大倾角稳性分解
[工学]货运03+海事第3章保证船舶适度的稳性_OK
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Mw
lw
lw
21
3)动稳性
2）动平衡：
Ah(横倾力矩作功)=AR GZ(m) （复原力矩作功）
2
B
Ah 0 Mh d
1
A
G Z 曲线 l h 曲线
AR 0 M R d
10
θ
20 S
30
θ d 40θ
50 smax
60
70 θ v 80 θ °
静平衡与动平衡
22
最小倾覆力矩
最小倾覆力矩（Mh.min） SOM´E´=SE´F´N´时对应的倾覆力矩（Mh） Mhmin与船舶装载状态有关 比较：θs θsmax θdmax(极限动倾角)
GM。——所核算装载下船舶未经自由液面修正的初稳性高 度(m)。
47
1.航行中的检验方法
• 船舶的《稳性报告书》也提供有横摇周期与GM。 的关系曲线图（横摇曲线)数据表。
48
二、船舶初稳性高度的检验
2.停泊时的检验方法 船舶在停泊时检验初稳性高度的基本原理与船舶倾斜试验的原理相同.设船舶的排水量为Δ ,
37
一、船舶稳性的校核
《法定规则》规定的报告书或手册的主要内容包括
1)船舶主要参数; 2)基本装载情况稳性总结表; 3)主要使用说明; 4)各类基本装载情况稳性计算; 5)液体舱自由液面惯性矩表及对初稳性高度修正的说明, 6)进水点位置和进水角曲线, 7)许用重心高度曲线图或最小许用初稳性高度曲线图。
31
一、《规定规则》的要求
②船舶无初始横倾 • 初始横倾将损失船舶稳性，当船舶初始横倾角较大时，船舶的一项或几项稳性指 标将得不到满足。 • 积载时尽量消除初始横倾，并采取措施防止货物航行中移位。
32
大倾角工作面支架稳定性控制技术探讨
大倾角工作面支架稳定性控制技术探讨大倾角矿井是指采用倾斜角度大于45度的倾斜煤层矿井。
与传统的水平或近似水平的矿井相比，大倾角矿井具有单位采面积提高采煤能力、降低司机工作强度、提高采煤效率等优点。
然而，大倾角矿井采煤难度、采煤压力、瓦斯、尘等危险因素加剧，推进工作面和支架的稳定性是极为重要的。
大倾角工作面的支架是煤矿生产过程中必不可少的设备。
高质量、重量轻、可靠性强的大倾角工作面支架是确保生产能力和安全生产的关键。
因此，如何提高大倾角工作面支架的稳定性成为煤矿生产过程中的研究热点。
本文将就大倾角工作面支架稳定性控制技术探讨如下。
一、设备研究设备研究是大倾角工作面支架稳定性控制技术探讨的一个重要方面。
研究不合适的设备必然会影响支架的稳定性，进而影响生产安全。
为了提高支架的稳定性，现在的支架材料和技术不断被改进。
一种比较新的支架材料是碳纤维板，这种材料具有较高的强度和刚性，并且比传统支架材料轻。
除此之外，高分子材料、陶瓷材料等新材料也被广泛应用于支架生产之中。
这些新材料支架重量比传统支架轻很多，采用了新的支架材料后，支架的强度有所提高，能够很好地承受煤层的压力，进一步保证了支架的稳定性。
二、判断支架破坏的实时监控判断支架破坏的实时监控是大倾角工作面支架稳定性控制技术的另一个重要方面。
这种监控可以在支架失稳之前及时发现支架的破坏，从而及时采取措施，以避免支架破坏带来严重的安全事故。
目前，实时监控技术包括地质雷达、光电测量等。
通过这些技术，可以及时监控支架的位移、变形等情况。
同时，监控系统可以将与支架稳定性相关的数据实时传输给控制中心，以实现对支架的安全控制。
三、支架锚杆的设计和应用支架锚杆的设计和应用也是大倾角工作面支架稳定性控制技术的重要方面。
锚杆的作用是固定支架在煤层中，为支架提供依靠。
因此，选择合适大小和数量的锚杆是确保支架稳定性的关键。
锚杆一般要能承受煤层的水平和竖直压力。
为了满足这种需求，目前使用的锚杆通常采用钢筋混凝土杆或钢材钻孔注浆锚杆等，以提高锚杆的承载能力。
大倾角稳性介绍
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
2 - 17
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
有了上述稳性横截曲线图，可以根据船舶在各种装载情况 下的排水量及其重心高度，按下式（4 一12 ）可很方便 地求出船舶的静稳性曲线图．
2 -4
概述
大倾角时的静稳性臂（见图4 一1 ）只能用下式来表示
或写作
式中，lb——B0R为浮心沿水平横向移动的距离，其数值 完全由排水体积的形状所决定，因此称为形状稳性臂，
lb yB cos zB sin
lg＝B0E-B0Gsinφ，其数值主要由重心位置所决定，因此 称为重量稳性臂。 静稳性臂l随横倾角φ的变化比较复杂，不能用简单的公 式来2表- 5示。
第4章 大倾角稳性
4 一1 概述 4 一2 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 4 一3 船舶静稳性曲线的等排水量计算法 4 一4 上层建筑及自由液面对静稳性曲线的影响 4 一5 静稳性曲线的特征 4 一6 动稳性 4 一7 船舶在各种装载情况下的稳性校核计算 4 一8 极限（许用）重心高度曲线 4 一2 9- 1 船体几何要素等对稳性的影响
2 -7
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
根据合力矩原理，由图4 一4 可以看出：▽φ对于NN 的 体积静矩
船舶浮于倾斜水线NN时浮力作用线至轴线的距离
令
2 -8
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
则式（4 一4 ）为
由式（4 一5）的可见，欲求得了φ的关键在于：必须先
求得人水楔形和出水楔形的体积差δ▽φ=vl 一v2，以及
2 -6
4 一2 船舶静稳性曲线的变排水 量计算法
一、基本原理 如图4 一4 所示，船舶正浮于水线WoLo，吃水为do，排水 体积为▽o，浮心在Bo处，其高度为KBo。当船舶横倾φ角 ，假定倾斜水线为WφLφ，并与 WoLo相交于O 点。V1为入水楔形 的体积，V2为出水楔形的体积， NN 为通过O 点的计算静矩的参考 轴线，c为旋转点O 至中心线的 距离（即偏离值）。水线WφLφ 下的排水体积▽φ必然是
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究1. 引言1.1 研究背景大倾角煤矿是指煤层倾角大于25度的矿井，由于煤层的倾角较大，给矿井设计和支架稳定性带来了很大的挑战。
大倾角工作面支架的稳定性问题一直是矿山工作者关注的焦点。
在大倾角煤矿开采中，支架稳定性的分析和控制措施对矿工的安全和效率具有至关重要的意义。
随着现代矿业技术的发展和煤矿工作面倾角的增加，大倾角工作面支架的稳定性问题愈发突出。
大倾角煤矿工作面支架常常面临较大的顶板破坏风险、支架滚动失稳等问题，给矿工的生命和财产造成严重威胁。
深入研究大倾角工作面支架的稳定性分析及控制措施，对提高矿工的工作安全性和生产效率具有重要意义。
本文旨在通过对大倾角工作面支架的稳定性进行深入分析，并提出有效的控制措施，为大倾角煤矿的安全生产提供技术支持和指导。
1.2 研究目的【研究目的】大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究旨在深入探讨大倾角工作面支架在不同工作条件下的稳定性情况，分析支架在受到不同地质条件和工作参数影响时的稳定性变化规律，从而为有效控制支架的稳定性提供科学依据。
通过研究工作面支架的稳定性分析，可以为提高大倾角工作面的安全性和效率提供技术支持，减少事故发生的风险，保障矿工的人身安全。
通过探讨支架稳定性控制措施，可以为工程技术人员提供一定的参考，指导他们在实际工作中采取有效措施，确保支架在大倾角条件下的稳定性，从而提高采煤效率，降低生产成本，促进矿井安全生产的可持续发展。
【研究目的】是本研究的核心内容，将在后续的正文部分进一步详细讨论。
1.3 研究意义大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究具有重要的意义。
随着煤矿深度的增加和煤层的倾斜角度加剧，大倾角工作面支架稳定性问题日益突出。
研究大倾角工作面支架的稳定性，可以帮助煤矿企业有效地解决工作面的支护难题，提高工作面的安全生产水平。
通过对大倾角工作面支架稳定性的分析和控制，可以有效减少因支架失稳而引发的事故发生，保障煤矿工人的生命安全。
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究
大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究
大倾角工作面是指工作面倾角大于45度的煤矿工作面，由于倾角大、重力承载严重，所以支架的稳定性问题成为大倾角工作面开采中需要解决的关键问题之一。
本文通过对大倾角工作面支架稳定性分析及控制措施的研究，探讨了大倾角工作面支架稳定性分析的方法和控制措施，为大倾角工作面提供了理论依据和技术支持。
针对大倾角工作面支架稳定性分析，本文采用有限元分析方法，对支架在工作面开采过程中的变形和破坏进行了模拟计算。
在建立支架的有限元模型时，考虑了支架的结构特点、地质条件和工作面开采参数等因素的影响，合理地模拟了支架在实际工作面中的受力情况。
通过计算得到的支架的受力和变形数据，可以对支架的稳定性进行评估和分析，为制定合理的支架控制措施提供依据。
针对大倾角工作面支架稳定性的控制措施，本文提出了一系列的技术措施。
首先是加强支架的强度设计，通过提高支架的强度和刚度，增加支架的承载能力，提高支架的抗倾覆能力，从而保证支架的稳定性。
其次是优化支架的布置和设置，通过合理的支架密度和布置方式，减小工作面的倾覆和垮塌风险，保证工作面的稳定开采。
采用预应力技术、搪瓷瓦片等加固措施，进一步提高支架的稳定性和承载能力，同时采用合理的支架移动方式和频率，控制工作面的移动速度，减小支架的变形和破坏风险。
通过大量的实验数据和实地观察，验证了本文提出的支架稳定性分析方法和控制措施的可行性和有效性。
实验结果表明，在合理设置和布置支架的增加支架的强度和刚度，采用加固措施和控制工作面的移动速度，可以有效提高大倾角工作面的支架稳定性，保证工作面的安全开采。
大倾角、大采高条件下支架稳定性探讨
大倾角、大采高条件下支架稳定性探讨[摘要]介绍了大倾角、大采高条件下综采液压支架与围岩关系，给出了大倾角、大采高条件下支架失稳的类型和影响因素，提出了防止大倾角、大采高条件下综采液压支架失稳的措施。
[关键词]大倾角大采高支架与围岩关系稳定性防倒防滑中图分类号：tu998.14 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）10-0301-01引言我国国有重点煤矿厚煤层储量占44%，产量占45%以上，绝大多数高产、高效矿井是在以厚煤层开采为主的生产条件下实现的。
在厚煤层储量中大倾角煤层又占有很大比重，研究大倾角、大采高综采技术对建设高产、高效矿井、减少煤炭损失、减少巷道掘进量、集中生产和提高自动化水平具有积极的作用。
1 大倾角、大采高矿压显现规律和直接顶、基本顶与支架的相互作用论文[1～2]通过砌体梁模型得出了大倾角、大采高开采矿压显现规律和直接顶、基本顶与支架的相互作用。
1.1 大倾角、大采高开采矿压显现规律（1）大倾角厚煤层长壁开采工作面沿走向的矿山压力显现特征，具有初次来压和周期性矿压显现，来压强度大，规律性强。
由于岩层顶板的分层垮落特性，原直接顶岩层垮落后不能充满采空区时，一定厚度的下位老顶岩层将作为规则垮落带来弥补采空区充填的不足，直接顶的厚度增加，但直接与支架作用的仍是完整的直接顶岩石，具有较好的传力效果，因而矿压显现明显增大。
矿压显现呈现“先中部”、“次上部”、“再下部”的基本特征；工作面支架的工作阻力利用率变化幅度大，且呈中部区域高、向两边延伸逐渐降低的趋势，在工作面上部区域，由于支架与围岩接触条件多变支架工作阻力利用率最低；工作面中、上部区域岩层活动剧烈，支架受载状态多变，有时可能出现局部冲击。
（2）大倾角厚煤层煤层走向长壁工作面开采初次来压和周期来压强度取决于顶板岩层中老顶的岩性、厚度、上覆岩层荷载、采高、“结构”极限稳定跨距以及老顶形成的层位等。
与缓倾斜厚煤层开采时相比，在顶板条件相同时，老顶来压的步距较大，持续时间较长，但来压强度较同样岩性及生产技术条件下的缓倾斜厚煤层要小。
第一篇第4章大倾角稳性
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
假定重心S 位置一般取在基线上 ，即KS=0。 倾角间隔一般海船取δφ＝10º，算至φ＝80 º；江船取 δφ＝5 º，算到φ＝40 º～50º，倾斜角度通常取为右倾 。
2 - 21
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
( 3 ）计算复原力臂． 分别计算各倾斜水线下的排水体积▽φ和浮心位置Bφ（yφ， zφ) ，然后按下式计算假定重心高度zs为零的复原力臂 ls；
2 - 16
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
2 - 17
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
有了上述稳性横截曲线图，可以根据船舶在各种装载情况 下的排水量及其重心高度，按下式（4 一12 ）可很方便 地求出船舶的静稳性曲线图．
式中ls可以从稳性横截曲线图上查得。 按式(4一12 ）计算不同横倾角沪时的静稳性臂ls，据此 即可绘制船舶在某一排水量时（即某一装载情况下）的静 稳性曲线。
2 -2
概述
式中l=GZ为重力作用线与浮力作用线之间的垂直距离， 称为复原力臂或静稳性臂。对于一定的船，静稳性臂l 随排水量△ 、重心高度KG及横倾角φ而变。在排水量△ 及重心高度KG一定时，GZ只随φ而变，如图4 一2 所示 。 讨论大倾角稳性的关键是确定复原力矩MR （或复原力臂 l ) ，而求复原力臂的关键是确定船舶在横倾φ后的浮 心位置Bφ( yφ,zφ）。因此计算复原力臂的途径一般是 根据水线WφLφ，计算倾斜后的浮心位置Bφ（yφ, zφ） 或利用重心移动原理计算倾斜后浮心位置的移动距离 B0Bφ。
2 -7
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
根据合力矩原理，由图4 一4 可以看出：▽φ对于NN 的 体积静矩
船舶浮于倾斜水线NN时浮力作用线至轴线的距离
第四章 大倾角稳性
dl B M cos 2 yB sin B M sin 2 z B cos KG cos d 原点处 0， M B0 M 0，z B KB0， 0， 1， B sin cos dl | 0 B0 M 0 KB0 KG GM。 d
dM 1
按
2 l 2
l
dm dx
L
2 l 2
l
l 1 3 1 a cos ddx M 1 l2 a 3 cos ddx 0 2 3 3
1 3 0 3 b cos ddx 2 L '' 1 2 M M 1 M 2 L 0 a 3 b 3 cos ddx 2 3 按照前一章的内容：水线面对NN轴线的面积惯性矩 M2
故M ' 0 OF 0 d 0 KB0 sin C cos
三、楔形（入水、出水）计算
V1 V2
1 2
2 L
L
2
a
0
2
b 2 ddx
V2
1 2
2 l 2
l
0
b 2 ddx
1 的计算
入水楔形取一微体积元d A dV1
Ld BO G cos y B sin (Z B KBO ) cos BO G
dy B dZB dLd BOG sin cos y b cos cos ( Z B KBO ) sin d d d dZ B dy B B M sin B M cos d d
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§4-1
一、概念
概述
研究大倾角稳性问题与小倾角稳性研究的内容相似，研究的 仍然是船舶倾斜后产生复原力矩以阻止其倾覆的能力，而且着重 研究复原力矩随横倾角变化的规律。 为了研究简化： 假设 1、船舶仅受静水力作用。 2、水线面为一水平面。 3、忽略在横倾时由于船体首尾不对称所引起的纵倾影响， 即不考虑它们之间的偶合作用
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L 关键在于
1入水楔形和出水楔形的体积差 3M '
V1 V2 V1 OA V2 OB
1
2入水楔形和出水楔形对NN轴线的静矩M ' '
1
0 OF 数值可以确定OF FO O O d 0 KB0 Sin C CoS
令 V1 V2
M
''
V1 OA V2 OB
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M ' 0 OF l M ' ' M ' 0
对NN的体积静矩M OE V1 OA V2 OB 0 OF
动稳性概念研究（2）
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二、动稳性曲线与静稳性曲线的关系
1、
TR
O
M R d
o
ld ld l d
o
动稳性曲线是静稳性曲线的积分曲线。
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l ls SG sin ls KG KS Sin
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二、合力矩原理
0 V1 V2
l OE
M
V1 OA V2 OB 0 OF 0 V1 V2
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稳性消失角也是表示船舶稳性好坏的标志之一。
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6、静稳性曲线下的面积
倾斜力矩所做的功，倾斜后船舶具有的位能等于静稳
性曲线下的面积，面积越大，船舶稳性越好。
T
M H d 0
0
M R d
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§4-4 上层建筑及自由液面 对静稳性曲线的影响
一、上层建筑对静稳性曲线的影响
上层建筑符合下列要求：
1、结构强度及其水密性符合规范要求。 2、封闭时，有通向机舱、其他工作处所和上一层甲板的内部出 入口 ，水密上层建筑入水后，产生相应的浮力和复原力矩
对NN的面积静矩为m A OP
静稳性曲线下的面积是表示船舶稳性的一个重要标志 。
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二、典型的静稳性曲线
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（a) — 初稳性高较大。最大静稳性臂lmax也不小。稳性消失角达到60~90。
船宽较大，干舷较小的船舶稳性曲线具有这种特征。 但初稳性高GM过大，摇摆剧烈。因此，海船并不理想。 （b）— 初稳性高较小，曲线很快越过在原点处的切线，最大静稳性臂lmax 也 不小，稳性消失角大。 干舷较高的海洋船舶的曲线具有该特征。 （c）— 初稳性高为负值，虽在静水中不会翻掉，但因正浮位置是稳定平衡， 具有永倾角，大倾角稳性较差，一般不充许出现这种情况。
b dx
3
M
''
0
I com d
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四、稳性横截曲线
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§4-3 静稳性曲线的等排水量计算法
一、基本计算公式
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L GZ B0 R B0 E y B cos Z B KB0 Sin B0 GSin
1vy
自由液面对静稳性臂的影响 ix v Sin 必须直接计算 M H l
大倾角倾斜时y不能由y
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结论：自由液面对静稳性曲线是不利的。
注：从0度就开始影响
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30 时l 30
0 0 0
30 l均取l 30
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为研究问题先研究弹簧的伸长问题（力学问题）。
静力作用：平衡状态 动力作用：平衡状态
重力=弹簧拉力 重力所做的功=弹簧的弹性势能。
船舶受静力、动力作用的情况与上述弹簧类似。
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动稳性概念研究 （ 1）
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注：最大静稳性臂lmax和所对应的横倾角φmax是衡量船舶大倾角
稳性的重要指标。
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5、稳性消失角及稳距
在静稳性曲线上的D点，其复原力矩MR=0，对应横倾角为稳性消失
角φ V，OD的距离为稳距，船舶在该段范围内是具有复原力矩的， 当超过φ V ，复原力矩为负，使船舶继续倾斜直至倾覆。
。
设上层建筑入水部分的横剖面面积为A, 面积形心在g处。
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V
'
1
2 1 2
1
Adx
M
2 1 2
m dx
其中l为上层建筑长度
考虑上层建筑以后的浮力作用线到假定重心S的距离为 l s ls C cos d 0 KS Sin
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第四章 大倾角稳性
本章要点
1、静稳性曲线的计算原理和方法。 2、船舶在静力作用下的静稳性问题，动力作用下的 动稳性问题，以及稳性的衡准。 3、船舶在各种装载情况下的稳性。 4、船体几何要素对稳性的影响
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习题
4-5，4-6，4-7
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三、静稳性曲线图
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§4-2 静稳性曲线的变排水量计算法
一、基本原理
ls OE OO ' SQ l CCO d o ks Sin 式中l 浮力 至参考轴线NN的距离
故M ' 0 OF 0 d 0 KB0
Sin C Cos
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三、楔形（入水、出水）计算
V1 V2
1
2 L
L
2 2
a
0
2
b ddx
2
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2、稳定平衡与不稳定平衡
MH为横倾力矩
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结论：上升阶段为稳定平衡阶段；
下降阶段为不稳定平衡阶段。
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3、甲板边缘入水角
在曲线的上升阶段有一个反曲点E，在E点以下的曲线上升较 快，过了E点，曲线上升趋势减慢，E点处的斜率最大。 这一现象是由于水线未淹过甲板边缘之前，形状稳性臂增加 很快，一旦水线淹过甲板边缘，增加的趋势就减缓下来。
2、动稳性臂的物理含义
船舶重心G，浮心 BO ,等体积倾斜角 后浮心在 B ( y B , z B ) , 设 Ld ZB BoG
ZB ZR RB ZR QP FP
ZB BOG cos y sin ( Z B K BO ) cos B
0
0
30 的l按线性变化
0
即：l10
1 3
l 30 ; l 20
2 3
l 30
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§4-5 静稳性曲线的特性
一、静稳性曲线的特征
1、曲线在原点处的曲率为初稳性高；
l y B . cos z B kB0 Sin B0 G.Sin
(2) M 的计算式
''
入水楔形dm dA
2 3
a cos
1 3
a cos d
3
dM 1
按
2 l 2
l
dm dx
2 l 2
l
1 3
a coS ddx M 1 l2
3
l
2
0
1 3
a coS ddx
Ld物理意义是：船舶倾斜后的重心与浮心经置在垂向变化的增量。
dl d
B M cos y B Sin B M Sin z B cos KG cos
2
2
原点处 0， B M B0 M 0，z B KB0，Sin 0， cos 1， dl d | 0 B0 M 0 KB0 KG GM。
舱内的液体重心，随船舶倾斜而移动，形成倾斜力矩 。
船舶正浮时，舱内液体的表面为ab，重心位于g。横倾φ 时，舱
内液体向一侧倾斜，表面CD，重心自g点移到g1，移动的横向距离 为y 。
M H 1vy v 舱内液体体积
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