浮标性能设计

1、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

2、，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KM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

3、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=D2 /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=h1 /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h

4、1 =（b-a）H/（c-a），所以v-V=（Hb3 Ha3 ）/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，其浮动性能就会明显低降，甚至会造成浮标沉没。故对系链的长度及其链径必须控制，使悬链重量不超过浮标正常浮力的容许范围。为此，每设计一种浮标，都应计算其最小储备浮力和最小干舷高度。即在求出了浮标的吃水线后，应从浮标的储备浮力中减去浮标最大布设水深时所需系链在水中的重量，看浮标是否还有相当的剩余浮力，换言之，是否尚有足够的干舷。浮

5、标留出最小储备浮力的吃水线就是浮标的最大吃水线，该吃水线全浮体上边缘的垂距即其最小干舷高度。浮标最小储备浮力应作为技术数据以体积排水量提供给用户，并建议浮标制造厂在浮体上标出最大吃水线位置，以便使用者正确掌握。浮标最小干舷高度应视浮标规格而不同。除了要看其剩余浮力是否足够外，还应兼顾其视距要求。对直径1.5 2.4m 的罐形浮标，其最小干舷一般可考虑在0.2 0.5 m范围。四、计算程序和方法确信浮标干舷高度符合要求后，就可计算浮标的浮心B、稳心半径B M及稳心距GM。否则，应该修改浮体的尺度。整套浮标的重心G 是根据浮标各部件的重量w1 w2 wn，分别乘以各自的重心至设计基线的垂距离L1L

6、2 Ln，用力矩法（w1 L1 +w2 L2 +wn Ln）/W计算的，它在求浮标吃水线之前进行浮标荷重计算时就可求出。整套浮标的浮心B 是以浮体人水部分及其水下各部件的排水量，分别乘上各部分或部件的浮心至设计基线的垂距，再将上述各乘积之和除以浮标总排水量求得的。它与浮标的吃水线位置有密切关系。稳心半径BM是按BM=I/V计算的。一一”一一 V、一1.由于浮标须有足够的储备浮力_同时又要有一定的视距_故浮标出水部分就得有相当的体积。加上浮标上部有灯架、日标和发光设备等_因此_浮标水上部分会受到一定的风压。浮标受风压后_因有锚链和沉石系旋_只会倾斜_不会漂流。其倾斜角0 _取决于风荷载所产生的力

7、矩万_。、._Mw二艺W口Z=乏WGMsinow(图2 )_又Mw = 尸_lw(图7 )_一1 一一一 二 一二-奋竺 -一门艺WGM式中:p w风压力(N “);lw风压中心C w至浮标摇摆中心( 即浮标系链环的受力点) 的垂距(m )。的。式中:I一浮标吃水线处的截面对其中心线的惯矩(m咯)_亢.岔I =一石了. 00 5d_心浮标吃水线处的直径(m ) ;V浮标的排水体积(m )。由于圆锥形浮标的d 值随浮标吃水线而变化_故必须在算出吃水线的位置后方可计算B 形。稳心距刀形=浮心高K B 十稳心半径刀M、一重心高K O ( 图1 )。l一代认 一4一_ _五、浮标总倾斜角六、浮标自身摇摆七、浮标最大摇摆角0八、浮标系链环的位置及系链后的浮徐吃水线九、浮标性能计算中如何确定布标水深和系链的长度十、浮标的视距 + 。n气艺评计算的它在求浮