理论教育 潜体平衡和稳定性分析

潜体平衡和稳定性分析

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:潜体的稳定性是指平衡潜体受某种外力作用发生倾斜后不依靠外力而恢复原来平衡状态的能力。一旦去掉外界干扰,潜体将自动恢复平衡。由此可见,为了保持潜体的稳定,潜体的浮心C必须位于重心D之上。

潜体平衡和稳定性分析

潜体受到两个力的作用:一个是物体本身的重力G,它通过物体的重心,如图2.35所示;一个是浮力F,它通过所排开同体积液体的重心,也就是通过物体本身的几何中心C。

潜体平衡有两个条件:

①重力和浮力大小相等,即G=F。如果G>F,则物体下沉,直到遇有底部的固体边界为止;如果G<F,则物体上浮,最后就变成浮体而不是潜体了。

②重心与浮心要在一条垂直线上。因为重心与浮心如果不在一条垂直线上,就会构成一个力偶,使潜体倾倒。只有重心和浮心在一条垂直线上,才不产生力偶。这时,通过重心与浮心而连成的垂直线称为浮轴。

潜体的稳定性是指平衡潜体受某种外力作用发生倾斜后不依靠外力而恢复原来平衡状态的能力。

图2.35 潜体的平衡(www.daowen.com)

图2.36 潜体的稳定分析

根据重心D与浮心C的相互位置,可以分以下三种情况来讨论潜体稳定性:

①D在C之下,如图2.36(a)所示,潜体如发生倾斜,重力与浮力F形成一个使潜体恢复到原来平衡状态的转动力矩,以反抗使其继续倾斜的趋势。一旦去掉外界干扰,潜体将自动恢复平衡。这种情况称为稳定平衡。

②D在C之上,如图2.36(b)所示,潜体如有倾斜,重力G与浮力F将产生一个使潜体继续翻转的转动力矩,潜体不能恢复平衡位置,这种情况称为不稳定平衡。

③D与C重合,如图2.36(c)所示,潜体处于任何位置都是平衡的,称为随遇平衡。

由此可见,为了保持潜体的稳定,潜体的浮心C必须位于重心D之上。

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