第三章 保证船舶具有适度的稳性
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A?2-?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。
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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 受力性质 静态外力作用 表 征 复原力矩MR(力臂GZ) MR = ??GZ 动 稳 性 动态外力作用 MR所作功AR(力臂ld) AR = ??ld 平衡条件 当MR = Mh时，船舶平衡于静倾角当AR = Ah时，船舶平衡于动倾角静倾角?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
K?Mhminlhmin?? ?Mwlw??式中：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
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③按定义在曲线上量取lhmin(Mhmin = ??lhmin)
3. Mw计算
Mw???lw?Pw?Zw?Aw?f(?)
式中: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) GM ? 0.15m；
(2) GZ|?=30? ? 0.20m，当?f<30°时由GZ|?=?f 代替； (3)θ
smax
?max{25°, ?f }，当船舶宽深比>2.0时，该要求可适当放宽；
(4)θv ? 55°,99和04版《法定规则》该项要求已被取消。 (5) K ? 1.00
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)GM ? 0.15m；
(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·rad；
(4)复原力臂曲线在横倾角30°～40°或进水角中较小者之间所围面积应不小于
0.030m·rad； (5)GZ|?=30? ? 0.20m； (6)θ
smax
? 30°，至少不小于25°；
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(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：GM ? GMc + 0.2 (m)
未经自由液面修正：GM0 ? GM|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
B2?4KG02T??0.58?f? GM0式中：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
2?f?B?GM0???
?T??式中：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：
P?Y = ??GM?tg? 或： GM??P?Y ??tg?式中：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?↑)
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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
P?Nh?? Z式中：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 SFH?PH = SFL?PL （2）加减载荷(?P ? 10%?)
Nh?(? + P) = P?(KG0 - Zp)
P?Nh??
KG0?Zp?Nh 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：
P???GM?tg? Y式中：Y —— P重心横移的距离，右移取“+”,
左移取“-”。
（2）加减载荷
P?(??P)?GM2?tg?
Y式中：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)；
?Pi??KGo?ZPi?即：GM2?GM1?
???Pi ? —— 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，
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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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