船舶稳性的研究与应用论文正文

1、船舶稳性的研究与应用摘要 本文通过对船舶稳性定义的解读、通过对简单模型的模拟分析，从科普层面深入解读了稳性的产生机制及其影响因素；通过对船舶行业几百年来的理论研究的梳理、总结，通过对完整稳性与破舱稳性研究的专项论述，从理论层面上深入解读了稳性的各种产生机制及其影响因素；通过对目前国内外相关学者或船舶行业从业人员对船舶稳性认识的误区的概述、整理，从实际运用层面对理论进行验证与修正、对稳性影响因素的认识进行验证与修正；通过对船舶完整稳性与适度稳性的保证的改善措施的研究、总结，从船舶技术条件（理论、设计）方面和操作要素方面（实际操作）对船舶稳性与安全航行方面提供较为成熟的依据。关键词 稳性 完整稳性

2、 破舱稳性 倾覆机理Research and application of ship stabilityAbstract This paper through analysis of simple model, through the interpretation of ship stability definition, from the popular science level of in-depth interpretation of the factors of production mechanism and its influencing stability; the ship

3、industry for hundreds of years the sort of theoretical research, summary, the intact stability and damage stability research of special discusses, theoretically analyzes various stability factors generating mechanism and its influence; through an overview of misunderstanding, both at home and abroad

4、 scholars or ship industry practitioners on the stability of ships know finishing, from the actual application level verification and correction, the theory is to test and verify the stability influence factors through research, understanding; on the ship intact stability and stability to ensure app

5、ropriate improvement measures are summarized, from the ship technical condition (theory, design) aspects and operating factors (practice) provide a more mature according to the ship's stability and safety of navigation. 关键词 关键词 稳性 完整稳性 破舱稳性 稳性衡准 倾覆机Key words Stability The intact stability Damage

6、d stability Overturning mechanism目录引言1第一章 船舶稳性的定义及分析21.1船舶稳性的定义21.2 船舶稳性的分析21.2.1 砖块模型21.2.2 简单船舶模型3第二章 船舶稳性的重要研究理论62.1. 船舶完整稳性的研究62.1.1 船舶在恶劣海况中倾覆的主要模式62.1.2 船舶完整稳性的数值模拟技术82.2破舱稳性研究92.2.1 模型试验92.2.2 数值模拟技术9第三章 船舶稳性认识上的误区113.1 对GM认识的误区113.2 对临界稳性高度值认识的误区133.3 对横摇周期认识的误区13第四章 船舶稳性的改善措施144.1 船舶完整稳性的改善

7、措施144.1.1 初稳性高度144.1.2 关于稳性衡准数154.1.3 增加船宽154.1.4 降低重心高度164.1.5 增大进水角164.2 实际操作中保证船舶适度稳性的措施164.2.1 了解船舶状况及航线情况164.2.2 合理配载174.2.3 合理调整船舶稳性174.2.4 货物紧密堆垛，防止大风浪航行中移位174.2.5 合理平舱174.2.6 尽量减小自由液面影响174.2.7 消除船舶初始横倾184.2.8 航行中做好货物检查和加固184.2.9 改变船舶与波浪的相对位置18结 论19致谢语20参考文献21引言稳性是确保船舶及各种海上浮体安全航行及作业的主要性能指标之一。

8、船舶稳性研究是船舶业中一个非常重要、非常复杂的课题。目前世界各国都制定了相应的规则，作为船舶设计或航行中判断稳性的主要依据。但是，严格地说，鉴于船舶及海上浮体在恶劣的海况下发生大幅度摇荡运动而导致的倾覆现象极为复杂，人们对其倾覆机理的认识有一定的局限性，加上新船型的发展以及新的海损事故发生，提出了许多新的课题。因此几百年来，关于船舶稳性的研究一直是船舶力学研究的热点。但是船舶稳性研究又是相当复杂的，由于实际船舶航行于两种流体之间的界面上，由于船舶稳性涉及环境条件、船舶技术条件和操作要素等许多因素，因此稳性的改善可能又会导致船舶其它性能的恶化。ITTC（国际船模试验池会议）专门成立了稳性专家委员

9、会，组织各国研究人员进行深入研究。国际稳性会议每4年举行一次，及时交流各国关于稳性研究的成果。国内有关的大专院校及科研机构也在不断研究，人们对船舶倾覆机理的认识不断加深，不少成果已在稳性规则的修改中应用。但是，船舶稳性方面的研究至今还没有形成一个理论上成熟的综合考虑船型要素、环境条件和倾覆机理等因素的稳性衡准。因此，船舶稳性研究仍是路漫漫而修远，研究人员仍是任重而道远。本文从船舶稳性的定义及分析、几百年来船舶稳性理论研究的发展历程及几个重要研究、实际运用中对船舶稳性的种种认识误区及船舶稳性的改善措施进行综述与概括。借以对船舶稳性有较为全面而深入的认识，对今后的工作、研究提供帮助。第一章 船舶稳

10、性的定义及分析1.1船舶稳性的定义船舶在外力（如风、浪等）作用下，偏离原平衡位置向一侧倾斜，当外力消失后，船舶能平稳地恢复到原平衡位置的能力，就叫做船舶的稳性（Stability）。稳性是船舶最基本的航行性能之一，它是与船舶安全密切相关的重要性能之一。稳性过大或过小都是会对船舶安全带来不利影响的。船舶稳性过小时，首先不能保证船舶具有抵御风浪的能力，导致船舶翻船；其次，影响船舶正常操纵。船舶在用舵转向或避让来船时，产生较大横倾角。而且，此时船舶横摇周期增大，维持在倾斜状态的时间增长，对主、辅机工作状况带来不利影响。船舶稳性过大时，船舶摇摆剧烈，船员工作生活不适，船用仪器使用不便，船舶结构受力过大

11、，更严重的是货物因剧烈摇摆而移动，从而使船舶出现较大初始横倾。船舶稳性降低，甲板易于上浪，船舶操纵困难，具有倾覆的危险性。1.2 船舶稳性的分析船舶在外力作用下倾斜之后是什么力量又使船舶具有恢复原平衡位置的能力呢？以下模型将对此进行简化分析。 砖块模型用砖块模型对船舶稳性的来源进行初步分析。如图1-1，将一块砖块竖放在水平的桌面上，砖块的重力P的方向是垂直向下的，其作用点在砖块的中心G点上；桌面对砖块产生了一个支持力B，其作用点在砖块与桌面的接触面C上，方向是垂直向上的。（图1-1a所示）这时砖块处于静止的平衡状态。当砖块在外力F作用下而发生向左倾斜时（图1-1b所示），重力P的大小、作用点和

12、方向不变；支持力B的大小和方向也仍然不变，但作用点却移至左角的C1点上。这时P和B两个力虽然大小相等方向相反且平行，但由于它们不在同一条直线上，就与图1-1a情形不同了。此时，P和B两个力使砖块向倾斜的反方向移动直至恢复到原来的平衡状态图1-1a。我们称这对大小相等方向相反互相平行而不作用在同一条直线上的力为“力偶”，称这对力之间的垂直距离d为“力偶矩”（Mq）。力偶中的任意一个力乘以d就等于力偶矩，即Mq=P×d，从而使得物体转动。对于图1-1b来说，Mq的方向与外倾力矩MF的方向相反，所以在外力F消除后，砖块便因Mq的作用而恢复到图1-1a的平衡状态。我们称这一状态为稳定平衡状态

13、。图1-1 砖块模型对于图1-1c，砖块在外力F的继续作用下，向倾斜的一侧继续倾斜，重力P的作用线便随着砖块的倾斜而继续向外移动，当P的作用线移至超过支持力B的作用线时，P和B也会构成一对力偶，产生力偶矩Mq，Mq=P×d。它的方向与外力F产生的倾斜力矩MF的方向相同，所以砖块会倾倒下来。这种状态我们称之为不稳定状态。有此可见，砖块在外力的作用下，倾斜角逐渐增大，砖块便由稳定状态变为不稳定状态直至倾覆。【3】通过对砖块模型的解读，我们很清晰地理解了稳性及倾覆的状态及过程。显然船舶的状态并非如此简单。 简单船舶模型船舶漂浮在水面上时，也有类似于砖块的情况。当船上的各种重量是均匀分布时，

14、那么船体的前后左右的吃水也都相同。船舶处于这样的漂浮状态称为“正浮”。正浮时船舶重力和浮力必定是大小相等、方向相反并且作用在同一条直线上，（如图1-2a）图中P为船上所有物体的重力的合力，其作用点是船舶的重心G，重心的位置通常在船体中央的剖面上。因为船的左右二舷是对称的，装载又都力求两舷均衡，使船不发生横向倾斜。图1-2a中B为浮力，是流体（水）对船体压力的合力，其大小等于船体排开同体积水的重量。它的方向垂直向上，浮力的作用点在浮心C上，浮心C的位置在船舶入水体积的形状中心上，它随船体入水体积的形状不同而不同，又随船舶吃水的不同而不同。当船正浮时，重力和浮力都在船舶的纵中剖面上，而且它们的大小

15、相等方向相反，作用在同一条直线上，这时船便处于正浮的平衡状态。图1-2 简单船舶模型当船舶在倾斜力矩MF的作用下倾斜一个角度时，船舶的入水体积发生了变化，如图1-2b所示。WL为船舶倾斜前的水线，入水体积左右对称，所以浮心C在纵中剖面上。W1L1是倾斜后的水线，入水体积左右不对称，左边减少了W1OW的出水楔形体积，右边增加了LOL1的入水楔形体积，因此右舷的入水体积大于左舷的出水体积，以致使得右舷的浮力也大于左舷的浮力，浮心的位置由C点移至C1点。由于浮心位置的移动，浮力作用线和重力作用线不再同一直线上，便构成了复原力矩Mq，此力矩的方向与倾斜力矩MF的方向相反，所以在外力消除后，船舶在复原力

16、矩的作用下恢复到正浮状态。凡在外力消除后能回复到正浮状态的船舶，称为有稳性的船舶。图1-2b中的M点是船舶正浮时浮力作用线与横倾后的浮力作用线的交点，这个交点成为稳心；稳心M至重心G之间的距离GM称为稳性高度。稳性高度是衡量船舶稳性好坏的重要标准。如果船舶的重心过高，当船舶倾斜一个角度时，稳性力矩Mq的方向和横倾力矩MF的方向相同，这时的Mq不仅不能使船舶恢复到正浮状态，反而加速了船舶的倾覆，如图1-2c所示。这样的船我们便称为没有稳性的船舶，出现这种情况是由于重心G的高度高于稳心M的高度，这样的船是十分危险的，不能航行作业。2通过以上分析讨论，可以看出船舶的重心位置与稳性有十分重要的关系。船

17、舶重心在稳心之下时，一般可称为有稳性的船舶；船舶重心在稳心之上时，称为无稳性的船舶。此外，船舶的稳性是船舶倾斜后浮心的移动，浮力的作用点在浮心之上，船舶的重力的作用点在重心上，它们的作用不在同一条直线上，产生一个恢复力矩的结果。第二章 船舶稳性的重要研究理论理论研究是对实践活动的高度总结与深入归纳，又会为实践的进一步发展提供指导。同样，船舶稳性研究是对人类船舶航行、航海实践活动的经验总结与深层次的研究。了解船舶稳性之理论研究的发展历程及相关理论成果，对我们实践活动甚至进一步的研究都有指导性的作用。对船舶完整稳性及破舱稳性两个方面的研究概况进行综述。从中我们可以全面了了解船舶完整稳性及破舱稳性方

18、面的研究理论及其意义。2.1. 船舶完整稳性的研究完整稳性即船舶未破损状态下的稳性。回顾其研究历史，早期人们集中于船舶各种静稳性参数的研究，如初稳性高度、复原力臂曲线的特征值等；研究方式是通过统计各类海损事故船舶的静稳性参数，提出相应的界限，作为控制船舶稳性的判据，如IMO A167 决议,至今这些判据仍是各种稳性规则的主要内容之一。随着船舶在波浪中运动计算方法及模型试验技术的发展，联系船舶在波浪中运动的动稳性判据也逐步增加到各种稳性规则中，但由于合理动稳性的判据涉及船舶在极值海况中的运动计算,涉及很多非线性问题难于解决，故后期的研究工作主要集中在这个方面。2.1.1 船舶在恶劣海况中倾覆的主

19、要模式早期的研究工作重点放在船舶在横风、横浪中的倾覆模式研究，即假定船舶无航速、处于横浪谐摇状态,同时受横风(定常风及阵风) 作用，通过计算横摇角及风对船舶的作用力来判断船舶能否承受各种海况中风浪的作用。如IMO A. 562 决议中的气象衡准就是采用这种模式制定的。这个衡准已得到广泛的应用，在保证常规船舶完整稳性方面是有效的。但仔细分析，这种衡准还有一定的局限性。通过对一些船舶倾覆事故的分析及关于船舶倾覆事故的模拟试验，发现符合IMO 完整稳性衡准的船舶仍会发生倾覆事故，但不是在横浪中，而是在船舶处于随浪及尾斜浪航行状态。从而提出了关于船舶倾覆模式的研究，并进行了大量的模拟试验及数值计算分析

20、。目前,主要集中在下列三种模式：(1) 静稳性损失静稳性损失指船舶处于波峰状态时的复原力臂减少，常发生于以低遭遇频率航行于随浪及尾斜浪中的船舶。尤其是随浪航行时,船速接近波速，船长接近波长,波峰处于船中时，复原力臂会在一定时间中减少(甚至为负值) ，若受到波浪或其它横向力的作用，会导致船舶倾覆。这种模式已被大家接受，并提出了各种计算复原力臂减少的计算方法，但如何合理应用到稳性规则中，有待进一步探讨。(2) 动稳性损失动稳性损失是指船舶处于极值横摇状态的复原能力减少所产生的动稳性损失。这种模式中倾覆的船舶有下列现象：尾斜浪中大幅度横摇以一定速度航行于尾斜浪中的船舶会有六自由度的耦合运动，其中横摇

21、、纵荡、横荡、首摇会大幅度变化。当船舶剧烈横摇到下风侧时，波峰处于船中，再反向横摇至上风侧时船中处于波谷。由于耦合纵荡运动，使船舶在波峰中的时间大于在波谷中的时间，且导致复原力在一个横摇周期中不对称地减少及恢复,使横摇运动逐渐发展到危险状态，甚至倾覆,一般向下风侧倾覆。参数激励航行于纵向波浪中的船舶，由于波峰和波谷反复通过船舶，在波长接近于船长时，会导致复原力臂值周期性变化，当波峰通过船中时，会引起大幅度横摇运动。横摇常发生于波浪遭遇周期等于船舶自摇周期或2 倍于自摇周期情况。这种参数激励(又称低周谐摇) 现象在尾斜浪航行状态很危险，会导致船舶倾覆。在迎浪航行中亦观察到大幅度横摇现象，这种现象

22、已被模拟试验及数值计算所证实,提出了各种数值计算方法。冲击激励陡的破碎波对船舷的冲击，会影响到船舶动力状态，引起船舶剧烈横摇，甚至吞没船舶，常发生于波浪中航行的小船。这种现象不包括因冲击而产生的甲板室损害及进水的影响。分叉船舶在波浪中的横摇响应，在同一波浪频率下，会从一个小幅度的横摇稳定状态跳跃到另一个大幅度的横摇稳定状态。目前仅局限于规则波研究。经分析,在具有窄谱的不规则波中亦会出现这种情况。转首转首是指波浪中航行的船舶，由于波浪扰动引起的首向角大幅度变化，并转向横浪的现象。如处于骑浪状态的船舶受到横向力作用而突然转向到横浪状态,将是很危险的。(3) 其它上述的倾覆模式中,同时发生甲板上浪。

23、大幅度相对运动及破碎波导致的甲板浸水、液体自由表面效应及水的晃动。大幅度横摇运动及高加速度引起的货物移动，有时是很致命的因素。12.1.2 船舶完整稳性的数值模拟技术上述的船舶倾覆模式大都已被物理模型试验所证实，尤其是近年来进行的摇控自航模在天然风浪中或在试验水池试验，并分析了导致倾覆的各种因素。也有的是在数值模拟计算中发现,再经物模试验证实的。为了系统分析船舶倾覆机理，应用各种数值模拟方法，尤其是涉及倾覆数学模型的非线性处理方面，进行了大量工作。目前采用的计算数学模型大多采用六自由度的船舶运动方程，也有采用四自由度运动方程。方程中除考虑耐波性计算中有关的水动力项及波浪扰动力外，同时考虑操纵、

24、推进、阻力等各种因素，更能完善地进行船舶倾覆过程模拟及分析各种影响倾覆的主要因素。目前采用的数值模拟方法有：(1) 混合时域法该法在水动力系数处理方面，主要采用线性模型，再附加影响研究倾覆必不可少的非线性项。(2) 非线性时域法该法向考虑所有的非线性项方向发展，目前已实际应用的是非线性二维势流理论(不考虑航速) 或高阶势流理论(考虑航速方面) 等。(3) 非线性系统动力学通过求解给定初始条件的非线性方程，直接估算倾覆的临界状态。对于横浪，重点放在混沌关系；对于尾斜浪状态，主要考虑转首现象。(4) 直接概率估算常用的方法有：相平面法，马尔可夫过程理论，用于估算船舶在不规则海浪中的倾覆概率。上述两

25、种非线性时域模拟技术中，利用CFD 模型来估算甲板上浪的动力。42.2破舱稳性研究过去,由于船舶破损后的进水过程及破损船舶在海浪中的倾覆现象极为复杂，难于通过建立合适的数学模型及模型试验来分析，关于破舱稳性的研究很少，只在1960 年SOLAS 公约中提出了剩余稳性标准(GM = 0. 05m) 。但发生导致大量人员生命财产损失的灾难事故后，引起了人们的高度重视,相继提出了基于确定性及概率方法的船舶破舱稳性国际规则。以后又因RO-RO 船的一系列事故，又针对RO-RO 船的甲板上浪问题，提出了新的稳性要求，主要是SO-LAS90 以及Stockholm 条约。这些都是目前船舶设计的主要依据。严

26、格说，这些规则都缺乏相应的理论及试验依据，有一定局限性。为此，近年来进行了大量的模型试验及数值模拟计算工作。52.2.1 模型试验近年来，在SOLAS90 及IMO-14 决议提出模型试验方法以来，国际上进行了大量试验。试验都是针对破损事故船舶进行的。主要研究内容有：破舱船舶的抗倾覆能力，影响舷侧碰撞破损的主要因素，影响破损稳性的内部舱壁结构形式等。对于RO-RO 船进行的重点研究内容是：船舶破损后在海浪中的运动了，甲板上浪的水量、水深及破损位置的相对运动等，以及破损开口形状对进水速率的影响，波浪参数的影响等。其中值得提到的一个重要试验结果是：提出了破舱RO-RO 船甲板上水的临界高度h 与有

27、义波高HS 的关系，又联系干舷提出了h 与HS 的修正关系。h 比例于HS (0. 97 + 0. 46 F) 这个关系式提供了估计随机海浪中破损客滚船倾覆界限的直接方法。62.2.2 数值模拟技术破损船舶的动力性能及进水过程是一个高非线性的变化动力系统，必须使用时域模拟方法。且前面关于破损船舶动力性能的研究包括下列方面：破损船舶动力模型采用非线性的六自由度耐波性模型，能同时考虑漂移以及质量、质心、平均姿态、环境扰动等随时变化的因素。水进入及流出模型应考虑在恶劣海况中多个分舱进水及水的晃动因素，从而能研究对破损残存能力的影响。进水与船舶运动间的相互影响破损后船舶进水及船舶运动是两个密切相关的问

28、题，进水影响运动，运动影响进水，应建立相应的数学模型进行研究。关于进水过程的模拟，目前主要在于破损开口形状的研究分析。进水的影响采用准静态方法，即假定水表面水平，进水的影响取决于进水量的相对大小、内部水深、谐摇、进水与整个船舶动力相互影响产生的附加效应。7第三章 船舶稳性认识上的误区一般水面船舶的稳性主要是指横倾时的稳性。船宽、水线面系数、干舷、重心高度、水面以上的侧面积大小和高度以及船体开口密封性的好坏等，是影响船舶稳性的主要因素。船舶稳性过大时，船舶摇摆剧烈、船员工作生活不适、船用仪器使用不便、船舶结构受力过大，更严重的是货物因剧烈摇摆而移动，从而使船舶出现较大初始横倾。船舶稳性降低，甲板

29、易于上浪，船舶操纵困难，具有倾覆的危险性。船舶稳性过小时，首先不能保证船舶具有抵御风浪的能力，导致船舶翻船；其次，影响船舶正常操纵。船舶在用舵转向或避让来船时，产生较大横倾角。另外，稳性过小时,船舶横摇周期增大，维持在倾斜状态的时间增长，对主、辅机工作状况带来不利影响。过大稳性或过小稳性都是船舶正常营运所不允许的。因而应给出船舶稳性的实用范围，船舶装载后的稳性在该范围内除遭遇特别恶劣天气和海况外，应能满足船舶安全要求。稳性实用范围与船舶大小、船舶类型、装载状况、航行海区和日期等因素有关，难于给出一个确切的稳性范围。而且在船舶稳性校核中，由于各种固有误差和计算误差的影响，使校核结果与稳性实际状况

30、往往难以完全吻合。因此，驾驶人员应利用某些时机，采取一定方法,进行实船的稳性检验及判断，以便能及时发现问题，正确评价本船稳性状态，采取必要措施，确保安全营运。我国海船法定检验技术规则中对无限航区的普通货船作了相应的规定：最大复原力臂不小于0.2m；最大复原力臂出现在30度以后；稳性消失角不小于55度；稳性衡准数不小于1及经自由液面修正后的GM，不小于0.15m（对集装箱船舶为0.3m）。然而，此规定并非金科玉律，而是以一定的假设条件为前提的。目前船上人员对稳性认识的存在种种误区：3.1 对GM认识的误区(1) 误认为GM最低限值的规定是合格稳性的唯一标准认为对于船任何排水量的GM值都以是否大于

31、0.15m为合格标准或再加上若干富余量作为经验值，而疏于查阅本船稳性资料。事实上，初稳值只是表示船舶小角度倾斜时的稳性状况。而船舶更多时候遇到的是大倾角稳性和动稳性。海船稳性规范对稳性的完整要求包括对初稳性要求、大倾角稳性要求和动稳性要求，船舶必须同时满足规范中的各项要求才能说明船舶具有合格的稳性。而GM最低限值只是其中的一项对初稳性要求。(2) 误认为GM值越大越好对于不同的船舶，并非GM值大的就安全、GM值小的就危险。相比于小型船舶，大型船舶的GM值较小但仍然是安全的。对于同一船舶来说，轻载时即使GM值较大仍可能不合格，而在重载时即使GM值相对较小仍可能是合格的。当船舶接近满载时，船舶的G

32、M值可能较小，横摇周期较大，在避让或转向，特别在高速行进时，易产生倾斜，且缓慢恢复到正浮状态，使船舶处于横倾状态下航行，但这并不表示船舶处于不安全状态。此外，GM值也非越大越好。实际情况中，每一船舶都有GM的最高限制。GM值过大，造成船舶的频繁摇摆，导致船舶结构松动，绑扎工具承受过大的应力而可能断裂等危险情况的出现。因此，合适的GM值应在临界稳性值和船舶限定稳性值的范围内较为妥当，当轻载或航程较短气象较好时，GM值适当偏大业是可以接受的。(3) 误认为某一GM值在任何倾角时都能发挥同等的稳性作用其实，只有小角度倾斜时，才能用GM表示船舶稳性的好坏，而且等量的GM在不同倾角时不能产生等量的复原力

33、矩。根据相关分析，在横倾角15。极限静倾角之间，倾角越大，复原力矩也越大；但超过极限静倾角后，倾角越大，反而会产生越小的复原力矩，甚至失去稳性。(4) 误认为GM经验值能始终适用于某船船舶在不同排水量有不同的GM要求。对于不同类型的船也有不同的GM要求。习惯做法中，为保持适当的稳性，可采用经验配货方法，例如以6；3：1（下层舱，二层柜，上甲板）的比例分配货物重量，这个比例值在大多数情况下是适用的。但不能认为这一经验值在任何情况下都是固定的，而应随着船舶具体情况而变化。例如随着排水量变化，当船舶接近空载状态时，底舱的配货重量的比例就应大一些，这样才能保证适度的稳性，若仍按上面的GM值就会造成稳性

34、不够的情况发生。(5) 误认为合适的GM值航行时重要，靠泊作业时不重要船舶航行时受风浪涌流的影响，合适的GM值非常重要，而靠泊作业时也同样重要（船舶在码头作业时翻沉的事件也发生过多起），这对水尺受限港口的大型集装箱船舶尤为明显。停泊时间短，大量的压载水需排/注，岸吊多头作业，特别是压载水排出过早时很容易造成稳性不足，影响装卸货和船舶安全。因此，忽视靠泊作业的稳性是不妥当的。3.2 对临界稳性高度值认识的误区误认为船舶稳性高度大于临界稳性高度值，船舶就一定安全了。其实，船舶在航行中有时会遇到大角度转向或随浪航行或舱内货物发生移动。在这些情况下，稳性仅仅满足规范要求就会显得不够。特别是当装载不当，

35、造成货物横向移动（散粮船除外），使船舶出现初始倾角，当船舶受到使船梯向横倾角同一侧的横倾力矩时，复原力矩作功的角度范围将大大降低，对船舶大倾角，动稳性极为不利。如固体散货船的稳性会丧失，而有关稳性临界值或稳性要求的规定是从大风浪中保证稳性安全出发的，却并未考虑货物的移动（散货或液体货除外），所以不能误认为合格的稳性能消除诸如货物移动这一类的危险。驾驶员应切记，在某排水量下稳性刚达到临界稳性高度的船，不能保证在有货物移动条件下稳性上的安全，应使查得的临界稳性高度值加上适当的富余量（0.2m0.3m）来作为本船稳性要求的一个下限值。3.3 对横摇周期认识的误区误区在于，认为不论什么船舶，1415s

36、为合适的横摇周期。其实，对一般船舶而言，1415s的横摇周期是合适的，但对于大型船舶而言，这也许是不合适的。根据经验公式TQ=fB/GM1/2，假设船宽B为32m，按标准推荐稳性GM：0.812m计算（系数f取0.8），则其摇摆周期为2328s。可见对不同的船舶，其合适的横摇周期是不同的。8第四章 船舶稳性的改善措施船舶稳性的影响因素涉及外界环境条件、船舶技术条件（即船舶设计要素）和实际操作要素等。其中，船舶技术条件与实际操作要素方面的研究较为成熟。以下就这两方面的改善措施进行归纳总结。4.1 船舶完整稳性的改善措施船舶完整稳性是船舶未破损状态下的稳性。所以，就完整稳性的改善措施是在船舶设计或

37、装载前的考虑因素，起到了所谓的“防患于未然”的作用。真对现状进行详细的总结。我国现行规范对稳性的基本要求可以归纳成以下三点：（1）船舶在所核算的各种装载情况下，稳性衡准数K应符合:K=lg/lf1式中: lg最小倾覆力臂，m ；lf风压倾侧力臂，m。（2） 初稳性高度要求,即内河船初稳性高度不得小于0.12m ,海船初稳性高度不得小于0.15m。（3）复原力臂曲线的要求,其具体要求详见相应的规范条文。 以下从五个方面进行改善： 初稳性高度初稳性高度h 是衡量船舶初稳性的主要指标。初稳性和大倾角稳性有一定的联系，初稳性高度h 过小常导致大倾角回复力矩偏低。同时,初稳性高度h 过小的船,在不大的横

38、倾力矩作用下会发生较大的倾斜且回复缓慢, 使人有不安之感。反之，h 值过大，则在遇到风浪时会发生急剧的摇摆，对船舶的操纵性和适航性会带来不利的影响。因此，船舶设计过程中，初稳性高度h 值必须选取在一个合适的上下限范围内，下限是出于安全性、上限是考虑横摇的缓和性。 关于稳性衡准数稳性衡准数K是稳性规范对船舶稳性的重要基本要求之一。K1表示了风压倾侧力臂小于船舶倾斜所必须的最小倾覆力臂(至多是相等)，所以船舶不至于倾覆，因而认为该船具有足够的稳性。那么在具体工作中，遇到K值不理想时，就应该采取措施使lq值加大, lf值减小来加以改善。首先我们来讨论最小倾覆力臂lq。lq值是从静稳性力臂的积分曲线即

39、动稳性曲线图中考虑横摇角、进水角的影响后确定的。求取过程见图4-1所示。图4-1 lq求解静稳性臂l可用下式表达：l=lslg式中: ls形状稳性臂,该值由船的排水体积形状决定；lg重量稳性臂,该值由船的重心高度位置决定。增大lq值，相应地也就是要增大对应横倾角时的静稳性力臂l值。下面讨论增加大静稳性力臂l的措施。 增加船宽从初稳性公式的推导过程可以知道，形状稳性臂在横倾角较小的情况下与船的水线面惯性矩IT、横倾角成正比,与排水体积成反比。在倾斜角度较大时， 排水体积一定的情况下, IT 值大, Ib值也大的关系依然成立。而船宽大者水线面惯性矩也大, 可见, 增加船宽B是改善船舶稳性的一个有效

40、途径，既使得初稳性高h 值有所提高，同时也使得对应角度下的静稳性臂增大。增加船宽B的作用如图4-2所示。值得注意的是，船宽增加后甲板边缘入水角变小，最大静稳性臂对应的横倾角也小。图4-2 增加船宽对稳性曲线的影响 降低重心高度降低重心是提高船舶稳性最有效的措施之一。由于重心降低，重量稳性臂lq 减小,使得静稳性臂增加。常用的措施有：在船底舱内加固定压载、压缩上层甲板室的布置、舱室内装选用轻质材料等等。9 增大进水角船舶的舷侧甲板和上层建筑部位常有多个开口。若这些开口为非水密，并且与主船体内部相连，那么，当船倾斜到水面达到某开口处，水即从该开口处灌入船舱内，稳性规范即认为船舶已丧失稳性。该状态下

41、船舶横倾的角度称为进水角。增大进水角对稳性改善有着积极的影响。增大进水角的具体做法可以有：位置较低处的非水密开口改为水密开口或取消该开口、提高开口高度、开口位置调整等等。4.2 实际操作中保证船舶适度稳性的措施过大稳性或过小稳性都将对船舶安全带来不利影响，因此如何在实际操作中保证船舶的适度稳性也是至关重要的。刘海远认为为了使船舶具有安全而适度的稳性，驾驶人员及相关工作人员应采取以下九个必要的措施。 了解船舶状况及航线情况驾驶人员应对所在船舶的技术状况做认真的分析和研究,从中了解船舶装载或压载的能力、重量分布和相应的稳性状态;熟悉本航线所经海区的自然条件、可能出现的气象现象等,从而确定既安全又适

42、当的稳性值。 合理配载在编制配载图时,根据所确定的适度稳性大小，合理分配各舱配货比例，合理搭配各类货物，制定切实可行的系固方案，以适应船舶稳性需要。为便于在船舶稳性校核前就能有效地控制船舶重心高度，减少或避免船舶装载方案确定后出现稳性校核不适当的情况，驾驶人员应当注意不断总结特定船舶在不同排水量条件下，各层舱或舱面间的合理分配货物重量比例。根据经验统计，对于万吨级船舶满载时，底舱和二层舱装载量所占全部载货量的比例约为65%:35%;若需装载甲板货时(集装箱船除外)，则甲板货重量一般不超过全船载货量的10%，且堆积高度一般不超过船宽的1/61/5，这样，底舱、二层舱、甲板货的配货比例为65%:

43、25%:10%。10 合理调整船舶稳性当船舶装载状况的稳性不能满足最低衡准要求或需将实际装载稳性调至适度值，应予以合理调整。在采取加、排压载水方法时，应注意自由液面对稳性的影响，且加、排压载水后因排水量的变化导致重心高度和稳性高度的变化。11 货物紧密堆垛，防止大风浪航行中移位在货物装载过程中，应加强值班监装，确保舱内货物堆垛紧凑，以防止船舶在大风浪中航行因大幅度摇摆而造成货物移位，严重影响船舶稳性。 合理平舱对于件杂货而言，各舱装载后应保持货物表面基本平整，尤其是因舱口前后两端堆垛困难而将其舱位弃之不用；对于固体散货，根据装货数量和货舱形状确定是否采取分段平舱，无论如何，散货装载完毕时，应保

44、证货面平整，满载舱应尽量将货物充满整个舱容，以减少或防止货物移动，必要时采取止移措施。12 尽量减小自由液面影响船舶在稳性较小的情况下，应通过减小液舱宽度和尽量满舱或空舱等措施减小液体自由液面对稳性的不利影响。 消除船舶初始横倾当船舶重心偏离中纵剖面时，则会出现初始横倾角，它将降低船舶稳性，对船舶安全营运是十分不利的。因此,船舶在航行中，如果由于不可避免的原因而存在初始横倾，应及时予以调整。 航行中做好货物检查和加固船舶在航行中应经常下舱检查货物情况，一旦发现问题及时采取措施，尤其是在大风浪到来之前，应对可能产生移动的货物予以加固，检查货舱的水密情况及甲板货堆装情况。 改变船舶与波浪的相对位置就船舶安全性而言，造成船舶在海上大幅度横摇甚至发生倾覆的危险状态，大致可分为以下几种情况：a. 船舶在横风横浪作用下；b. 船舶受横浪和碎浪的联合作用；c. 船舶在随浪中航行且波峰居中引起稳性损失；d. 船舶在随浪中航行且接近于规则的波峰波谷交替通过船中时，引起的共振而导致横摇不稳定；e. 船