浮筒的波浪力计算_冯铁城(4)

第3期　　　　　　　　　　　　　　　浮筒的波浪力计算　　　　　　　　　　　　　　　　　39

速度,它的垂直分量和水平分量分别为

Fz=Fx=

õõ

-kz

vsin(kx0)kgFAe-kz

hcos(kx0)kgFAe

(12)

6　计算与试验结果比较

模型试验是在交通大学船池中完成的,交通大学船池长110m,宽6m,水深3m,水池的

一端有冲箱式造波机,可以造出规则波和不规则波,水池的另一端设有消波岸。试验原型为500吨浮筒,模型的比尺是1∶14,主要参数见表1。浮筒模型由铁皮制造,原型和模型之间满足几何相似和重量相似条件。

表1　原型和模型的主要参数

原型

项　　目

数值

重量吃水

146.104.690

单位tm

数值157.800.355

单位kgm

模型

　　试验时把浮筒模型置于船池中间,用三个自由度适航仪把浮筒模型和船池拖车相联,只保留浮筒模型的升沉和进退二个自由度运动。在适航仪上装置应变式测力传感器限制浮筒模型的升沉和进退运动,这样可以分别测量出浮筒模型所遭受的垂直力和水平力。在试验时,根据试验要求造一系列不同的规则波,分别测量浮筒模型的垂直力和水平力。

规则波对浮筒的扰动力是周期性变化的,在一个波浪周期中存在最大值和最小值,我们把峰峰值(最大值和最小值之差)的模型测量结果和理论计算结果进行比较,见表2。模型测量的波浪扰动力已按相似的关系换算到了原型,理论计算是根据本文公式对原型完成的。

表2　模型测量和理论计算结果比较

周期T(s)4.004.304.644.988.12

波长K(m)25.0029.0033.6038.50102.50

波高FW(m)0.680.660.620.580.66

理论值(t)74.5557.2432.1023.7641.85

垂直方向

试验值(t)63.4448.6134.0026.6339.51

理论值(t)27.3320.6722.9620.1411.99

水平方向

试验值(t)29.7319.2019.3824.9914.46

　　从表2看出波浪扰动力的模型测量和理论计算结果基本趋势是一致的,但存在一定的

偏差,这一方面是由于理论推导中引入了一些假定,另一方面与测试设备不够理想有关。