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Mechanical Engineering

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English

플로팅 선박의 안정성

Overview

출처: 알렉산더 S 래트너와 케빈 라오 리 기계 및 원자력 공학부, 펜실베니아 주립 대학, 대학 공원, 펜실베이니아

이 실험의 목적은 부동 선박의 안정성 현상을 입증하는 것입니다 - 일부 외부 힘에 의해 측면에 압연 할 때 자기 권리 기능. 선체 모양과 내부 질량 분포의 신중한 설계로 항해 선박은 낮은 초안 (선체의 침수 깊이)으로 안정적으로 선박 기동성을 향상시키고 항력을 감소시킵니다.

이 실험에서 모델 보트는 먼저 질량 중심(다른 화물 하중을 나타내는)과 롤 각도의 자동 추적을 조정하도록 수정됩니다. 보트는 물 용기에 배치되고 질량 중심의 높이가 다른 각도로 기울어집니다. 일단 출시되면, 보트의 캡싱 (팁 오버) 또는 진동 모션은 디지털 카메라와 비디오 분석 소프트웨어로 추적됩니다. 최대 안정적인 롤 각도 및 진동 빈도에 대한 결과는 이론적 값과 비교됩니다. 안정성 계산은 컴퓨터 지원 설계 환경에서 결정된 보트의 기하학적 및 구조적 특성을 사용하여 수행됩니다.

Procedure

1. 최대 안정성 각도 측정

  1. 작은 모델 보트를 선택합니다. 섹션 3과 4의 분석 복잡성을 줄이기 위해 비교적 간단한 선체 설계를 권장합니다.
  2. 가벼운 밝은 색상의 수직 돛대를 보트에 연결합니다(파란색 권장). 제공된 MATLAB 코드는 이미지에서 밝은 파란색 픽셀을 찾아 비디오의 돛대 위치를 추적합니다. 다른 색상 마스트를 사용하는 경우 이미지 분석 코드를 그에 따라 조정해야 합니다.
  3. 케이블 넥타이를 돛대에 부착하여 무게의 정지 역할을 합니다. 무게(예:커플링 너트)를 돛대에 밀어 놓아 서 멈춥니다.
  4. 배를 더 큰 물 용기에 넣고 정착시키세요(그림 2a). 방에 공기 흐름이 보트를 방해하지 않도록 설정을 배치합니다. 보트 길이를 따라 돛대를 향한 비디오 카메라를 장착합니다. 흰색 배

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Results

총 질량
(m,kg)
질량의 중심
(Hcm,m)
부력의 중심
(,
Equation 8 m)
관성의 순간
(나는zz,kg m2)
0.088
(3.1단계)
0.053

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Application and Summary

이 실험은 부유선박의 안정성 현상과 상대적으로 높은 질량 중심에서도 선박이 어떻게 똑바로 세울 수 있는지를 보여주었습니다. 예를 들어, 대표적인 결과에서,물라인(H수선 ~ 1-2cm) 상공에서 질량중심(Hcm = 5.3cm)을 가진 소형 모델 보트는 ~25° 각도로 기울어진 후 직립 위치로 돌아갈 수 있다. 실험에서, 질량의 다른 수직 중심을 가진 모형 보트에 대해 최대 안정 각도?...

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