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1、第一节 稳性的基本概念 一、稳性概述1.2.概念：船舶稳性（Stability）是指船舶受外力作用发生倾斜，当外力消失后能够自行 回复到原来平衡位置的能力。船舶具有稳性的原因1）造成船舶离开原来平衡位置的是倾斜力矩，它产生的原因有：风和浪的作用、 船上货物的移动、旅客集中于一舷、拖船的急牵、火炮的发射以及船舶回转等 其大小取决于这些外界条件。2）使船舶回复到原来平衡位置的是复原力矩，其大小取决于排水量、重心和浮心 的相对位置等因素。M =GZS式中:GZ ：复原力臂，也称稳性力臂，重力和浮力作用线之间的距离船舶是否具有稳性，取决于倾斜后重力和浮力的位置关系，而排水量一定时， 船舶浮心的变化规律
2、是固定的（静水力资料），因此重心的位置是主观因素。3.横稳心（Metacenter）M:船舶微倾前后浮力作用线的交点，其距基线的高度KM可从船舶资料中查取。船舶的平衡状态1）稳定平衡：G在M之下，倾斜后重力和浮力形成稳性力矩。2）不稳定平衡：G在M之上，倾斜后重力和浮力形成倾覆力矩。3）随遇平衡：G与M重合，倾斜后重力和浮力作用在同一垂线上，不产生力矩。 如下图所示4）例如：1）圆锥在桌面上的不同放置方法；2）悬挂的圆盘5. 船舶具有稳性的条件：初始状态为稳定平衡，这只是稳性的第一层含义；仅仅具 有稳性是不够的，还应有足够大的回复能力，使船舶不致倾覆，这是稳性的另一 层含义。6. 稳性大小和船
3、舶航行的关系1） 稳性过大，船舶摇摆剧烈，造成人员不适、航海仪器使用不便、船体结构容易 受损、舱内货物容易移位以致危及船舶安全。2） 稳性过小，船舶抗倾覆能力较差，容易出现较大的倾角，回复缓慢，船舶长时 间斜置于水面，航行不力。二、稳性的分类1. 按船舶倾斜方向分为：横稳性、纵稳性2. 按倾角大小分为：初稳性、大倾角稳性3. 按作用力矩的性质分为：静稳性、动稳性4. 按船舱是否进水分为：完整稳性、破舱稳性三、初稳性1. 初稳性假定条件：1）船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心 F；2）浮心移动轨迹为圆弧段，圆心为定点M（稳心），半径为BM（稳心半径）。2初稳性的基本计算初稳性方程式：皿。=
4、A-GM-sin0RGM = KM - KG第二节 初稳性计算一、初稳性衡准指标GM计算1. GM = KM - KG - GM 0f式中：KM 横稳心距基线高度(m), KM = f(dm);KG船舶重心距基线高度(m)。02. KG 计算0Y P zK G = i i 0式中： PiiZiiA组成船舶总重的第 i 项载荷重量 P载荷的重心距i 基线的高度(m)。Z 确定方法：i1)估算法2) 利用舱容曲线舱合重心距基线高度Z：7 _ P1Z1+P2Z2 円+卩2其中：Z= H.Chi + HqZ?= H2.Ch2 + H + HoChi舱形修正系数, 取 0.50.58B货：P2 重,SF
5、2A货:；Pl 重，SFi，2 kgE：rksiuh二、货物移动对稳性的影响及计算货物移动f排水量(吃水)不变一KM不变一6 GM=-GG 平行力移动原理：P*Z=A *GG011.2.3.P*Zd GM=D货舱装满时，轻、重货等体积对调P-P=PH LP*SF-P*SF=0H H L L三、少量载荷 P 0 且MR = 0所对应的横倾角。smax5. 曲线上反曲点对应角0im 通常为甲板浸水角。6. 静稳性曲线下面积 A02-01表示复原力矩M所作的功A （倾斜后船舶所具有的位能）。RR大倾角静稳性的衡准指标：GZ|0。、0 、0和A。0 =30 Osmax v R三、影响静稳性曲线的因素1
6、. 对于特定船：与KG和A有关。2. 对不同船：与船宽B、干舷FB等因素有关。B增大时,GM和GZ|0。增大，0和0 =30smax0减小。FB增大时,GM不变，但可提高大倾角稳性。v第五节 动稳性曲线、对船舶稳性的要求 一、与静稳性的区别iupMrMh6s和(动倾角)静稳性动稳性受力性质静态外力作用动态外力作用表征复原力矩M （力臂GZ） M = A-GZRRM所作功A （力臂l ） A = A-lRRdRd平衡条件当M - M时，船舶平衡于静倾角Rh当A =A时，船舶平衡于动倾角Rh静倾角e：船舶在静力作用下的最大横倾角。s动倾角e：船舶在动力作用下的最大横倾角。d二、动稳性的衡准指标1.
7、 稳性衡准数 K 的计算” Ml -AK h mm = h mmMl -Aww式中： M 、l 最小倾覆力矩和力臂，即使船舶发生倾覆的最小 动倾外力 hmin hmin矩和力臂；M 、l 风压倾侧力矩和力臂，即设定的恶劣海况下风压对船舶的动 ww倾力矩和力臂。2. M 求法hmin 绘制动稳性曲线 l = f(e)d 利用动稳性曲线是静稳性曲线的面积曲线原理绘制。 在l = f(e)曲线上作两项修正：d横摇角e修正i进水角e修正f按定义在曲线上量取l(M = Al )hmin hmin hminM = A -1 = P - Z - A = f(人)w w w w w式中：P 单位计算风压(t/
8、m2),P=f(航区，Z)；w w wA 船舶横向受风面积(m2), = f(dm)；wAwZ A中心距水线距离(m);wwl 风压倾侧力臂(m),可从船舶资料中的风压倾侧力臂图表中查取。w三、对船舶稳性的要求1. 我国 2004 年法定规则对非遮蔽航区海船的稳性基本要求：经自由液面修正后,船舶在整个航程中必须同时满足五项基本衡准要求：(1) GM 0.15m；(2) GZ|0=3oO 0.20m,当qmax25 , 0 ，当船舶宽深比2.0时，该要求可适当放宽;smaxf(4) 0 v 55 ,99 和 04版法定规则该项要求已被取消。(5) K 1.002. 对国际航线海船的稳性衡准要求我
9、国99法定规则和IMO规定：经自由液面修正后，船舶在整个航程中要求同 时满足：(1) GM 0.15m；(2) 复原力臂曲线在横倾角030。之间所围面积应不小于0.055mrad；(3) 复原力臂曲线在横倾角040或进水角中较小者之间所围面积应不小于0.090m rad；(4) 复原力臂曲线在横倾角 3040或进水角中较小者之间所围面积应不小于0.030m rad；(5) GZ| 0.20m；0=30O(6) 0 30，至少不小于 25smax(7) 满足天气衡准要求。 第六节 稳性校验与调整 一、船舶稳性的校核 船舶每一航段对稳性最不利装载情况下必须满足 经自由液面修正：GM GM + 0.
10、2(m)c未经自由液面修正：GM GM|(m)0 T =9s 二、保证适度稳性的经验方法按合适比例控制各层舱配货重量。例如：二层舱厂非底舱货约占货总重35%杂货船Y(甲板货10%,甲板货货堆高度(1/51/6)B)满载时-底舱货约占货总重65%三、船舶稳性的检验方法g?geWiLiGW| GM-tg01.航行中检验一一实测横摇周期T0T0：船舶横摇一个全摆程(四个摆幅)所需时间(s)。(1)法定规则推荐公式|b2 + 4KG 2 T = 0.58 f 0GMT0式中：B船舶型宽(m)；GM 未经自由液面修正的初稳性高度(m)； 0f 一一系数，由 B/d 查表。m(2)经验公式GM0T0式中： f 一一 横摇周期系数，一般货船 f = 0.730.88。2. 停泊中检验 一一 横向移动或加减载荷 设横向移动p(t),船舶产生横倾角0,则:PY = AGM tg0或：E P YGM =-A tg 0式中：Y P重
