穩(wěn)性分類船舶初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本衡準曹傳強課件

穩(wěn)性分類、船舶初穩(wěn)性、船舶穩(wěn)性的基本衡準主講人：曹傳強船舶穩(wěn)性船舶穩(wěn)性stability船舶在外力作用下離開平衡位置而傾斜，外力消除后船舶仍能自行地回復到原來平衡位置的能力。(所有船具有的性能）穩(wěn)性是船舶重要的安全性能，其實質(zhì)就是外力矩與船舶自身復原力矩平衡問題船舶穩(wěn)性船舶穩(wěn)性分類01傾斜狀態(tài)穩(wěn)性transversestability縱穩(wěn)性longitudinalstability02傾斜角度大小初穩(wěn)性initialstability大傾角穩(wěn)性stabilityatlargeangle03傾斜時有無角加速度（力矩性質(zhì)）靜穩(wěn)性staticalstability動穩(wěn)性dynamicalstability04是否破損完整穩(wěn)性Intactstability破艙穩(wěn)性damagedstability初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心船舶在傾斜過程中，浮心B的移動軌跡BBl。船舶傾斜角度小，傾斜前后兩水線面積變化不大，浮心曲線BB1可看作為一段圓弧線浮心曲線初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心初橫穩(wěn)性中，浮心曲線的曲率中心(即圓弧線的圓心)，用符號“M”表示。穩(wěn)心M可看作是船舶小傾角傾斜前后浮力作用線的交點。它是圓弧線的圓心，可以認為是一個固定點，其高度坐標用ZM表示船舶穩(wěn)心Metacenter（橫穩(wěn)心或稱初穩(wěn)心M）初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心浮心曲線半徑，用符號“r”表示(r=Zm-Zb)。r隨吃水的增加逐漸減小穩(wěn)心半徑BM

初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心重力和浮力作用線之間的距離GZ復原力臂（穩(wěn)性力臂）初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心初縱穩(wěn)性中，浮心曲線的曲率中心或船舶傾斜前后的浮力作用線的交點縱穩(wěn)心ML初穩(wěn)性初穩(wěn)性和初穩(wěn)性方程式當船舶受到橫向的風、浪或拖牽力以及貨物橫向移動等作用力時，船舶會發(fā)生橫傾。01外力往往不通過船舶重心，是以力矩的形式作用在船上，這些外力為橫傾力矩，用符號“Mh”表示。02初穩(wěn)性初穩(wěn)性和初穩(wěn)性方程式穩(wěn)心重心浮心受外力傾斜后重力W大小不變（無重物增減）;重心G位置不變-縱坐標改變（傾斜過程中沒有重物移動）;浮力D大小不變（排水量不變）;浮心B的位置改變,由B向傾斜一側(cè)移至B1（排水體積不變化，排水體積形狀改變）初穩(wěn)性初穩(wěn)性和初穩(wěn)性方程式穩(wěn)心高度ZM、浮心高度ZB和穩(wěn)心半徑r都是隨船舶吃水的變化而變化,可分別表示為ZM=f(d)、ZB=f(d)、r=f(d)穩(wěn)心重心浮心初穩(wěn)性初穩(wěn)性高度GM01初穩(wěn)性高度GM：船舶在初穩(wěn)性時，穩(wěn)心M在重心G以上的高度。它是判別初穩(wěn)性的參數(shù)。由吃水和重心高度決定02初穩(wěn)性高度GM=KB（浮心高度Zb浮心距離基線高度）+BM（橫穩(wěn)心半徑r）-KG（重心高度Zg重心距離基線高度）=KM（橫穩(wěn)心距離基線的高度Zm）-KG（重心高度Zg）03GM=KB（Zb）+BM（r）-KG（Zg）=KM（Zm）-KG（Zg）初穩(wěn)性初穩(wěn)性高度GM利用初穩(wěn)性高度GM值可判斷船舶是否具有穩(wěn)性：重心G在穩(wěn)心M之下，GM＞0，船舶具有穩(wěn)性（重心太低，遇大風浪橫搖周期太小）重心G在穩(wěn)心M之上，GM＜0，船舶不具有穩(wěn)性（重心太高，橫搖緩慢）重心G與穩(wěn)心M重合，GM＝0，船舶不具有穩(wěn)性大傾角穩(wěn)性和動穩(wěn)性大傾角穩(wěn)性的基本原理在船舶橫傾角θ＞10°～15°時，船舶水線下的剖面形狀不是圓形，水線面的形狀變化大，浮心B的移動軌跡曲線BB1不是一條圓弧線，浮心曲線曲率中心M不是一個固定點，隨橫傾角θ增大而逐漸地移動。船舶大傾角傾斜時，重力和浮力作用線之間的垂直距離，即復原力臂GZ（重力和浮力作用線之間的距離）隨橫傾角θ變化比較復雜。大傾角穩(wěn)性和動穩(wěn)性大傾角穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心軌跡曲線大傾角穩(wěn)性與初穩(wěn)性的區(qū)別大傾角時，不再等容傾斜，傾斜軸不再過初始漂心F橫穩(wěn)性不再是定點，而隨橫傾角變化而變化大傾角穩(wěn)性用復原力臂GZ衡量穩(wěn)性大小，不能以GM0作為其衡準指標大傾角穩(wěn)性和動穩(wěn)性船舶動穩(wěn)性實船在海上航行時受到的是突然作用的外力矩(例如大風的突然吹襲、海浪的猛烈沖擊)。船舶在這種外力矩作用下將會很快傾斜，而且在傾斜過程中具有一定的角速度、角加速度。大傾角穩(wěn)性和動穩(wěn)性船舶動穩(wěn)性在橫傾角θ＝0～θS之間，外力矩Mh＞復原力矩MS→加速傾斜。當θ＝θS時，Mh＝MS，外力矩不再使船舶傾斜，船舶具有一定的角速度、角加速度，在慣性的作用下船舶將繼續(xù)傾斜。在θ＝θS～θd之間，因MS＞Mh，船舶減速傾斜。當θ＝θd時，角速度等于零，停止傾斜，由于MS＞Mh，船舶開始回搖。船舶左右搖擺，在水的阻尼作用下，擺幅逐漸減小，最后停止在Mh＝MS所對應(yīng)的橫傾角θs處。當外力矩Mh消除后，船在MS作用下回復到原平衡狀態(tài)。大傾角穩(wěn)性和動穩(wěn)性靜穩(wěn)性與動穩(wěn)性區(qū)別

靜穩(wěn)性動穩(wěn)性受力性質(zhì)靜態(tài)外力作用動態(tài)外力作用表征復原力矩MR(力臂GZ)MR所作功AR(力臂ld)平衡條件當MR=Mh時，船舶平衡于靜傾角當AR=Ah時，船舶平衡于動傾角穩(wěn)性的衡準船舶穩(wěn)性的基本衡準初穩(wěn)性高度GM最大復原力臂及其對應(yīng)的橫傾角計及自由液面、舷伸甲板及上層建筑等影響的到達進水角處的復原力臂等衡量船舶穩(wěn)性的主要參數(shù)穩(wěn)性的衡準船舶穩(wěn)性的基本衡準船體幾何形狀一定，結(jié)構(gòu)和水密性符合要求，其穩(wěn)性∝海上風浪大小+船舶吃水+船舶重心高度（裝載狀態(tài)或靜穩(wěn)性曲線形狀和大?。?0船體幾何形狀一定時，衡量船的穩(wěn)性是否足夠的標準是：要求穩(wěn)性衡準數(shù)K＝/Mf≥l，而影響K大小的Mq、Mf，是與船舶裝載狀態(tài)（吃水d和重心高度Zg）及船舶的航區(qū)有關(guān)10復原力臂GZ隨橫傾角θ大小而變→大傾角穩(wěn)性主要看最大復原力臂GZM(lM)、最大復原力臂所對應(yīng)的橫傾角θM和穩(wěn)性消失角θV，三個參數(shù)越大，表示大傾角穩(wěn)性越好對船舶穩(wěn)性的認識穩(wěn)性大小和船舶航行的關(guān)系航行在不同航區(qū)的船舶,對穩(wěn)性要求是不同的,即使在同一航區(qū)航行的船舶,因裝載狀態(tài)不同：普通貨船滿載出港、滿載到港、空載(壓載)出港和空載(壓載)到港,船舶穩(wěn)性也是不同的。對船舶穩(wěn)性的認識穩(wěn)性大小和船舶航行的關(guān)系由于船舶航行中因燃料、淡水等的消耗,船舶吃水和重心位置在不斷地變化,在同一個航次中,船舶在出港、航行途中和到港的整個航行過程中,船舶的穩(wěn)性是不同的。船舶出港時能滿足穩(wěn)性要求,而到港時不一定也能滿足穩(wěn)性要求。素材一45