统稳定性的意义各个国家进出口货物的运送途径，通常选择海上运送方式。
这主要是因为海上运送具有费用低廉、运送量大的特点。
而海上运输的媒介就是船舶，在船舶使用过程中，其电力系统的稳定性，直接影响到货物运送的安全与否。
所以对船舶电力系统的稳定性进行分析与探讨，极为重要。
1.2电力系统的结构为了实现船舶电力系统的供应与分配，通常需要由电网、配电装置以及负载共同构成整个系统。
其中，电力的供给由电源装置负责。
在船舶中，电源装置通常以电池组的形式配置，或者采用发电机进行发电供给，而发电主要采用柴油作为原料。
然而，一些形体较大，耗电量较多的船舶，通常会集成两种电源共同进行电能供给。
而电力分配以及电力控制，则由配电装置负责。
首先，需要将用电设备按照用途的不同，采用不同的程序进行分类处理。
然后根据不同类别予以不同级别的电能供应。
从而优化供电分配。
而电力系统中所有的用电设备，都会通过电缆相互连接，连接后的电缆网络就是电网，成为整个电力系统的供电媒介。
船舶运输稳定性计算
采用空载排水量993t的平板驳，计划每次运输4个沉箱，单个沉箱重190t。
则货物重760t、沉箱长宽高为10/3.95/6.4m 船：长宽高为57.5m/15.50m/3.30m；净吨位993t。
沉箱重心（距沉箱底）：G s=（54×10×0.25+136×10×3.45）/(190×10)=2.54m一、动载检验1、装载后受力总和为：G=1753t①沉箱：760t；②船自重：993t；2、自重吃水：a0=1.15m3、平均吃水：a=1753/(57.5×15.5)=1.97m4、惯性矩:I X=(57.5×15.53)/12=17843.57m45、稳心半径：p=I X/G=10.18m6、重心高：h=(760×3.87+993×0.82)/1753=2.14mh-a0/2=1.565m因：p＞h-a0/2则：船舶稳定性满足要求。
二、倾覆性检验船舶装载运输时最大风力不大于六级进行验算，六级时风压按180Pa检算。
1、倾覆力矩①船：干舷高度：3.3-1.97=1.33m受风面积：1.33×57.5=76.475m2风力作用点至水面距离：0.665mM倾1=76.475×0.665×180=9.15kN•m②沉箱受力面积：3.95×4×6.4=101.12m2风力作用点至水面距离：3.2+1.33=4.53mM倾2=101.12×4.53×180=82.45kN•m综上：M倾=M倾1+M倾2=91.6KN•m2、抗倾覆力矩M抗=G×1.63=1753×28.75=50398.75KN•m抗风系数K=M抗/M倾＞1说明在六级风及以下时稳定性没问题。
船舶原理与船舶配积载——船舶稳性
二、自由液面对初稳性高度的影响及计 算
船上各液体舱柜出现不满舱时，船舶 产生横倾，液体就会向船舶倾斜一侧移 动，此时液体表面称为自由液面（Free Surface）：舱内液体的流动，将使液体 的体积形状发生变化，液体的重心向倾 斜一侧移动，降低初稳性高度，影响船 舶安全。
通常自由液面对初稳性高度的影响减少值可从船舶 “稳性报告书”中查得。如无资料，
求载荷的重心距基线的高度具体方法有 下述几种：
1)估算法
将装在同一舱内且积载因数相近、 位置相邻的货物合并起来视为一类货物， 然后分别估算各大类货物的重心距基线 高度。它与货物体积、舱内货堆高度、 货舱结构形式有关，可近似地加以确定。 船舶中部的舱室，货堆的重心可取为0.5 的货堆高度；在船首、船尾等部位的舱 室，货堆的重心高度可取货堆高度的 0.54一0.58。
2）利用舱容曲线图确定载荷重心高度
这种方法比较准确，但需要船舶具 有舱容曲线资料；。舱容曲线是一种船 舶资料（图3-2），每一货舱有一张曲线 图。其下面横坐标为货舱容积，纵坐标 为货堆表面距基线高度，上面横坐标为 容积中心距基线高度。图3-2上有两条曲 线，分别是舱容曲线和容积中心距基线 高度曲线。
3．随遇平衡状态
如图3-lb)所示，横稳心M的位置与船舶重 心点G的位置重合。船舶受倾侧力矩作用离
开平衡位置后，重力作用线与浮力作用线在同 一条垂直线上，重力和浮力不构成力偶矩，复 原力矩MR为零。此时，船舶所处的平衡状态 为随遇平衡状态。
由此可见，处于不稳定平衡状态的船舶， 在倾覆力矩作用下使船舶继续倾斜，最终导致 船舶发生倾覆；处于随遇平衡状态的船舶受外 力矩作用发生倾斜，当外力矩消失后，船舶因 复原力矩为零，不可能回至原平衡位置，且当 较长时间受到外力矩作用时，船舶的横倾角将 在一定范围内不断增大，最终仍有可能导致船 舶倾覆；只有处于稳定平衡状态的船舶，才具 有一定的抵抗外力矩能力，且当外力矩消失后， 在正的复原力矩作用下，使其自动回到原来的 平衡位置。因此，要保证船舶的安全，使船舶 具有一定的抵御风浪的能力，必须使船舶处于 稳定平衡状态，即保证船舶具有一定的稳性。
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1.1 AC380V 主汇流排的选择
AC380V 主汇流排型号选择为TMY-20mm ×3mm 。
1.2 AC380V 主汇流排长期发热允许电流选择
AC380V 主汇流排母线按长期发热允许电流选择，AC380V 主汇流排最大长期持续工作电流为115.5A 。
根据环境条件对导体额定值进行修正：环境温度影响散热条件， 40℃时的修正系数)K 0a1a1θθθθ--=，其中 a1θ为长期发热允许温度， θ为实际环境温度，裸导体的0θ=25℃，因此816.0)25704070)K 0a1a1=--=--=θθθθ ；
TMY-20mm ×3mm 规格汇流排的载流量Ia 为250A ，因此经过修正后主汇流排长期允许电流值：
Ia1=K ×Ia=0.816×250=204A ＞115.5A
因此，选择20mm ×3mm 规格铜排满足载流量的要求。
1.3 AC380V 主汇流排校验热稳定
根据CCS 钢制海船入级规范，第3.3.3.1条可知，汇流排的最大允许温升为45K （环境空气温度为45℃时）；
依据《GB 7251.1-2013 低压成套开关设备和控制设备》附录B 可知，短路电流引起热应力的情况下，保护导体截面积计算公式如下：
其中Sp 为导体的截面积，单位mm ²；
I 在阻抗可忽略的条件下，流过电器的故障电流值或短路电流值（方均根值），单位A ；
t 保护分断时间，单位s ；
依据《GB 50054-2011 低压配电设计规范》可知
)1(I )
20(20i
i f e n Q k θβθθρβ+-++= 其中e Q 为导体在20℃时的体积热容量，单位为[J/(℃·mm3)]；
β导体在0℃电阻率温度系数的倒数，单位为℃；
20ρ为导体在20℃的电阻率，单位为(Ω·mm)； i θ为导体初始温度，单位为℃；
f θ为导体最终温度，单位为℃。
其中i θ取90℃，f θ取300℃，β=234.5℃，e Q =3.45×10-3 J/(℃·mm2)，20ρ=17.241×10-6(Ω·m)
依据《GB 7251.1-2013 低压成套开关设备和控制设备》附录B 可知，短路电流引起热应力的情况下，能承载0.2~5s 热应力的保护导体截面积计算公式
，
其中，S 为导体的截面积，单位mm ²；
I--在阻抗可忽略的条件下，流过导体的故障电流值或短路电流值
（方均根值），单位A ；
t--保护分断时间，单位s ；
AC380V 主汇流排，在2.3kA 短时耐受电流下，如果持续时间1S （实际10ms ）的情况下，其中K 值取为159.6，计算得Sp=14.4，因此Sp ＜60，热应力符合设计要求。
1.4 AC380V 主汇流排校验动稳定
三相导体短路时最大电动力，是作用于三相短路时的中间一相导体上，数值为：（其中 ） 单位长度相间导体所受的相间电动力： 母线受到的最大弯矩： 母线受到的最大相间计算应力：
其中：L:同相上相邻两个绝缘子的中心距离(m)；（实测380mm ）；
a：相邻相间距(m)；（实测60mm）；
：短路电流在T/2周期冲击电流(A)；
短路电流在T/2周期分量有效值(A)；
：导体对垂直于作用力方向轴的抗弯截面系数；
于是，最大电动力：
单位长度所受的相间电动力：
母线受到的最大弯矩：
抗弯截面系数：
母线受到的最大相间计算应力：
查资料可知，导体材料硬铜的最大允许应力，硬铜，母线受到的最大相间计算应力＜；
由以上可知，该系统中的导体是动稳定的。