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Stabilité des vaisseaux flottants

Vue d'ensemble

Source : Alexander S Rattner et Kevin Rao Li département de génie mécanique et nucléaire, la Pennsylvania State University, University Park, PA

L’objectif de cette expérience doit démontrer le phénomène de la stabilité des bateaux flottants - la capacité de droit autonome lorsque renversé sur le côté par une force externe. Prudent, conception des formes de coque et de la répartition des masses interne permet aux navires de mer stable avec faibles brouillons (profondeur submergée de coque), améliore la manoeuvrabilité du navire et réduit le faites glisser.

Dans cette expérience, un bateau de modèle sera tout d’abord modifié pour permettre le réglage du son centre de masse (ce qui représente des charges de marchandises différentes) et automatisé de suivi de son angle de roulis. Le bateau sera placé dans un récipient d’eau et incliné à différents angles, avec différentes hauteurs de son centre de masse. Une fois libéré, le chavirement (basculement) ou le mouvement du bateau oscillatoire est suivi avec un appareil photo numérique et le logiciel d’analyse vidéo. Angle de roulis de résultats pour l’écurie maximale et la fréquence d’oscillation est comparée avec les valeurs théoriques. Calculs de stabilité seront effectués à l’aide des propriétés géométriques et structurelles du bateau déterminé dans un environnement de conception assistée par ordinateur.

Procédure

1. mesurer l’angle maximum de stabilité

  1. Sélectionnez un bateau de petit modèle. Une conception de la coque relativement simple est recommandée pour réduire la complexité de l’analyse aux Sections 3 et 4.
  2. Se connecter à un mât vertical léger de vives au bateau (bleu recommandé). Le fourni code MATLAB suit la position du mât dans la vidéo en recherchant des pixels bleus lumineux de l’image. Si un mât de couleur

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Résultats

...
Masse totale
(m, kg)
Centre de masse
(Hcm, m)
Centre de flottabilité
(
Equation 8, m)
Moment d’inertie
(J’aizz, kg m2)
0,088
(Étape 3.1)

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Applications et Résumé

Cette expérience a démontré le phénomène de la stabilité des bateaux flottants et comment les navires peuvent rester debout même avec centres relativement élevée de masse. Par exemple, dans les résultats représentatifs, un modèle petit bateau avec un centre de masse (Hcm = 5,3 cm) bien au-dessus de la ligne de flottaison (Hconduite d’eau ~ 1-2 cm) pourrait revenir à sa position verticale après être incliné à un angle d’environ 25 °. Dans les expériences, l’...

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