稳性校核要素改善措施

1、船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-251课题三：船舶稳性的分析与计算课题三：船舶稳性的分析与计算 1212、船舶稳性的校核、船舶稳性的校核1313、船体几何要素对稳性的影响、船体几何要素对稳性的影响1414、改善稳性的措施、改善稳性的措施一、知识目标一、知识目标 1 1、掌握稳性衡准数定义式和各项的含义、掌握稳性衡准数定义式和各项的含义 2 2、掌握极限重心高度曲线的概念、掌握极限重心高度曲线的概念 3 3、了解干舷、船宽、横剖面形状、重心高度等对稳性的影响规律、了解干舷、船宽、横剖面形状、重心高度等对稳性的影响规律 4 4、了解改善船舶稳性

2、的措施、了解改善船舶稳性的措施二、能力目标二、能力目标 能用稳性衡准数对船舶进行稳性校核能用稳性衡准数对船舶进行稳性校核 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算2一、稳性校核的力学模型和校核载况一、稳性校核的力学模型和校核载况 1 1、力学模型、力学模型 我国我国海船法定检验技术规则海船法定检验技术规则中规定：假定船舶没有航速，受中规定：假定船舶没有航速，受横浪作用发生共振横摇，当摇至迎风一舷最大摆幅时，受阵风作用而横浪作用发生共振横摇，当摇至迎风一舷最大摆幅时，受阵风作用而不致倾覆。不致倾覆。 这时复原力矩与风倾力矩的方向一致，两个力矩加在

3、一起促使船这时复原力矩与风倾力矩的方向一致，两个力矩加在一起促使船舶倾斜加剧，此时最危险，有关的衡准、规定都以此为前提。舶倾斜加剧，此时最危险，有关的衡准、规定都以此为前提。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算32 2、校核载况、校核载况 一般来说，需要进行校核的载况为：一般来说，需要进行校核的载况为：1 1）满载出港）满载出港2 2）满载到港）满载到港3 3）空载（或加压载）出港）空载（或加压载）出港4 4）空载（或加压载）到港）空载（或加压载）到港 除上述四种典型载况外，如有对稳性更不利的其它情况也应进除上述四种典型载况外，如有对稳性

4、更不利的其它情况也应进行核算，例如航行于冰区的船舶，应考虑船体水以上部分结冰而对稳行核算，例如航行于冰区的船舶，应考虑船体水以上部分结冰而对稳性的影响。性的影响。说明：说明：船的类型不同，所要核算的载况也不同，船的类型不同，所要核算的载况也不同，海船法定检验海船法定检验技术规则技术规则等中对此作出了明确的规定。等中对此作出了明确的规定。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算4二、稳性衡准数二、稳性衡准数 稳性衡准数稳性衡准数K K是对船舶稳性的重要基本要求之一。规则规定：是对船舶稳性的重要基本要求之一。规则规定：船舶在所核算的各种载况下的稳

5、性，应符合下列不等式船舶在所核算的各种载况下的稳性，应符合下列不等式 或或 式中：式中：1 1、M Mq q（或（或 q q ）：最小倾覆力矩（或力臂），表示船舶在最危险）：最小倾覆力矩（或力臂），表示船舶在最危险情况下抵抗外界动力作用的极限能力。情况下抵抗外界动力作用的极限能力。2 2、M Mf f（或（或 f f） ：风压动倾力矩（或力臂），表示船舶在恶劣海：风压动倾力矩（或力臂），表示船舶在恶劣海况下风对船舶的实际动力作用。况下风对船舶的实际动力作用。3 3、K1K1：风倾力矩（或力臂）不大于使船舶倾覆所必须的最小：风倾力矩（或力臂）不大于使船舶倾覆所必须的最小倾覆力矩（或力臂），即船舶

6、所受的实际动力作用不超过船舶的最倾覆力矩（或力臂），即船舶所受的实际动力作用不超过船舶的最大承受能力，所以船舶不至于倾覆，因而认为大承受能力，所以船舶不至于倾覆，因而认为具有足够的稳性具有足够的稳性。1qfMKM1qflKl 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算5三、对静稳性曲线的要求三、对静稳性曲线的要求 规则规定：船舶在各种载况下经过自由液面修正后的初稳性高规则规定：船舶在各种载况下经过自由液面修正后的初稳性高和静稳性曲线应满足下列要求：和静稳性曲线应满足下列要求： 1 1、初稳性高、初稳性高 2 2、最大静稳性臂、最大静稳性臂 3 3

7、、极限静倾角、极限静倾角 4 4、稳性消失角、稳性消失角 等等等等0.15GMmmax0.20ml1max3055v 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算6四、极限重心高度四、极限重心高度 前面讨论了船舶在各种载况下稳性校核计算的基本要点，但船前面讨论了船舶在各种载况下稳性校核计算的基本要点，但船舶在营运中的实际装载情况不可能与计算时的典型情况完全相同，舶在营运中的实际装载情况不可能与计算时的典型情况完全相同，为便于掌握船舶在各种实际载况下的稳性情况，设计者还应提供极为便于掌握船舶在各种实际载况下的稳性情况，设计者还应提供极限重心高度曲线。

8、限重心高度曲线。 1 1、极限重心高度、极限重心高度 极限重心高度是指船舶极限重心高度是指船舶恰能满足恰能满足稳性要求时的重心高度。稳性要求时的重心高度。 船舶在实际营运中的重心高度不可超过此极限值，否则稳性不船舶在实际营运中的重心高度不可超过此极限值，否则稳性不足，航海安全得不到保证。足，航海安全得不到保证。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算7 2 2、极限重心高度曲线、极限重心高度曲线 船舶在各种载况时（即不同排水量时）都有相应的极限重心高船舶在各种载况时（即不同排水量时）都有相应的极限重心高度。将船舶在度。将船舶在不同排水量不同排

9、水量（通常包括该船营运时可能的排水量变化（通常包括该船营运时可能的排水量变化范围）时的范围）时的极限重心高度极限重心高度连成曲线，该曲线线称为连成曲线，该曲线线称为极限重心高度曲极限重心高度曲线线。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算8五、航区划分五、航区划分（课外阅读）（课外阅读） 1 1、海洋航区、海洋航区 1 1）远洋航区远洋航区是指无限航区。是指无限航区。 2 2）近海航区近海航区：指渤海、黄海及东海中距岸不超过：指渤海、黄海及东海中距岸不超过200200海里的海域，台湾海里的海域，台湾海峡，南海中距岸不超过海峡，南海中距岸不超过

10、120120海里（海南岛东海岸及南海岸距岸不超过海里（海南岛东海岸及南海岸距岸不超过5050海海里）的海域。里）的海域。 3 3）沿海航区沿海航区：指比近海航区距岸更近的海区，一般为：指比近海航区距岸更近的海区，一般为10102020海里的海海里的海域。域。 4 4）遮蔽航区遮蔽航区：指沿海航区内遮蔽条件较好、波浪较小，且岛屿与海岸：指沿海航区内遮蔽条件较好、波浪较小，且岛屿与海岸之间距离不超过之间距离不超过1010海里（但台湾海峡沿岸海域内，上述距离减半）的海域。海里（但台湾海峡沿岸海域内，上述距离减半）的海域。 2 2、长江航区、长江航区 1 1）A A级航区级航区：江阴至吴淞口，包括横沙

11、岛以内的水域。：江阴至吴淞口，包括横沙岛以内的水域。 2 2）B B级航区级航区：宜昌到江阴段的水域。：宜昌到江阴段的水域。 3 3）C C级航区级航区：宜昌以上水域。：宜昌以上水域。 另加另加J J级级（急流江段急流江段）：某些水域，依据湍急情况，又划分为急流江段。）：某些水域，依据湍急情况，又划分为急流江段。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算9一、船体几何要素对稳性的影响一、船体几何要素对稳性的影响 1 1、干弦高度对稳性的影响、干弦高度对稳性的影响 当船舶的排水量和重心高度等参数保持不变时，仅增加干弦高度：当船舶的排水量和重心高度

12、等参数保持不变时，仅增加干弦高度： 1 1）初稳性高不变。）初稳性高不变。 2 2）最大静稳性臂增大，且极限静倾角增大，稳性范围增大。）最大静稳性臂增大，且极限静倾角增大，稳性范围增大。 3 3）甲板边缘入水角增大，稳性消失角也相应增大。）甲板边缘入水角增大，稳性消失角也相应增大。 注意：注意：一般来说，干弦不改变初稳性，只对大倾角稳性有影响。一般来说，干弦不改变初稳性，只对大倾角稳性有影响。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算10 2 2、船宽对稳性的影响、船宽对稳性的影响 当船舶的排水量和重心高度等参数保持不变时，仅增加船宽：当船舶的

13、排水量和重心高度等参数保持不变时，仅增加船宽：1 1）初稳性高增大，对初稳性有利。）初稳性高增大，对初稳性有利。2 2）最大静稳性臂增大，稳性范围增大。）最大静稳性臂增大，稳性范围增大。3 3）甲板边缘入水角减小，从而使极限静倾角减小。）甲板边缘入水角减小，从而使极限静倾角减小。 注意：注意：一般来说，船宽对初稳性和大倾角稳性均有影响。一般来说，船宽对初稳性和大倾角稳性均有影响。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算11 3 3、横剖面形状对稳性的影响、横剖面形状对稳性的影响船舶的横剖面形状通常有船舶的横剖面形状通常有V V形形和和U U形

14、形两类。两类。当两船的尺度、排水量和重心高度等参数相同时，当两船的尺度、排水量和重心高度等参数相同时，V V形船的水线面形船的水线面系数（水线面惯性矩）比系数（水线面惯性矩）比U U型船大，所以型船大，所以V V型船初稳性高和回复力臂都型船初稳性高和回复力臂都大于大于U U形船。形船。类似于船宽的影响类似于船宽的影响 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算12二、重心高度对稳性的影响二、重心高度对稳性的影响 如图所示，设船舶重心在如图所示，设船舶重心在G G点时的复原力臂为点时的复原力臂为 。 1 1、若重心垂直上移至处、若重心垂直上移至处G

15、 G1 1，其复原力臂为，其复原力臂为 。 2 2、若重心垂直下移至处、若重心垂直下移至处G G2 2，其复原力臂为，其复原力臂为 。 讨论：讨论：提高重心将使初稳性高、复原力臂和稳距都相应减小。降低提高重心将使初稳性高、复原力臂和稳距都相应减小。降低重心则作用相反。因此，重心则作用相反。因此，重心位置对船舶稳性有重大的影响重心位置对船舶稳性有重大的影响。1sinllGG 2sinllG G 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算13三、自由液面对稳性的影响三、自由液面对稳性的影响 如图当船内液体舱中存在自由液面时，舱内液体将随船的倾斜而移如

16、图当船内液体舱中存在自由液面时，舱内液体将随船的倾斜而移动，对静稳性曲线有一定影响（对初稳性和大倾角稳性均有影响）。动，对静稳性曲线有一定影响（对初稳性和大倾角稳性均有影响）。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算14四、上层建筑对稳性的影响四、上层建筑对稳性的影响 具有具有水密性水密性和和满足强度要求满足强度要求的上层建筑入水后能产生一定的回复力的上层建筑入水后能产生一定的回复力矩。因此，对船舶稳性有一定的影响，矩。因此，对船舶稳性有一定的影响，类似于干弦类似于干弦，只对大倾角稳性，只对大倾角稳性有影响。有影响。 张远双张远双张远双张远双

17、张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算15 改善船舶稳性的措施可从两面入手：改善船舶稳性的措施可从两面入手：提高船舶的最小倾覆力矩提高船舶的最小倾覆力矩（或力臂）（或力臂）；减小船舶所受到的风倾力矩（或力臂）减小船舶所受到的风倾力矩（或力臂）。一、提高船舶的最小倾覆力矩（或力臂）一、提高船舶的最小倾覆力矩（或力臂） 1 1、降低船的重心、降低船的重心在设计时就要高度重视船上各种设备、重物布置的重心高度。在设计时就要高度重视船上各种设备、重物布置的重心高度。在在船的底部加压载物是最常见的一种方法。船的底部加压载物是最常见的一种方法。船舶在使用过程中也常需在船舶在使用过

18、程中也常需在某些空舱灌入压载水以降低重心高度。某些空舱灌入压载水以降低重心高度。2 2、增加干弦、增加干弦这是提高船舶稳性的有效措施之一，某些稳性不足的旧船可将载这是提高船舶稳性的有效措施之一，某些稳性不足的旧船可将载重线降低以增加干弦高度。重线降低以增加干弦高度。 张远双张远双张远双张远双张远双张远双2022-3-25船舶性能计算船舶性能计算船舶性能计算16 3 3、增加船宽、增加船宽这是提高船舶稳性的有效措施之一，有些旧船初稳性不足时，常这是提高船舶稳性的有效措施之一，有些旧船初稳性不足时，常在船的两舷水线附近加装相当厚的在船的两舷水线附近加装相当厚的护木护木和和浮箱浮箱等，或可在舷侧加装一等，或可在舷侧加装一个个凸出体凸出体。4 4、增加水线面系数。、增加水线面系数。它的