波浪激励下红土镍矿运输船舶倾覆机理

选取具有典型流态化货物特征的红土镍矿、高岭土与红砂土进行了临界含水率和流态化试验,测定了其临界含水率;利用激励横摇装置开展了不同激励幅值与频率的激励横摇运动试验,对比了3种不同货物在不同含水率下倾覆力和力矩的时历特性;设计了倾覆机理试验,选择临界含水率红土镍矿作为试验样本,在波浪水槽中造波激励舱段横摇运动,再现了红土镍矿运输船舶的倾覆过程,利用高速摄像机记录了自由液面变化情况,通过图像处理技术对自由液面进行分割,根据自由液面情况分析了红土镍矿运输船舶倾覆过程中舱段的浮心和重心变化。试验结果表明:红土镍矿、红砂土、高岭土的临界含水率分别为33.6%、 22.0%、39.4%;对于具有不同性质的土,在相同激励条件下,晃荡力与力矩呈现出不同的性质;当相位差为90°与270°时,不对称力矩较相位差为0°与180°时增大4.37倍;红土镍矿运输船舶倾覆主要原因为流态化货物晃荡导致横摇力矩增大、动稳性降低而发生倾覆,同时,晃荡力矩与货物性质、激励周期、黏性、激励幅值等多种因素有关。