稳性分类船舶初稳性船舶稳性的基本衡准曹传强课件

稳性分类、船舶初稳性、船舶稳性的基本衡准主讲人：曹传强船舶稳性船舶稳性stability船舶在外力作用下离开平衡位置而倾斜，外力消除后船舶仍能自行地回复到原来平衡位置的能力。(所有船具有的性能）稳性是船舶重要的安全性能，其实质就是外力矩与船舶自身复原力矩平衡问题船舶稳性船舶稳性分类01倾斜状态稳性transversestability纵稳性longitudinalstability02倾斜角度大小初稳性initialstability大倾角稳性stabilityatlargeangle03倾斜时有无角加速度（力矩性质）静稳性staticalstability动稳性dynamicalstability04是否破损完整稳性Intactstability破舱稳性damagedstability初稳性船舶稳性的基本原理稳心重心浮心船舶在倾斜过程中，浮心B的移动轨迹BBl。船舶倾斜角度小，倾斜前后两水线面积变化不大，浮心曲线BB1可看作为一段圆弧线浮心曲线初稳性船舶稳性的基本原理稳心重心浮心初横稳性中，浮心曲线的曲率中心(即圆弧线的圆心)，用符号“M”表示。稳心M可看作是船舶小倾角倾斜前后浮力作用线的交点。它是圆弧线的圆心，可以认为是一个固定点，其高度坐标用ZM表示船舶稳心Metacenter（横稳心或称初稳心M）初稳性船舶稳性的基本原理稳心重心浮心浮心曲线半径，用符号“r”表示(r=Zm-Zb)。r随吃水的增加逐渐减小稳心半径BM

初稳性船舶稳性的基本原理稳心重心浮心重力和浮力作用线之间的距离GZ复原力臂（稳性力臂）初稳性船舶稳性的基本原理稳心重心浮心初纵稳性中，浮心曲线的曲率中心或船舶倾斜前后的浮力作用线的交点纵稳心ML初稳性初稳性和初稳性方程式当船舶受到横向的风、浪或拖牵力以及货物横向移动等作用力时，船舶会发生横倾。01外力往往不通过船舶重心，是以力矩的形式作用在船上，这些外力为横倾力矩，用符号“Mh”表示。02初稳性初稳性和初稳性方程式稳心重心浮心受外力倾斜后重力W大小不变（无重物增减）;重心G位置不变-纵坐标改变（倾斜过程中没有重物移动）;浮力D大小不变（排水量不变）;浮心B的位置改变,由B向倾斜一侧移至B1（排水体积不变化，排水体积形状改变）初稳性初稳性和初稳性方程式稳心高度ZM、浮心高度ZB和稳心半径r都是随船舶吃水的变化而变化,可分别表示为ZM=f(d)、ZB=f(d)、r=f(d)稳心重心浮心初稳性初稳性高度GM01初稳性高度GM：船舶在初稳性时，稳心M在重心G以上的高度。它是判别初稳性的参数。由吃水和重心高度决定02初稳性高度GM=KB（浮心高度Zb浮心距离基线高度）+BM（横稳心半径r）-KG（重心高度Zg重心距离基线高度）=KM（横稳心距离基线的高度Zm）-KG（重心高度Zg）03GM=KB（Zb）+BM（r）-KG（Zg）=KM（Zm）-KG（Zg）初稳性初稳性高度GM利用初稳性高度GM值可判断船舶是否具有稳性：重心G在稳心M之下，GM＞0，船舶具有稳性（重心太低，遇大风浪横摇周期太小）重心G在稳心M之上，GM＜0，船舶不具有稳性（重心太高，横摇缓慢）重心G与稳心M重合，GM＝0，船舶不具有稳性大倾角稳性和动稳性大倾角稳性的基本原理在船舶横倾角θ＞10°～15°时，船舶水线下的剖面形状不是圆形，水线面的形状变化大，浮心B的移动轨迹曲线BB1不是一条圆弧线，浮心曲线曲率中心M不是一个固定点，随横倾角θ增大而逐渐地移动。船舶大倾角倾斜时，重力和浮力作用线之间的垂直距离，即复原力臂GZ（重力和浮力作用线之间的距离）随横倾角θ变化比较复杂。大倾角稳性和动稳性大倾角稳性的基本原理稳心轨迹曲线大倾角稳性与初稳性的区别大倾角时，不再等容倾斜，倾斜轴不再过初始漂心F横稳性不再是定点，而随横倾角变化而变化大倾角稳性用复原力臂GZ衡量稳性大小，不能以GM0作为其衡准指标大倾角稳性和动稳性船舶动稳性实船在海上航行时受到的是突然作用的外力矩(例如大风的突然吹袭、海浪的猛烈冲击)。船舶在这种外力矩作用下将会很快倾斜，而且在倾斜过程中具有一定的角速度、角加速度。大倾角稳性和动稳性船舶动稳性在横倾角θ＝0～θS之间，外力矩Mh＞复原力矩MS→加速倾斜。当θ＝θS时，Mh＝MS，外力矩不再使船舶倾斜，船舶具有一定的角速度、角加速度，在惯性的作用下船舶将继续倾斜。在θ＝θS～θd之间，因MS＞Mh，船舶减速倾斜。当θ＝θd时，角速度等于零，停止倾斜，由于MS＞Mh，船舶开始回摇。船舶左右摇摆，在水的阻尼作用下，摆幅逐渐减小，最后停止在Mh＝MS所对应的横倾角θs处。当外力矩Mh消除后，船在MS作用下回复到原平衡状态。大倾角稳性和动稳性静稳性与动稳性区别

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MR(力臂GZ)MR所作功AR(力臂ld)平衡条件当MR=Mh时，船舶平衡于静倾角当AR=Ah时，船舶平衡于动倾角稳性的衡准船舶稳性的基本衡准初稳性高度GM最大复原力臂及其对应的横倾角计及自由液面、舷伸甲板及上层建筑等影响的到达进水角处的复原力臂等衡量船舶稳性的主要参数稳性的衡准船舶稳性的基本衡准船体几何形状一定，结构和水密性符合要求，其稳性∝海上风浪大小+船舶吃水+船舶重心高度（装载状态或静稳性曲线形状和大小）10船体几何形状一定时，衡量船的稳性是否足够的标准是：要求稳性衡准数K＝/Mf≥l，而影响K大小的Mq、Mf，是与船舶装载状态（吃水d和重心高度Zg）及船舶的航区有关10复原力臂GZ随横倾角θ大小而变→大倾角稳性主要看最大复原力臂GZM(lM)、最大复原力臂所对应的横倾角θM和稳性消失角θV，三个参数越大，表示大倾角稳性越好对船舶稳性的认识稳性大小和船舶航行的关系航行在不同航区的船舶,对稳性要求是不同的,即使在同一航区航行的船舶,因装载状态不同：普通货船满载出港、满载到港、空载(压载)出港和空载(压载)到港,船舶稳性也是不同的。对船舶稳性的认识稳性大小和船舶航行的关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断地变化,在同一个航次中,船舶在出港、航行途中和到港的整个航行过程中,船舶的稳性是不同的。船舶出港时能满足稳性要求,而到港时不一定也能满足稳性要求。素材一45