第一节 基本概念
W重力Δ浮力 G重心 B浮心M 稳心
稳心在重心之上 稳定平衡
稳心与重心重合 随遇平衡
稳心在重心之下 不稳定平衡
(稳心越高越好,浮力方向越靠近倾斜一方越好)
M在G之上为正,GM值越大,稳性越好
稳心:船舶正浮的浮力作用线与船舶倾斜浮力作用线的交点
稳性分类
倾斜方式:横稳性 纵稳性
倾角大小:初稳性 大倾角稳性(微倾扩大至10°~15°,大于则为大倾角稳性)
作用力矩:静稳性 动稳性
船舱是否进水:完整稳性 破舱稳性
第二节 船舶初稳性
前提条件:当排水量一定时 船舶的稳心M点为一定点 漂心不变
GM:船舶重心与稳心间的垂直距离,称为初稳性高度
静稳性力矩:取决于重心和稳心的相对位置
船舶的横初稳性方程为:MR=ΔGMsinθ
GM=KM﹣KG
BM:横稳心半径,浮心与稳心间的垂向距离(与排水量成反比,与水线面面积惯矩成正比)
船舶吃水与横稳心高度成反比,与浮心高度成正比
船舶吃水与横稳性关系不能确定
船舶吃水与静稳性力臂GZ关系不能确定
自由液面对GM的影响值与自由液面对其中心轴的面积惯性矩 液舱内液体密度成正比
自由液面对GM的影响值与船舶排水量成反比。
当船舶重量一定时,船舶重心确定,不随船舶倾斜改变
船舶小角度横倾时,稳心点移动幅度很小而可以忽略
船舶大角度横倾时,稳心点位置做曲线运动
在判断船舶稳性时,只看GM,稳心和重心是否改变
船舶稳心高度只跟船舶排水量有关
将舱内货物由二层舱移到底舱,则初稳性高度值增大(相反同理)
轻货下移一定使船舶的GM值增大
加装少量甲板货一定使船舶稳性变小
船舶在大量卸货过程中,若保持重心高度不变,则卸货后的GM比卸货前不确定
第三节船舶大倾角静稳性
船舶大倾角稳性不能用GM作为基本标志来衡量
静稳性力臂GZ可以作为衡量大倾角稳性的基本标志
船舶大倾角横倾时,稳心的轨迹是浮心的渐近线
液舱自由液面对静稳性力臂GZ的影响是使静稳性力臂减小
自由液面对GM的影响值与船舶排水量成反比。
船舶静稳性力臂GZ与船舶排水量的关系不能确定
船舶静稳性力臂GZ先随船舶横倾角的增大而增大,之后,随船舶横倾角的增大而减小
船舶在大角度横倾时,稳心位置作曲线运动
稳性力矩或复原力矩Ms=Δ·GZ
万吨级货轮纵稳心半径多在200m左右
动稳性力矩在数值上等于复原力矩所作的功
船舶横稳性的带大小取决于复原力矩MR的大小
最大静稳性力臂可以方便地在静稳性曲线图中求得
当船舶横倾角小于稳性消失角时,如果此时外力矩消失,船舶将回摇至初始状态
第四节 船舶动稳性
在静稳性曲线图上,静稳性力臂曲线下的面积表示:动稳性力臂
静稳性力矩曲线下的面积表示:动稳性力矩
船舶动稳性的大小可用动稳性力矩来衡量
动稳性力臂与外力矩大小无关
在静稳性曲线图上,横倾力矩做的功表示为一个矩形的面积
船舶动稳性曲线是表示复原力矩所作的功与横倾角的关系曲线
船舶动稳性曲线图的纵坐标为:动稳性力矩动稳性力臂
在静稳性曲线图上,静稳性力矩做功的最大值位于稳性消失角
在静稳性曲线图上,外力矩作功的最大值位于不确定
根据《船舶与海上设施法定检验规则》对船舶完整稳性的要求,无限航区航行的普通货船
在各种装载状态下经自由液面修正的初稳性高度值应不小于0.15 m。
30°或船舶进水角处所对应的复原力臂值应不小于0.20 m。
最大复原力矩所对应的横倾角至少应不小于25°。
根据IMO对船舶完整稳性的要求,在无限航区航行的普通货船,
横倾角在30°~40°(或进水角)之间,静稳性曲线下的面积应不小于0.030 m·rad。
横倾角在0°~40°(或进水角)之间,静稳性曲线下的面积应不小于0.090 m·rad。
横倾角在0°~30°之间,静稳性曲线下的面积应不小于0.055m·rad。
IMO完整稳性建议的天气衡准中面积的右边界对应三个当中的最小值(横倾角50°、进水角和突风风压倾侧力)
IMO完整稳性建议的天气衡准中面积的右边界对应横倾角不大于50°
IMO对普通货船的完整稳性基本要求中规定,Lbp≥24m的船舶应满足规则规定的天气衡准要求。
IMO稳性规则的天气衡准中,突风风压倾侧力臂为定风压倾侧力臂的1.5 倍。
臂曲线与GZ曲线后交点对应角中最小者
根据经验,海上航行的一般干散货船适宜的横摇周期是15s左右
根据《船舶与海上设施法定检验规则》对船舶完整稳性的要求,国内航行的普通货船,在各种装载状态下的稳性衡准数应≥1
甲板货的堆积高度一般不得超过船宽的1/5~1/6
为了满足船舶具有适度的稳性:
对具有三层舱的船舶来说:,对具有二层甲板的船舶来说:
万吨级船舶满载时GM取船宽的4%~5%较适宜。
稳性衡准数是动稳性的指标
根据经验,海上航行的一般货船,其横摇周期一般不应不小于9 s
我国《海船法定检验技术规则》对国内航行船舶完整稳性的基本要求共有4 项,其中极限静倾角不小于25°条属于对大倾角静稳性的要求。
当风压倾侧力矩小于最小倾覆力矩时,稳性衡准数大于1
船舶在配载时经校核发现稳性不足,最好通过垂向移动载荷措施来调整
我国的《法定规则》有基本稳性要求和特殊衡准要求的船舶:散粮船 集装箱船 拖轮
两船具有相同的初稳性高度值,但不一定具有相同的稳性
自由液面对GM影响值与船舶排水量成反比
动稳性曲线的最高点所对应的横倾角为船舶的稳性消失角。
在静稳性曲线图上,静稳性力臂曲线下的面积表示静稳性力矩
静稳性力矩曲线下的面积表示动稳性力矩
船舶干舷的大小,舱内货物的上下移动只改变船舶的初稳性
在静稳性曲线图上,船舶的动稳性表示为曲线下的面积
在静稳性曲线图上最高点所对应的纵坐标是最大静稳性力臂GZ(最大静稳性力矩Ms)。
船舶倾斜试验的目的:测量空船时的重心高度 测量空船时的初稳性高度
倾斜试验时的横倾角一般为2º~4º
船舶稳性衡准数(法定要求K≥1)是指:最小倾覆力矩与风压倾覆力矩的比值
最小倾覆力臂与风压倾覆力臂的比值
中国《法定规则》
初稳性高度GM不小于0.15m
在横倾角≥30º时的静稳性力臂GZ应≥0.2m,若进水角小于30º时,则进水角处的静稳性力臂值应不小于该值。
最大静稳性力臂对应横倾角≥25º,且进水角应不小于最大静稳性力臂对应横倾角。
稳性横准数K不小于1
临界稳性高度是船舶稳性高度的最小值。
船舶横摇周期是指船舶横摇一个全摆程所需的时间(s)。船舶自正浮起横摇至一舷
的倾角称为一个摆幅,4个摆幅称为一个全摆幅。
一般认为船舶自由横摇周期9s≤X≤20s而对于一般货船横摇周期在15~16s左右比较合适。
根据经验对于万吨级货轮满载时,
2层甲板:底舱和二层舱装载量所占全部载货量的比例约为65%:35%
若加装甲板货,则其应占全部货物的10%
3层甲板:底舱,下二层舱,上二层舱的配货比例大体为55%:25%:20%。
船舶重心距基线高度KG与船舶的排水量无确定关系。
静稳性的好坏,由稳性力矩来决定。
悬挂点不变,悬挂重物重量不变,若悬挂长度越长,则对稳性的影响不变。
当排水量(或吃水)一定时,其初稳性M位于中纵剖面上的定点。
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