[發明專利]一種浩航船舶穩性演示模型及其使用方法

有效

• 申請號: 201510015143.4
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104658369B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 張祖浩
• 申請（專利權）人: 張祖浩
• 主分類號: G09B9/06
• 分類號: G09B9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種浩航船舶穩性演示模型，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)上安裝有第一支座(2)、第二支座(3)和第三支座(10)；所述第一支座(2)和第二支座(3)上貫穿有中心軸(4)；所述中心軸(4)上套裝有模型主體(5)；所述模型主體(5)正面設有面板(6)；所述模型主體(5)反面設有風力模擬器(7)；

所述模型主體(5)內安裝有按一定規律運動的重錘(9)，從而隨著模型的橫傾，便模型產生相應大小的復原力矩，重錘(9)的規律運動需滿足如下條件：

在模型主體內部是必須裝有一定的壓載物的，設壓載物重量為F_壓，其重心對軸a的位矢為主體轉動部重量為F_轉，其重心對軸a的位矢為

設模型橫傾至某位置，此時浮心浮力指針運動軌跡的曲率中心為M，M點對a軸的位矢為G點表示船舶重心位置，G點對a軸的位矢為M點對G點的位矢為則可得表示在此橫傾位置時重錘所處的狀態，設此時重錘運動軌跡的曲率中心為m，m點對軸a的位矢為g點是某任意選定的一個定點，g點對軸a的位矢為m點對g點的位矢為則可得

壓載物重量主體轉動部重量指針重量和重錘重量對模型的總力矩為：

式中是鉛垂向下的單位矢量，中括弧內有前后兩小括弧項，前小括弧項只要適當調整壓載物的重量和重心位置，就可成為零；后小括弧項中，只要適當調整F_錘和的大小和方向，就可滿足下列關系式：

式中P表示船舶排水量，矢量的大小與排水量相等，但方向則是鉛垂向上，故即為船舶的浮力而就是船舶的復原力矩；

由此可知，在模型橫傾的整個過程中，只要重錘(9)的運動時刻都滿足上述關系式A，則模型就會顯現出隨橫傾角而變化的，相應大小的復原力矩；

所述的浩航船舶穩性演示模型可演示下列幾個方面的情景：

(1)初穩性：浮心曲線近似園弧，由此導出穩心高概念及初穩性復原力矩公式；

(2)大角穩性：重力浮力形成復原力矩隨傾角而變化，可作出靜穩性曲線；

(3)側風作用下的靜力橫傾及動力橫傾：可演示靜力橫傾角和動力橫傾角；

(4)移動載荷對穩性的影響：可將面板鐵釘上的砝碼作上下移動或左右移動，來模擬船舶上的載荷移動，按比例算出船舶載荷移動后所引起船舶重心位置的改變，由此相應地將模型上的重力指針從原重心位置移動到模型上新的位置，改變后的重力和浮力在模型上同樣可以演繹出移動載荷后的新的平衡位置、及其新的穩心高、以及復原力矩隨橫傾角而作相應變化的情況來說明移動載荷對初穩性和大角穩性的影響；

(5)負初穩性：若垂直向上移載，致使重心G高度超過了穩心M₀，穩心高就為負，這時模型直立不穩，會立即傾覆或者產生初始橫傾角；此時，若按固有觀念遇到船舶橫傾，就向相反方向橫向移動載荷，則會獲得相反方向的更大橫傾角；而從模型的重心、穩心、浮心的演繹情況就能得到正確的扶正方法，應該是下移載荷以降低重心，使穩心高轉為正值。

2.根據權利要求1所述的浩航船舶穩性演示模型，其特征在于：所述中心軸(4)與模型主體(5)內兩隔板連接處設有滾珠軸承(8)。

3.根據權利要求1或2所述的浩航船舶穩性演示模型，其特征在于：所述風力模擬器(7)以中心軸(4)為圓心安裝在模型主體(5)反面，所述風力模擬器(7)包括線滾輪(11)，所述線滾輪(11)上繞有線，并通過線繞裝于所述第三支座(10)上的滾輪上，所述線的末端連接有砝碼托盤(12)。

4.根據權利要求3所述的浩航船舶穩性演示模型，其特征在于：所述面板(6)上設有若干個鐵釘(13)；所述若干個鐵釘(13)上套有一些砝碼(14)；所述面板(6)上的滑槽中設有浮心浮力指針(15)；所述面板(6)上畫有重心點(16)，穩心點(17)和穩心曲線(18)。