基本介紹
- 中文名：復原力矩
- 外文名：restoring moment
- 別名：穩性力矩
- 領域：物理、船舶工程
- 實例：船舶正浮狀態、船舶橫傾
- 成因：重力和浮力的作用點不在同一垂線
簡介,復原力矩隨時間變化闡述,相關概念,船舶動橫傾角,船舶動穩性,船舶靜穩性,初穩性,大傾角穩性,
簡介
船舶在正浮狀態下，重心G與浮心B處於同一鉛垂線上，重力與浮力大小相等、方向相反，當船舶在外力（傾斜力矩）的作用下發生傾斜時，船的重量沒有發生變化，因此重心仍為G點，而雖然浮力大小沒有變化，但由於船舶在水下的形狀發生了變化，因此浮心發生了偏移，這時的重力與浮力不再處於同一直線上，這就形成了一個力偶，即復原力矩，又叫做穩性力矩。
復原力矩隨時間變化闡述
船在波浪中，由於位於波峰或波谷時，表觀重力的大小不一樣，故GM以至復原力矩都隨時同而變動，也就是成為擬調和振動。格里姆(Grim)及凱爾溫(Kerwin)都對此作過論述。根據凱爾溫的結果，波浪中GM的變動最高可達50%，當此變動與船的橫搖固有周期一致時就很危險。
圖1
圖1特別是在斜浪中，由於波浪與船舶相位的關係，水線時時都在改變，故會引起GM變動的現象。渡邊曾研究過伴隨縱搖所產生的橫向不穩定性。山上氏又用此觀點闡明了漁船順波時的傾覆事故。問題仍與上述相同是屬於擬調和振動，但山上氏作了如下易於理解的說明：即如圖1所示，船舶左傾時GM變大，若此時傾斜θ1角，則向相反一邊傾斜時，一直要傾到具有相同的動復原力矩的角度為止，若此時偶然GM減少，則如圖所示將會傾斜到比θ1大得多的θ2角為止。當GM的變動周期與船的橫搖周期一致時，呈最危險的狀態。
相關概念
船舶動橫傾角
船舶在動態偽矩作用下產生的橫傾角。動橫傾角可通過動態力矩和復原力矩在同一橫傾過程中所作的功相等的條件來加以確定。一般利用靜穩性曲線減動穩性曲線的作圖法求得。
船舶動穩性
在動態力矩作用下，計及傾斜角速度的穩性。通常系指橫傾的動穩性。例如，由陣風引起的傾斜力矩即為動態力矩。動穩性以復原力矩所作的功來表示。其值大表示船舶的動穩性好。
船舶靜穩性
在靜態力矩作用下，不計及傾斜角速度的穩性。例如，由定常風或船上重物的移動引起的傾斜力矩即為靜態力矩。靜穩性以復原力矩來表示，其值越大，船舶的靜穩性越好。
初穩性
初穩性又稱小角穩性，是船舶傾斜角小於10~15度時的穩性，通常指橫初穩性。這時，復原力矩和橫傾角可以認為是線性關係，即復原力矩的增長和橫傾角的增加成正比。據此，可以比較容易地解決一系列穩性計算問題。
大傾角穩性
船舶橫傾大於10~15度時的穩性，稱為大傾角穩性。由於大角度橫傾時穩心將隨橫傾角變化，復原力矩和橫傾角成非線性關係，所以大傾角穩性的計算比初穩性複雜。大傾角穩性的變化規律，可用復原力矩與橫傾角的關係曲線表示，這一曲線稱靜穩性曲線。
