稳性计算Word下载.docx
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1）圆锥在桌面上的不同放置方法；
2）悬挂的圆盘
5.船舶具有稳性的条件：
初始状态为稳定平衡，这只是稳性的第一层含义；
仅仅具有稳性是不够的，还应有足够大的回复能力，使船舶不致倾覆，这是稳性的另一层含义。
6.稳性大小和船舶航行的关系
1）稳性过大，船舶摇摆剧烈，造成人员不适、航海仪器使用不便、船体结构容易受损、舱内货物容易移位以致危及船舶安全。
2）稳性过小，船舶抗倾覆能力较差，容易出现较大的倾角，回复缓慢，船舶长时间斜置于水面，航行不力。
二、稳性的分类
1.按船舶倾斜方向分为：
横稳性、纵稳性
2.按倾角大小分为：
初稳性、大倾角稳性
3.按作用力矩的性质分为：
静稳性、动稳性
4.按船舱是否进水分为：
完整稳性、破舱稳性
三、初稳性
1.初稳性假定条件：
1）船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心F；
2）浮心移动轨迹为圆弧段，圆心为定点M（稳心），半径为BM（稳心半径）。
2．初稳性的基本计算
初稳性方程式：
MR=GMsin
GM=KM-KG
第二节初稳性计算
一、初稳性衡准指标GM计算
1.GM=KM-KG0-GMf
KM——横稳心距基线高度（m），KM=f（dm）;
KG0——船舶重心距基线高度（m）。
2.KG0计算
式中：
Pi——组成船舶总重的第i项载荷重量。
Zi——Pi载荷的重心距
基线的高度（m）。
Zi确定方法：
（1）估算法
（2）利用舱容曲线
（3）以舱内载荷的合体积中心或
舱容中心作为舱内载荷的
合重心。
二、货物移动对稳性的影响及计算
1.货物移动→排水量（吃水）不变→KM不变→δGM=-G0G1
2.平行力移动原理：
P*Z=Δ*G0G1
3.货舱装满时，轻、重货等体积对调
PH-PL=P
PH*SFH-PL*SFL=0
三、少量载荷（Pi10%）变动后GM计算
若设Pi变动前后KM=0，则：
式中：
GM1、GM2——载荷变动前、后船舶
的初稳性高度（m）。
四、悬挂载荷对GM的影响
设悬挂物重P吨，其初始重心至悬挂点的垂直距离l，船舶的横倾角，则：
即悬挂载荷对GM影响值为：
因GM值等于将载荷P垂向移至悬挂点所产生对GM影响，所以称悬挂点为悬挂载荷的虚重心。
五、自由液面计算
——液体密度（g/cm3）;
ix——自由液面对其横倾轴的惯性距（m4），常用公式有：
梯形液面：
其中：
l——舱长（m）;
b1、b2——前、后边宽（m）。
矩形液面：
其中：
b——矩形边宽（m）。
第三节大倾角稳性及计算
一、大倾角稳性与初稳性的区别
1.大倾角时，不再等容倾斜，倾斜轴不再过初始漂心F；
2.横稳性不再是定点，而随横倾角变化而变化；
3.大倾角稳性用GZ衡量稳性大小，不能直接以GM0作为其衡准指标。
二、大倾角稳性的表示方法
1.基点法
MR=GZ=（KN-KH）
KN——形状稳性力臂（m），KN=f（，），可从“稳性横交曲线”中查取;
KH——重量稳性力臂（m），KH=KGsin，
通常取:
GZ——复原力臂（m），GZ=KN-KH。
2.假定重心点法
式中:
GAZA——假定重心高度的静稳性力臂；
KGA——假定重心高度。
3.稳心点法
MS——剩余静稳性力臂，（m）。
第四节静稳性曲线
一、静稳性曲线的绘制（MR=f（）或GZ=f（））
二、静稳性曲线的特征值
1.曲线在原点处的斜率GM
2.横倾30处的复原力臂GZ|=30
3.最大复原力臂对应的横倾角smax（极限静倾角）
曲线最高点所对应的横坐标值。
4.稳性消失角v
在smax且MR=0所对应的横倾角。
5.曲线上反曲点对应角im
通常为甲板浸水角。
6.静稳性曲线下面积A2-1
表示复原力矩MR所作的功AR（倾斜后船舶所具有的位能）。
◎大倾角静稳性的衡准指标：
GZ|=30、smax、v和AR。
三、影响静稳性曲线的因素
1.对于特定船：
与KG和有关。
2.对不同船：
与船宽B、干舷FB等因素有关。
B增大时,GM和GZ|=30增大，smax和v减小。
FB增大时,GM不变，但可提高大倾角稳性。
第五节动稳性曲线、对船舶稳性的要求
一、与静稳性的区别
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=GZ
MR所作功AR（力臂ld）AR=ld
平衡条件
当MR=Mh时，船舶平衡于静倾角s
当AR=Ah时，船舶平衡于动倾角d
静倾角s：
船舶在静力作用下的最大横倾角。
动倾角d：
船舶在动力作用下的最大横倾角。
二、动稳性的衡准指标
1.稳性衡准数K的计算
Mhmin、lhmin——最小倾覆力矩和力臂，即使船舶发生倾覆的最小动倾外力矩和力臂；
Mw、lw——风压倾侧力矩和力臂，即设定的恶劣海况下风压对船舶的动倾力矩和力臂。
2.Mhmin求法
①绘制动稳性曲线ld=f（）
利用动稳性曲线是静稳性曲线的面积曲线原理绘制。
②在ld=f（）曲线上作两项修正：
横摇角i修正
进水角f修正
③按定义在曲线上量取lhmin（Mhmin=lhmin）
3.Mw计算
Pw——单位计算风压（t/m2）,Pw=f（航区,Zw）；
Aw——船舶横向受风面积（m2）,Aw=f（dm）；
Zw——Aw中心距水线距离（m）;
lw——风压倾侧力臂（m），可从船舶资料中的风压倾侧力臂图表中查取。
三、对船舶稳性的要求
1.我国2004年《法定规则》对非遮蔽航区海船的稳性基本要求：
经自由液面修正后，船舶在整个航程中必须同时满足五项基本衡准要求：
（1）GM0.15m；
（2）GZ|=300.20m，当f<
30°
时由GZ|=f代替；
（3）θsmaxmax{25°
f}，当船舶宽深比>
2.0时，该要求可适当放宽；
（4）θv55°
99和04版《法定规则》该项要求已被取消。
（5）K1.00
2.对国际航线海船的稳性衡准要求
我国99《法定规则》和IMO规定：
经自由液面修正后，船舶在整个航程中要求同时满足：
（1）GM0.15m；
（2）复原力臂曲线在横倾角0°
～30°
之间所围面积应不小于0.055m·
rad；
（3）复原力臂曲线在横倾角0°
～40°
或进水角中较小者之间所围面积应不小于0.090m·
（4）复原力臂曲线在横倾角30°
或进水角中较小者之间所围面积应不小于0.030m·
（5）GZ|=300.20m；
（6）θsmax30°
，至少不小于25°
；
（7）满足天气衡准要求。
第六节稳性校验与调整
一、船舶稳性的校核
船舶每一航段对稳性最不利装载情况下必须满足：
经自由液面修正：
GMGMc+0.2（m）
未经自由液面修正：
GM0GM|T=9s（m）
二、保证适度稳性的经验方法
按合适比例控制各层舱配货重量。
例如：
二层舱非底舱货约占货总重35%
杂货船（甲板货10%,甲板货货堆高度（1/5～1/6）B）
满载时底舱货约占货总重65%
三、船舶稳性的检验方法
1.航行中检验——实测横摇周期T
T：
船舶横摇一个全摆程（四个摆幅）所需时间（s）。
（1）《法定规则》推荐公式
B——船舶型宽（m）；
GM0——未经自由液面修正的初稳性高度（m）；
f——系数，由B/dm查表。
（2）经验公式
f——横摇周期系数，一般货船f=0.73～0.88。
2.停泊中检验——横向移动或加减载荷
设横向移动P（t），船舶产生横倾角，则：
PY=GMtg
或：
Y——P重心横移的距离，右移取“+”
左移取“-”。
3.观察船舶征状
MR↓=GM↓sin
GM0↓=f（T↑）
当受到较小外力矩作用时，船舶会发生明显的横倾，且其横摇极其缓慢。
四、稳性调整
1.GM的调整
设GM的调整值:
Nh=要求的GM2-调整前GM1。
（1）垂向移动载荷
Z——P重心垂向移动距离（m）,下移取“+”，上移取“-”。
当满载满舱时，可采用轻重货物等体积互换方法调整，此时还应满足：
P=PH-PL
SFHPH=SFLPL
（2）加减载荷（P10%）
Nh（+P）=P（KG0-Zp）
注意：
P加载时取“+”，减载时取“-”。
2.横倾角的调整
（1）横向移动载荷
设横向移动P（t），船舶产生横倾角，则：
Y——P重心横移的距离，右移取“+”,
（2）加减载荷
Y——P重心距中纵剖面的距离（m）;
GM2——载荷变动后的初稳性高度（m）；
即：
——装载变动后所产生的横倾角。
五、作业（四）
1.某轮出港时垂向总力矩为17500tm,设排水量为3500t时,KM为5.50m，试求出港时的GM值？
若该轮抵目的港燃油消耗量50t，其KP为0.7m，淡水消耗量30t，KP为3.0m，使油、水柜产生自由液面，设燃油比重0.85，油柜长7m，宽14m，中间有纵向隔舱壁；
淡水柜长2m，宽6m，试求抵港时的GM值？
2.某轮当时排水量6000t，因装货造成右倾9°
KG为6.52m，现在二层柜内加装300t棉花，其重心高度为10.8m，分装于纵向中心线左右两翼各5.0m处，其KM为7.15m，求左右两翼各装多少吨货才能使船舶保持正浮状态？
3.某轮排水量15000t,GM0=0.45m,要求GM1=0.60m，现利用二层舱的盘元（SFH=0.45m3/t）和底舱的棉花（SFL=2.80m3/t）互换舱位来调整稳性（货物垂向移动距离为6.0m），问各需移货多少吨？
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