JoVE Science Education

Mechanical Engineering

需要订阅 JoVE 才能查看此.

live

Speed

×

MEDIA_ELEMENT_ERROR: Format error

浮动容器的稳定性

Overview

资料来源: 亚历山大的贾斯汀和凯文饶李大学机械和核工程系, 宾夕法尼亚州立大学, 学院公园, 宾夕法尼亚州

本实验的目的是为了证明浮动船的稳定性现象--当某种外力将其滚向一侧时, 它们的自向右的能力。船体形状和内部质量分布的仔细设计, 使海船能够稳定的低吃水 (沉深船体), 提高船只的机动性和减少阻力。

在这个实验中, 模型船将首先被修改, 以使其重心的调整 (代表不同的货物负荷) 和自动跟踪其轧辊角度。船将被放置在一个容器的水, 并向不同的角度倾斜, 其质心的高度不等。一旦释放, 倾覆 (翻倒) 或摆动的船将被跟踪与数码相机和视频分析软件。结果将与理论值进行比较, 得到最大稳定辊角和振荡频率。稳定性计算将使用在计算机辅助设计环境中确定的船的几何和结构特性进行。

Procedure

1. 测量最大稳定角

  1. 选择小型船模。建议使用相对简单的船体设计来减少3和4节中的分析复杂性。
  2. 将轻质明亮的垂直桅杆连接到船上 (推荐使用蓝色)。提供的MATLAB 代码通过在图像中寻找明亮的蓝色像素来跟踪在视频中的桅杆位置。如果使用不同的颜色桅杆, 图像分析代码将必须相应地进行调整。
  3. 紧贴在桅杆上系上一根缆绳, 作为重物的停止。将重量 (例如, 如, 耦合螺母) 滑动到桅杆上, 使其停留在停止上。
  4. 把船放在一个较大的水容器里, 让它沉淀 (图 2a)。放置设置, 使房间内的气流不会扰乱船。在船的长度沿线安装一个摄像头, 面对桅杆。建议使用白色背景。
  5. 收集在休息的船的参考视频, 并使用提供的 MATLAB 功能 (

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

总质量
(m, 千克)
质心
(Hcm, m)
浮力中心
(
Equation 8, m)
惯性矩
(Izz, 千克 m2)
0.088
(步骤 3.1)
0.053
(步骤 3.2)

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

实验证明了浮船的稳定性和船舶在质量相对较高的情况下能保持直立的现象。例如, 在代表性结果, 一个小式样小船以质量的中心 (Hcm = 5.3 cm) 井在水线之上 (h水线~ 1-2 cm) 可能回到它的直立位置, 在被倾斜到 a °角度之后。在实验中, 测量了不同垂直质心的船模的最大稳定角。并对质心高度对振荡频率的影响进行了评价。这两种测量方法都与 CAD 封装中的几何参数所得的?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

我们使用 cookie 来增强您在我们网站上的体验。

继续使用我们的网站或单击“继续”,即表示您同意接受我们的 cookie。