船舶靜力學(xué)New_Ver5

1、2021-9-254 4 大傾角穩(wěn)性大傾角穩(wěn)性n4.14.1大傾角穩(wěn)性概述大傾角穩(wěn)性概述 船舶的大傾角穩(wěn)性是指船舶大幅橫搖時的穩(wěn)定性問題。船舶的大傾角穩(wěn)性是指船舶大幅橫搖時的穩(wěn)定性問題。船舶的橫傾回復(fù)力矩船舶的橫傾回復(fù)力矩lGZMRsincosGBGBzzyyl回復(fù)力臂可分為兩個部分：回復(fù)力臂可分為兩個部分：sin)(sincosSGgSBGBsgszzlzzyyllllS為參考點，通?？扇≌r的為參考點，通?？扇≌r的浮心位置；浮心位置；ls：形狀穩(wěn)性臂，僅：形狀穩(wěn)性臂，僅取決于船體形狀，取決于船體形狀，lg：重量穩(wěn)性：重量穩(wěn)性臂，僅取決于重心高度臂，僅取決于重心高度2021-9-25G

2、MGMGZsin對于小傾角情況對于小傾角情況),(),(flKGfls當(dāng)重量當(dāng)重量, ,重心一定時，曲線重心一定時，曲線)(fl 稱為稱為靜穩(wěn)性曲線靜穩(wěn)性曲線2021-9-254.2 4.2 大傾角穩(wěn)性的變排水量算法大傾角穩(wěn)性的變排水量算法 船舶的形狀穩(wěn)性臂僅取決于船體的形狀，和裝載狀態(tài)無關(guān)。對于一條船舶的形狀穩(wěn)性臂僅取決于船體的形狀，和裝載狀態(tài)無關(guān)。對于一條固定的船來說，當(dāng)參考點固定的船來說，當(dāng)參考點S確定后，同一排水量下的形狀穩(wěn)性臂就唯一的確定后，同一排水量下的形狀穩(wěn)性臂就唯一的確定了，若能繪制不同排水量的確定了，若能繪制不同排水量的l=f( )曲線族，則可通過插值獲得任意曲線族，則可通過

3、插值獲得任意排水量時的形狀穩(wěn)性臂曲線，然后通過重量穩(wěn)性臂修正排水量時的形狀穩(wěn)性臂曲線，然后通過重量穩(wěn)性臂修正 l=ls-(zG-zS)sin 就就可獲得任意裝載狀態(tài)的靜穩(wěn)性曲線?？色@得任意裝載狀態(tài)的靜穩(wěn)性曲線。 變排水量法的目的就是計算變排水量法的目的就是計算形狀穩(wěn)性臂曲線族形狀穩(wěn)性臂曲線族。 當(dāng)船具有大傾角橫傾時，很難確定船舶的等體積傾斜水線。在變排水當(dāng)船具有大傾角橫傾時，很難確定船舶的等體積傾斜水線。在變排水量法中，首先確定一系列不同吃水量法中，首先確定一系列不同吃水Tk和橫傾角和橫傾角 j組合的水線，計算不同組組合的水線，計算不同組合狀態(tài)時排水量合狀態(tài)時排水量 (Tk, j)和和ls(T

4、k, j) ，然后通過插值獲得任意排水量，然后通過插值獲得任意排水量 i時的時的ls( i, )曲線曲線.2021-9-25基本步驟：基本步驟：繪乞氏橫剖面；選擇一系列正浮繪乞氏橫剖面；選擇一系列正浮水線和對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)點；繞各自的旋轉(zhuǎn)點確定水線和對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)點；繞各自的旋轉(zhuǎn)點確定橫傾水線族；在乞氏橫剖面上量取各站處的橫傾水線族；在乞氏橫剖面上量取各站處的入水和出水邊長度；計算排水體積和形狀穩(wěn)入水和出水邊長度；計算排水體積和形狀穩(wěn)性臂。利用穩(wěn)性橫截曲線獲得指定排水量下性臂。利用穩(wěn)性橫截曲線獲得指定排水量下的的ls( )曲線。曲線。2021-9-25穩(wěn)性橫截曲線穩(wěn)性橫截曲線計算計算4 45 5根水線下

5、的根水線下的 及及 ，繪成左圖，再以，繪成左圖，再以為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)， 為為縱坐標(biāo)繪制穩(wěn)性橫截曲線，由它可求得任意排水量下的靜穩(wěn)性曲線。縱坐標(biāo)繪制穩(wěn)性橫截曲線，由它可求得任意排水量下的靜穩(wěn)性曲線。slslsin)(KSKGlls2021-9-25形狀穩(wěn)性臂的計算形狀穩(wěn)性臂的計算將水線以下的體積分成三個部分：正浮時的體積、入水體積和出將水線以下的體積分成三個部分：正浮時的體積、入水體積和出水體積，正浮時的體積和形心通過靜水力曲線圖獲得。入水體積和出水體積，正浮時的體積和形心通過靜水力曲線圖獲得。入水體積和出水體積按扇形面積計算水體積按扇形面積計算.ca2a/3dydyy yc+2a/3cosy

6、 yT+2a/3siny yT2b/3cosyycT-2b/3siny ybzy入水體積入水體積出水體積出水體積2021-9-25入水部分和出水的體積計算入水部分和出水的體積計算2/2/02)(21LLindavyy2/2/02)(21LLoutdbvyy體積：體積：體積關(guān)于中體積關(guān)于中線面的矩：線面的矩：2/2/02)cos32()(21LLinxozacdaMyy2/2/02)cos32()(21LLoutxozbcdbMyy體積關(guān)于基體積關(guān)于基平面的矩：平面的矩：2/2/02)sin32()(21LLinxoyaTdaMyy2/2/02)sin32()(21LLoutxozbTdbMyy

7、2021-9-25排水體積和浮心的計算排水體積和浮心的計算 yyyyy02/2/022)0 ,(2)()()0 ,()0 ,(),(dNTdbadxTvvTTcLLoutin排水體積：排水體積： 2/2/222)()(LLcdxbaNyyy交換積分次序交換積分次序浮心：浮心：),(/,TMMTyoutxozinxozB yyyyyyyy002/2/0332/2/022cos)(cos32dIdNcdbadxcdbadxMMccLLLLoutxozinxoz 2/2/333)()(LLcdxbaIyyy),(/)0 ,()0 ,(,TMMTzTTzoutxoyinxoyBB yyyyy00sin

8、)(dIdNTMMccoutxoyinxoy2021-9-25靜穩(wěn)性臂靜穩(wěn)性臂 yyyyyyyyyyyyyyyyyyysin)0 ,(cos)(sin)0 ,(cos)0 ,(1sinsinsin)()0 ,()0 ,(coscos)()0 ,(1sincos00000000sBccBcsccBcccsBBzTzdIdNTzTcdNTzdIdNTTzTdIdNcdNTzzyl2021-9-254.3 4.3 大傾角穩(wěn)性的等排水量算法大傾角穩(wěn)性的等排水量算法 等排水量法需要確定不同橫傾角時的等體積傾斜水線。在確定等體積等排水量法需要確定不同橫傾角時的等體積傾斜水線。在確定等體積傾斜水線后，可根據(jù)

9、不同水線面的橫傾慣性矩（旋轉(zhuǎn)軸過漂心且平行傾斜水線后，可根據(jù)不同水線面的橫傾慣性矩（旋轉(zhuǎn)軸過漂心且平行于于x軸）計算靜穩(wěn)性曲線。軸）計算靜穩(wěn)性曲線。 yyyyyyyyysin)cos()(1sin)(1)(cos)(1)(00000gBTTBBTBzzdIldIzzdIy根據(jù)船體水下部分形狀的不同，有兩種計算方法。根據(jù)船體水下部分形狀的不同，有兩種計算方法。2021-9-251 1、第一法（、第一法（U U形剖面適用）：形剖面適用）： 船舶水上和水下體積相近，假定各傾斜水線都過正浮水線面和中縱剖面船舶水上和水下體積相近，假定各傾斜水線都過正浮水線面和中縱剖面的交線，計算的交線，計算 dxdba

10、vvLL2/2/02221)(21dxbaALLW2/2/)(由于由于 為小量，因而實際水線為小量，因而實際水線和假定水線相差不遠(yuǎn)，和假定水線相差不遠(yuǎn)， 為小量，為小量，可認(rèn)為實際水線面面積不變，故有可認(rèn)為實際水線面面積不變，故有WAvv2121vv 0 0 ，實際水線在假定水線之下，反之，實際水線在假定水線之。，實際水線在假定水線之下，反之，實際水線在假定水線之。yzWL0WL1WL2WL32021-9-252 2、第二法：、第二法： 很大，很大， 很大不能用第一法計算很大不能用第一法計算 21vv 假定假定 過漂心過漂心 ，計算，計算及及 的漂心的漂心 至至 的距離的距離由于由于 很小，很

11、小， 及及 也較小可用前述公式算出也較小可用前述公式算出 后，求得后，求得 。再過再過 作作 的假定水線的假定水線 ，并認(rèn)為并認(rèn)為 ，算出，算出 的的 ， 及及 ，找到，找到 及及 ，依此類推，其中，依此類推，其中 1100LWLWd11LW11LW21vv 0F0F1F1d21vv 1111LW1F22LWd21122LW21vv 2222LW2FdxdbavvLLd2/2/02221)(21d212021-9-25靜穩(wěn)性臂近似計算公式靜穩(wěn)性臂近似計算公式Prohaskas methodMSGMGZsinuprightRSBMMSCTBTKBCRS035. 02262. 18566. 0MR

12、SCTBC3526. 00315. 01859. 0CRS的回歸公式：的回歸公式：2021-9-25長方體船的靜穩(wěn)性臂長方體船的靜穩(wěn)性臂求長方體船方箱求長方體船方箱T=D/2時的時的形狀穩(wěn)性臂形狀穩(wěn)性臂(參考點取浮心參考點取浮心)。TD=2TB cy y該船任意角度的等體積傾斜水線該船任意角度的等體積傾斜水線都過正浮水線的漂心。任意角度都過正浮水線的漂心。任意角度y y時，時， yyc時，時，水線面入水邊和水線面入水邊和出水邊長度都是出水邊長度都是B/(2cosy y)，水線面慣性矩：水線面慣性矩： ccDLBLIyyyyy33sin12cos12cy 95% 95% 或或 5% 5% 時，時

13、，不計影響；不計影響； 3 3） 時可不予計時可不予計算算 03030ld03030lldd0300ldmin3001. 0M液艙大角穩(wěn)性修正值的近似算法液艙大角穩(wěn)性修正值的近似算法(按按50%裝載量計算裝載量計算)bhbhbhbhhbKKVbMMGZiniiddtan2cot112costan18costan)2tan1 (12sin122221M：自由面修正力矩：自由面修正力矩(t.m)V：液艙總?cè)莘e：液艙總?cè)莘e(m3)b：液艙最大寬度：液艙最大寬度(m) ：液體密度：液體密度(t/m3)d d：液艙方形系數(shù)：液艙方形系數(shù)=V/lbhl：液艙最大長度：液艙最大長度(m)h：液艙最大深度：液

14、艙最大深度(m)2021-9-254.6 4.6 靜穩(wěn)性曲線的特征靜穩(wěn)性曲線的特征1 1）原點處的斜率為）原點處的斜率為初穩(wěn)心高初穩(wěn)心高00000GMKGKBMBddl 2 2）傾覆力矩曲線與靜穩(wěn)性曲線有兩個交點，）傾覆力矩曲線與靜穩(wěn)性曲線有兩個交點，第一第一交點交點A A為穩(wěn)定平衡點，為穩(wěn)定平衡點，第二交點第二交點C C為不穩(wěn)定平衡點為不穩(wěn)定平衡點； 3 3）甲板）甲板邊緣入水角邊緣入水角和靜穩(wěn)性曲線的和靜穩(wěn)性曲線的拐點拐點E E對應(yīng)；對應(yīng)； 4 4）靜穩(wěn)性曲線具有）靜穩(wěn)性曲線具有極大值極大值l lmaxmax，對應(yīng)的橫傾角為對應(yīng)的橫傾角為 maxmax 5 5）靜穩(wěn)性曲線和橫坐標(biāo)軸的第二交

15、點對應(yīng)的橫傾）靜穩(wěn)性曲線和橫坐標(biāo)軸的第二交點對應(yīng)的橫傾角稱為角稱為穩(wěn)性消失角穩(wěn)性消失角 v v，兩個交點劍的距離也稱為，兩個交點劍的距離也稱為穩(wěn)穩(wěn)距距 6 6）靜穩(wěn)性曲線下的面積等于回復(fù)力矩所作的功）靜穩(wěn)性曲線下的面積等于回復(fù)力矩所作的功（系統(tǒng)的位能）（系統(tǒng)的位能） 0dMTR2021-9-257 7）典型的靜穩(wěn)性曲線）典型的靜穩(wěn)性曲線內(nèi)河船內(nèi)河船海船海船破損船舶破損船舶2021-9-254.7 4.7 動穩(wěn)性動穩(wěn)性一、基本概念一、基本概念 前面已討論了船舶的靜穩(wěn)性。實際上船舶常受到突然作用的外力矩，而以前面已討論了船舶的靜穩(wěn)性。實際上船舶常受到突然作用的外力矩，而以一定的角速度迅速傾斜。一定

16、的角速度迅速傾斜。船舶受靜力和動力作用的情況與上述情況類似船舶受靜力和動力作用的情況與上述情況類似當(dāng)船舶受動力作用時：當(dāng)船舶受動力作用時：1 1） ， ，船舶在船舶在M MH H作用下作用下加速傾斜；加速傾斜；10RHMM2 2） ， ，船舶在，船舶在 M MR R 作用下作用下減速傾斜，直到角速度為零，船舶停止傾斜。減速傾斜，直到角速度為零，船舶停止傾斜。d1RHMM=7=7遠(yuǎn)海遠(yuǎn)海82982990590597697610401040109910991145114511851185121912191249124912761276130213021324132413471347近海近海4484

17、48493493536536574574603603628628647647667667683683698698711711724724736736沿海、遮蔽沿海、遮蔽228228248248268268284284301301314314326326336336343343350350357357363363368368非國際航區(qū)風(fēng)壓計算表（非國際航區(qū)風(fēng)壓計算表（CCS）2021-9-254.10.2 4.10.2 橫搖角計算橫搖角計算 IMO規(guī)定的橫搖角計算方法：規(guī)定的橫搖角計算方法：SXKXA21109100A100ABKBK/LB/LB0.00 0.00 1.00 1.00 1.50

18、1.50 2.00 2.00 2.50 2.50 3.00 3.00 3.50 3.50 =4=4尖舭尖舭K K1.00 1.00 0.98 0.98 0.95 0.95 0.88 0.88 0.79 0.79 0.74 0.74 0.72 0.72 0.70 0.70 0.70 0.70 K與舭龍骨面積與舭龍骨面積ABK有關(guān)：有關(guān)：X1與與B/T有關(guān)有關(guān)B/TB/T=2.4=3.5=3.5X1X11.00 1.00 0.98 0.98 0.96 0.96 0.65 0.65 0.93 0.93 0.91 0.91 0.90 0.90 0.88 0.88 0.86 0.86 0.84 0.84

19、 0.82 0.82 0.80 0.80 X2與方形系數(shù)有關(guān)與方形系數(shù)有關(guān)CBCB=0.45=0.7=0.7x2x20.750.750.820.820.890.890.950.950.970.971 1S按橫搖周期計算按橫搖周期計算T T (s)(s) =6=20=20S S0.110.110.0980.0980.930.930.0650.0650.0530.0530.0440.0440.0380.0380.0350.03502GMCBT 100043. 0023. 0373. 0WLMLTBCmTOG06. 073. 0OG:重心至水面的距離重心至水面的距離2021-9-254.10.3 4

20、.10.3 穩(wěn)性衡準(zhǔn)穩(wěn)性衡準(zhǔn)IMO規(guī)定的通用穩(wěn)性衡準(zhǔn)規(guī)定的通用穩(wěn)性衡準(zhǔn) =30 時，時，ld1=0.055m.rad =min(40 , E)時時,ld2=0.09m.radld2-ld1=0.09m.rad =30 處的最大橫穩(wěn)性臂處的最大橫穩(wěn)性臂lmax=0.2m max30 (推薦推薦), max25 (必須必須)GM=0.15m（經(jīng)自由液面修正）（經(jīng)自由液面修正）1.突風(fēng)和橫搖衡準(zhǔn)（氣象衡準(zhǔn)）突風(fēng)和橫搖衡準(zhǔn)（氣象衡準(zhǔn)）K=12021-9-254.10.4 4.10.4 臨界初穩(wěn)心高曲線臨界初穩(wěn)心高曲線臨界初穩(wěn)心高臨界初穩(wěn)心高：各種裝載狀態(tài)下能滿足穩(wěn)性衡準(zhǔn)的最小初穩(wěn)心高。各種裝載狀態(tài)下能

21、滿足穩(wěn)性衡準(zhǔn)的最小初穩(wěn)心高。極限重心高度極限重心高度：為了滿足穩(wěn)性衡準(zhǔn)的要求，船舶恰好能滿足穩(wěn)性要求時的高度稱為了滿足穩(wěn)性衡準(zhǔn)的要求，船舶恰好能滿足穩(wěn)性要求時的高度稱為極限重心高度，船舶營運時，重心高度不得超過此極限。為極限重心高度，船舶營運時，重心高度不得超過此極限。2021-9-254.10.5 4.10.5 完整穩(wěn)性校核完整穩(wěn)性校核完整穩(wěn)完整穩(wěn)性校核性校核初穩(wěn)性初穩(wěn)性校核校核大傾角穩(wěn)大傾角穩(wěn)性校核性校核重量重心計算重量重心計算縱傾計算縱傾計算初穩(wěn)心高計算初穩(wěn)心高計算(包含包含自由液面修正自由液面修正)風(fēng)傾力矩計算風(fēng)傾力矩計算靜穩(wěn)性臂曲線計算靜穩(wěn)性臂曲線計算（含自由液面修正）（含自由液面修

22、正）穩(wěn)性衡準(zhǔn)校核穩(wěn)性衡準(zhǔn)校核2021-9-255 5 海洋平臺的穩(wěn)性海洋平臺的穩(wěn)性niiv1niiiBniiiBniiiBvzzvyyvxx111111排水體積排水體積浮心位置浮心位置 海洋平臺一般有規(guī)則形體組成，排水體積和靜穩(wěn)性曲線的計算海洋平臺一般有規(guī)則形體組成，排水體積和靜穩(wěn)性曲線的計算相對簡單比較簡單。但是由于平臺長寬比較小，需對多個傾斜方向相對簡單比較簡單。但是由于平臺長寬比較小，需對多個傾斜方向進(jìn)行穩(wěn)性校核。進(jìn)行穩(wěn)性校核。niiWiFFniiWiFFAyyAxx1111niiWWAA1水線面面積水線面面積漂心位置漂心位置穩(wěn)心半徑穩(wěn)心半徑21221211FWniFiwyLFWniFi

23、wxxAxAiBMyAyAiBMiisincossincosGBGBheelGBGBtrimzzyylzzxxl靜穩(wěn)性臂靜穩(wěn)性臂2021-9-255.1 5.1 平臺風(fēng)載荷計算平臺風(fēng)載荷計算設(shè)計風(fēng)速：設(shè)計風(fēng)速：對無限作業(yè)區(qū)域的平臺，其最小設(shè)計風(fēng)速應(yīng)為：對無限作業(yè)區(qū)域的平臺，其最小設(shè)計風(fēng)速應(yīng)為：（1 1） 自存工況：自存工況：51.5m/s51.5m/s（100kn100kn）；）；（2 2） 正常作業(yè)工況：正常作業(yè)工況：36m/s36m/s（7Okn7Okn）。）。 對具有營運限制附加標(biāo)志的平臺，其正常作業(yè)工況的風(fēng)速可適當(dāng)減對具有營運限制附加標(biāo)志的平臺，其正常作業(yè)工況的風(fēng)速可適當(dāng)減小，但應(yīng)不小

24、于小，但應(yīng)不小于25.8m/s25.8m/s（50kn50kn）。）。風(fēng)壓計算風(fēng)壓計算： P P = 0.613= 0.6131010-3-3V V 2 2 kPa kPa V V為設(shè)計風(fēng)速為設(shè)計風(fēng)速m/sm/s風(fēng)載荷計算：風(fēng)載荷計算： 構(gòu)件的風(fēng)載荷計算公式構(gòu)件的風(fēng)載荷計算公式 F = ChCsSP kN ChCh：高度系數(shù)，和構(gòu)件形心高度有關(guān)：高度系數(shù)，和構(gòu)件形心高度有關(guān). . CsCs：受風(fēng)構(gòu)件形狀系數(shù)，和構(gòu)件截面形狀有關(guān)：受風(fēng)構(gòu)件形狀系數(shù)，和構(gòu)件截面形狀有關(guān). . S S：迎風(fēng)面積（：迎風(fēng)面積（m m2 2）. . P P：風(fēng)壓（：風(fēng)壓（kPakPa）. .2021-9-255.2 5.

25、2 平臺穩(wěn)性衡準(zhǔn)（平臺穩(wěn)性衡準(zhǔn)（CCSCCS） 平臺在各種作業(yè)工況下的完整穩(wěn)性均應(yīng)平臺在各種作業(yè)工況下的完整穩(wěn)性均應(yīng)符合以下衡準(zhǔn)：符合以下衡準(zhǔn)：（1） 對水面式和自升式平臺，至第二交點對水面式和自升式平臺，至第二交點或進(jìn)水角處的復(fù)原力矩曲線下的面積，或進(jìn)水角處的復(fù)原力矩曲線下的面積， 取取其中的較小者，至少應(yīng)比至同一限定角處風(fēng)其中的較小者，至少應(yīng)比至同一限定角處風(fēng)傾力矩曲線下面積大傾力矩曲線下面積大40%；（2） 對柱穩(wěn)式平臺，至第二交點或進(jìn)水角對柱穩(wěn)式平臺，至第二交點或進(jìn)水角處的復(fù)原力矩曲線下的面積中的，處的復(fù)原力矩曲線下的面積中的， 取其較取其較小者，至少應(yīng)比至同一限定角處風(fēng)傾力矩曲小者，

26、至少應(yīng)比至同一限定角處風(fēng)傾力矩曲線下面積大線下面積大30%；（3） 對坐底式平臺，至第二交點或進(jìn)水角對坐底式平臺，至第二交點或進(jìn)水角處的復(fù)原力矩曲線下的面積，取其中的較小處的復(fù)原力矩曲線下的面積，取其中的較小者，至少應(yīng)比至同一限定角處風(fēng)傾力矩曲線者，至少應(yīng)比至同一限定角處風(fēng)傾力矩曲線下面積大下面積大40%；（4） 復(fù)原力矩曲線，從正浮至第二交點的復(fù)原力矩曲線，從正浮至第二交點的所有角度范圍內(nèi)，均應(yīng)為正值。且在所有漂所有角度范圍內(nèi)，均應(yīng)為正值。且在所有漂浮作業(yè)工況的整個吃水范圍內(nèi)，浮作業(yè)工況的整個吃水范圍內(nèi)， 經(jīng)自由液經(jīng)自由液面修正后的初穩(wěn)性高度應(yīng)不小于面修正后的初穩(wěn)性高度應(yīng)不小于0.15m。2

27、021-9-256 6 抗沉性和破艙穩(wěn)性抗沉性和破艙穩(wěn)性n抗沉性：抗沉性：船舶在一艙或數(shù)艙破損進(jìn)水后仍能保持一定浮船舶在一艙或數(shù)艙破損進(jìn)水后仍能保持一定浮性和穩(wěn)性的能力。性和穩(wěn)性的能力。 抗沉性通過用水密艙壁將船體分隔成適當(dāng)數(shù)量的水密艙抗沉性通過用水密艙壁將船體分隔成適當(dāng)數(shù)量的水密艙段來保證的。段來保證的。n抗沉性問題包括抗沉性問題包括：1）船舶在一艙或數(shù)艙進(jìn)水后浮態(tài)和穩(wěn)性的計算。）船舶在一艙或數(shù)艙進(jìn)水后浮態(tài)和穩(wěn)性的計算。2）從保證抗沉性出發(fā)，計算分艙的極限長度，即）從保證抗沉性出發(fā)，計算分艙的極限長度，即 可浸長可浸長度度的計算的計算2021-9-256.1 6.1 進(jìn)水艙的分類及滲透率進(jìn)水

28、艙的分類及滲透率一、進(jìn)水艙的分類一、進(jìn)水艙的分類根據(jù)進(jìn)水情況將船艙分為三類根據(jù)進(jìn)水情況將船艙分為三類: :第一類艙第一類艙：艙頂在水線下，破損后水灌滿整個艙室，但艙頂未破，因而無自由液艙頂在水線下，破損后水灌滿整個艙室，但艙頂未破，因而無自由液面；面；第二類艙第二類艙：進(jìn)水艙未被灌滿，艙內(nèi)的水與船外的水不相聯(lián)通，存在自由液面；進(jìn)水艙未被灌滿，艙內(nèi)的水與船外的水不相聯(lián)通，存在自由液面；第三類艙第三類艙：艙頂在水線以上，艙內(nèi)的水與船外的水相通，艙內(nèi)水面與船外水保持艙頂在水線以上，艙內(nèi)的水與船外的水相通，艙內(nèi)水面與船外水保持在同一水平面。在同一水平面。二、計算抗沉性的兩種基本方法二、計算抗沉性的兩種

29、基本方法 若進(jìn)水量如小于若進(jìn)水量如小于 10101515，則可應(yīng)用初穩(wěn)性有關(guān)公式計算船艙進(jìn)水后，則可應(yīng)用初穩(wěn)性有關(guān)公式計算船艙進(jìn)水后的浮態(tài)和穩(wěn)性。有兩種處理方法：的浮態(tài)和穩(wěn)性。有兩種處理方法： 1 1、增加重量法、增加重量法：把破艙后進(jìn)入船內(nèi)的水看成是增加的液體載荷；把破艙后進(jìn)入船內(nèi)的水看成是增加的液體載荷； 2 2、損失浮力法、損失浮力法：把破艙后的進(jìn)水區(qū)域看成是不屬于船的，即該部分浮力把破艙后的進(jìn)水區(qū)域看成是不屬于船的，即該部分浮力已損失，并由增加吃水來補償。已損失，并由增加吃水來補償。 這兩種方法的計算所得的最后結(jié)果完全一致，但算出的穩(wěn)心高不同。這兩種方法的計算所得的最后結(jié)果完全一致，但

30、算出的穩(wěn)心高不同。2021-9-25三、滲透率三、滲透率 vvv1aaa1 由于艙壁結(jié)構(gòu)、貨物、艙內(nèi)舾裝占據(jù)了一定的空間，破損艙由于艙壁結(jié)構(gòu)、貨物、艙內(nèi)舾裝占據(jù)了一定的空間，破損艙室的實際體積要小于根據(jù)艙室型體積，兩者的比值稱為室的實際體積要小于根據(jù)艙室型體積，兩者的比值稱為體積滲透體積滲透率。率。實際進(jìn)水面積和空艙面積之比稱為實際進(jìn)水面積和空艙面積之比稱為面積滲透率。面積滲透率。體積滲透率體積滲透率面積滲透率面積滲透率為了計算方面，規(guī)范規(guī)定艙室的各種滲透率取同一值。為了計算方面，規(guī)范規(guī)定艙室的各種滲透率取同一值。艙室名稱艙室名稱滲透率滲透率起居艙起居艙0.95機艙和設(shè)備艙機艙和設(shè)備艙0.85

31、貨倉貨倉0.60重貨艙重貨艙0.80液艙液艙0或或0.95空艙空艙0.98艙室滲透率一覽表艙室滲透率一覽表2021-9-256.2 6.2 艙室進(jìn)水后船舶浮態(tài)及穩(wěn)性的計算艙室進(jìn)水后船舶浮態(tài)及穩(wěn)性的計算一、第一類艙室一、第一類艙室可用增加重量法或損失浮力法進(jìn)行計算可用增加重量法或損失浮力法進(jìn)行計算. .進(jìn)水前船舶各參數(shù)為：進(jìn)水前船舶各參數(shù)為：破損后的進(jìn)水量為破損后的進(jìn)水量為 p= =vw ，體積形心在，體積形心在 c(x,y,z)c(x,y,z)處處,FWLAFxAGMGMTTWwApT d21)(11GMzTTppGMMGdLLGMpMG11增加重量法增加重量法損失浮力法損失浮力法1）平均吃水

32、的增量平均吃水的增量：1）平均吃水的增量：）平均吃水的增量：WAvT d增加小量載荷后的初穩(wěn)性高增加小量載荷后的初穩(wěn)性高浮心高度變化：浮心高度變化：)2(zTTvzBdd新的初穩(wěn)心高新的初穩(wěn)心高2111zTTvGMMGdGML近似不變近似不變2021-9-2511)(tanMGppy11)()(tanLFMGpxxp4 4）橫傾角：）橫傾角：5 5）縱傾角：）縱傾角：6）首尾吃水增量：）首尾吃水增量：1111)()(2)()(2LFFALFFFMGpxxpxLTMGpxxpxLTdd7）船舶新的首尾吃水：）船舶新的首尾吃水：AAAFFFTTTTTTTTdddd增加重量法增加重量法損失浮力法損失

33、浮力法11)0(tanMGywv11)(tanLFMGxxwv4 4）橫傾角：）橫傾角：5 5）縱傾角：）縱傾角：6）首尾吃水增量：）首尾吃水增量：1111)(2)(2LFFALFFFMGxxvxLTMGxxvxLTdd7）船舶新的首尾吃水：）船舶新的首尾吃水：AAAFFFTTTTTTTTdddd2021-9-25二、第二類艙室二、第二類艙室 仍可用增加重量法或損失仍可用增加重量法或損失浮力法計算，但要考慮自由液浮力法計算，但要考慮自由液面的影響面的影響WwApT dpwiGMzTTppGMMGx21)(11dpwiGMpMGyLL111 1）平均吃水的增量：）平均吃水的增量：2 2）新的初穩(wěn)

34、心高：）新的初穩(wěn)心高： 3 3）新的縱穩(wěn)心高：）新的縱穩(wěn)心高：2021-9-256）首尾吃水增量：）首尾吃水增量：1111)()(2)()(2LFFALFFFMGpxxpxLTMGpxxpxLTdd7）船舶新的首尾吃水：）船舶新的首尾吃水：AAAFFFTTTTTTTTdddd11)(tanMGppy11)()(tanLFMGpxxp4 4）橫傾角：）橫傾角：5 5）縱傾角：）縱傾角：xizTTvGMMG2111dyLLiGMMG11若采用損失浮力法，排水量若采用損失浮力法，排水量取取 ，初穩(wěn)心高和縱穩(wěn)心高分，初穩(wěn)心高和縱穩(wěn)心高分別為：別為：2021-9-25三、第三類艙室三、第三類艙室 進(jìn)水量

35、由最終的水線確定進(jìn)水量由最終的水線確定, ,不宜用增加重量法不宜用增加重量法, ,宜用損失浮力法計算宜用損失浮力法計算, ,并并認(rèn)為排水量及重心不變。認(rèn)為排水量及重心不變。進(jìn)水前船舶各參數(shù)為：進(jìn)水前船舶各參數(shù)為：FWLAFxAGMGMTT,進(jìn)水體積進(jìn)水體積 v ，重心在，重心在 (x,y,z)處，進(jìn)水面積處，進(jìn)水面積 a ，形心在，形心在(xa,ya) 處處, ,進(jìn)水后損失了浮力進(jìn)水后損失了浮力 wv ，需增加吃水來補償。，需增加吃水來補償。1 1）平均吃水的增量：）平均吃水的增量：aAvTWd2021-9-252 2）剩余水線面面積）剩余水線面面積（AW-a）的漂心的漂心 F F： 3 3）

36、(AW-a) 對過對過 F F軸的慣性矩軸的慣性矩 ：aAayyaAaxxAxWaFWaFWF2222)()()()(FFWFayLLaWaxTTxxaAxxaiIIyaAayiII4 4）浮心位置的變化）浮心位置的變化 浮力浮力 wv 由由)21,(),(TTyxzyxFFd21/ )(/ )(zTTvzyyvyxxvxBFBFBdddd2021-9-255 5）縱、橫穩(wěn)心半徑的變化）縱、橫穩(wěn)心半徑的變化LLLTTIIBMIIBMdd6 6）縱、橫穩(wěn)心高的變化）縱、橫穩(wěn)心高的變化BLLBzBMGMzBMGMdddddd7 7）新的穩(wěn)心高：）新的穩(wěn)心高：LLLGMGMGMGMGMGMdd118

37、 8）橫傾角：）橫傾角：1)(tanGMyyvF2021-9-259 9）縱傾角：）縱傾角：1)(tanLFGMxxv10）首尾吃水增量：）首尾吃水增量：ddtan2tan2FAFFxLTxLT11）船舶新的首尾吃水：）船舶新的首尾吃水：AAAFFFTTTTTTTTdddd2021-9-25四、一組艙室進(jìn)水的情況四、一組艙室進(jìn)水的情況先轉(zhuǎn)化為等值艙，再進(jìn)行計算。先轉(zhuǎn)化為等值艙，再進(jìn)行計算。1）等值艙的進(jìn)水體積）等值艙的進(jìn)水體積ivv2）等值艙的重心位置：）等值艙的重心位置：iiiiiiiiivzvzvyvyvxvx,3）損失的水線面積：）損失的水線面積：iaa4）等值艙損失的水線面積的形心位置

38、：）等值艙損失的水線面積的形心位置：iaiiaiaiiaayayaxax,5) 第二類艙計算自由液面，第三類艙計算水線面慣性矩?fù)p失，建第二類艙計算自由液面，第三類艙計算水線面慣性矩?fù)p失，建議采用損失浮力法。議采用損失浮力法。2021-9-256.2.2 6.2.2 艙室大量進(jìn)水時計算方法艙室大量進(jìn)水時計算方法艙室進(jìn)水量很大時，可采用靜水力曲線圖和艙容曲線進(jìn)行計算。進(jìn)水情艙室進(jìn)水量很大時，可采用靜水力曲線圖和艙容曲線進(jìn)行計算。進(jìn)水情況如下表：況如下表：艙室類型艙室類型進(jìn)水體積進(jìn)水體積形心形心液面慣性矩液面慣性矩液面面積、液面面積、形心形心第一類艙第一類艙V1(x1,y1,z1)-第二類艙第二類艙

39、V2(x2,y2,z2)ix2，iy2a2,xf2,yf2第三類艙第三類艙V3(T)(x3,y3,z3)ix3，iy3a3,xf3,yf3 正浮狀態(tài)時，等值艙的進(jìn)水體積為正浮狀態(tài)時，等值艙的進(jìn)水體積為 v=v1+v2+v3(T)，v3(T)可根據(jù)艙容曲線獲得。利用可根據(jù)艙容曲線獲得。利用(T)曲線可獲得進(jìn)水后的平均吃水曲線可獲得進(jìn)水后的平均吃水T1。根據(jù)靜水力曲線圖還可獲得進(jìn)水后完整船體的根據(jù)靜水力曲線圖還可獲得進(jìn)水后完整船體的 ，MTC，BM，zB，xB，xF，AW。2021-9-25 0v1+v2v3(T)zbMTCBMxbxf AW2021-9-25采用損失浮力法計算采用損失浮力法計算0

40、31kkkBRyvy)(3TaAAWWR333aAyayWfFR031kkkBBRxvxx031kkkBBRzvzz破損船體的浮心：破損船體的浮心：破損船體的水線面面積：破損船體的水線面面積：破損后水線面漂心：破損后水線面漂心：333aAxaxAxWfFWFR310kkv2021-9-25222333)(xfRWRfxTRiyAyaiBMI222333)(yFfRWRFfyLLRixxAxxaiBMILixxAxxaiwMTCMTCyFFRWRFfyR100)(222333考慮自由液面修正后的破損水線面慣性矩和穩(wěn)心半徑考慮自由液面修正后的破損水線面慣性矩和穩(wěn)心半徑橫傾慣性矩橫傾慣性矩縱傾慣性矩

41、縱傾慣性矩橫穩(wěn)心半徑橫穩(wěn)心半徑每厘米縱傾力矩每厘米縱傾力矩02223330)(xfRWRfxRiyAyaiBMBM2021-9-25GRBRRzBMzGMRBRGMTCxxt)(0LtxLTTFRF2RBRGMytan初穩(wěn)心高初穩(wěn)心高縱傾值縱傾值橫傾角橫傾角首尾吃水首尾吃水zG不變不變LtxLTTFRA22021-9-256.3 6.3 可浸長度的計算可浸長度的計算 規(guī)范規(guī)范規(guī)定：船舶在破損后應(yīng)有規(guī)定：船舶在破損后應(yīng)有76mm 的干舷。故甲板邊線的干舷。故甲板邊線以下以下76mm處的一條曲線稱為處的一條曲線稱為安全限界線安全限界線，其上各點的切線表示所，其上各點的切線表示所允許的最高破艙水線允

42、許的最高破艙水線極限破艙水線極限破艙水線。 為使水線不超過安全限界線，需限制艙長。船舶的最大許可長度為使水線不超過安全限界線，需限制艙長。船舶的最大許可長度稱為稱為可浸長度可浸長度，它表示進(jìn)水后船舶的破艙水線恰與安全限界線相切。，它表示進(jìn)水后船舶的破艙水線恰與安全限界線相切。2021-9-25一、基本原理一、基本原理iv1iiviiBBxvxx1iivMMx)(1如圖，上兩式中各量可根據(jù)邦如圖，上兩式中各量可根據(jù)邦戎曲線圖，用數(shù)值積分法求得，戎曲線圖，用數(shù)值積分法求得，這樣，可浸長度的計算轉(zhuǎn)化為這樣，可浸長度的計算轉(zhuǎn)化為由由 和和 求船艙的長度和求船艙的長度和位置的問題。位置的問題。ivix二

43、、可浸長度曲線的計算二、可浸長度曲線的計算1、繪制極限破艙水線；、繪制極限破艙水線；2、計算、計算 及及 ，繪，繪 曲線；曲線；ivixiixv 2021-9-253、計算可浸長度；、計算可浸長度； 在橫剖面面積曲線上在橫剖面面積曲線上 x 處截取處截取CDvi,并使并使則則A，B間的水平距離為可浸長度，其中間的水平距離為可浸長度，其中點至船中的距離為該艙的位置。點至船中的距離為該艙的位置。BODAOCSS2021-9-254、繪制可浸長度曲線、繪制可浸長度曲線2021-9-256.4 6.4 分艙因數(shù)及許用艙長分艙因數(shù)及許用艙長規(guī)范規(guī)范規(guī)定，由分艙因數(shù)規(guī)定，由分艙因數(shù) F 決定許用艙長決定許

44、用艙長Fl分艙因數(shù)許用艙長可浸長度 分艙因數(shù)分艙因數(shù) F不同反映了各類船對抗沉性的不同要求不同反映了各類船對抗沉性的不同要求:F=1.0時，許用艙長為時，許用艙長為l ，船在一艙破損后恰浮于破艙水線而不沉沒；，船在一艙破損后恰浮于破艙水線而不沉沒；F=0.5時，許用艙長為時，許用艙長為l2 ，船在兩艙破損后恰浮于破艙水線而不沉沒；，船在兩艙破損后恰浮于破艙水線而不沉沒；F=0.33時，許用艙長為時，許用艙長為l3 ，船在三艙破損后恰浮于破艙水線而不沉沒；，船在三艙破損后恰浮于破艙水線而不沉沒；一艙制船，一艙制船，0.5F 1.0二艙制船，二艙制船，0.33F 0.5三艙制船，三艙制船，0.25

45、0.05m 進(jìn)水中間階段要求：進(jìn)水中間階段要求：GZmax0.05m,最小正穩(wěn)性范圍不小于最小正穩(wěn)性范圍不小于7 平衡水線：平衡水線：不超過安全限界線不超過安全限界線 2021-9-256.6 破艙穩(wěn)性校核破艙穩(wěn)性校核n破艙穩(wěn)性校核的原始數(shù)據(jù)破艙穩(wěn)性校核的原始數(shù)據(jù)（1）船舶要素和型值）船舶要素和型值（2） 船舶分艙數(shù)據(jù)表船舶分艙數(shù)據(jù)表（3）開口進(jìn)水點坐標(biāo)）開口進(jìn)水點坐標(biāo)（4）計算破艙穩(wěn)性的初始點坐標(biāo)）計算破艙穩(wěn)性的初始點坐標(biāo)（5）破損部位數(shù)據(jù)）破損部位數(shù)據(jù)2021-9-256.7 SOLAS90對客船的分艙和破艙穩(wěn)性要求對客船的分艙和破艙穩(wěn)性要求（確定性方法）（確定性方法）n可浸長度可浸長度（

46、1）滲透率的計算）滲透率的計算 整個船長分成機艙，機艙前，機艙后三段分別計算滲透率。整個船長分成機艙，機艙前，機艙后三段分別計算滲透率。MMMMVca1085%aM：限界線以下機艙處所范圍為乘客處所的容積限界線以下機艙處所范圍為乘客處所的容積CM：限界線以下機艙處所范圍專供貨物、煤或物料儲藏用的甲板間處所：限界線以下機艙處所范圍專供貨物、煤或物料儲藏用的甲板間處所的容積。的容積。VM：機艙處總?cè)莘e：機艙處總?cè)莘e機艙：機艙：機艙前：機艙前：FFFVa3565%AAAVa3565%機艙后：機艙后：aF，aA：對應(yīng)位置乘客處所的：對應(yīng)位置乘客處所的容積。容積。VF,VA:對應(yīng)位置的總?cè)莘e對應(yīng)位置的總

47、容積2021-9-25（2）可浸長度：）可浸長度： 船長中某一點的可浸長度，是以該點為中心的最大限度的船長，船長中某一點的可浸長度，是以該點為中心的最大限度的船長，在該船長范圍內(nèi)，按規(guī)定的滲透率計算浸水后的船舶水線不應(yīng)超過限在該船長范圍內(nèi)，按規(guī)定的滲透率計算浸水后的船舶水線不應(yīng)超過限界線。界線。2021-9-25n許用艙長：許用艙長：(1)業(yè)務(wù)衡準(zhǔn)數(shù)：業(yè)務(wù)衡準(zhǔn)數(shù)：P,取取max（P，2P1/3)（2）分艙因素）分艙因素18. 0423 .3018. 0602 .58LBLAL=131m79m=L131m0.5時，任一主艙浸水，若有臺階艙壁，則應(yīng)考慮臺階艙壁破損時相鄰時，任一主艙浸水，若有臺階艙

48、壁，則應(yīng)考慮臺階艙壁破損時相鄰兩主艙浸水兩主艙浸水n0.33F=0.5時，任意相鄰兩艙浸水時，任意相鄰兩艙浸水nF=0.33時，任意相鄰三艙浸水時，任意相鄰三艙浸水（2）按規(guī)定選取相應(yīng)艙室的滲透率）按規(guī)定選取相應(yīng)艙室的滲透率（3）按規(guī)定選取破損范圍）按規(guī)定選取破損范圍（4）滿足殘損能力的要求）滿足殘損能力的要求2021-9-25SOLAS92對貨船的破艙穩(wěn)性要求（概率法）對貨船的破艙穩(wěn)性要求（概率法） 概率法的基本要求：船舶達(dá)到的分艙指數(shù)不小于規(guī)范概率法的基本要求：船舶達(dá)到的分艙指數(shù)不小于規(guī)范要求的分艙指數(shù)。要求的分艙指數(shù)。（1）要求的分艙指數(shù)：）要求的分艙指數(shù)： R=（0.002+0.000

49、9LS）1/3 其中其中Ls為船舶的分艙長度。為船舶的分艙長度。 船舶分艙長度的定義船舶分艙長度的定義：船舶最深分艙載重線（夏季載重線）時，：船舶最深分艙載重線（夏季載重線）時，限制垂向浸水范圍的甲板及其以下部分的最大水平投影長度。限制垂向浸水范圍的甲板及其以下部分的最大水平投影長度。 限制垂向浸水范圍自基線算起，限制垂向浸水范圍自基線算起，mLTLLLTHslSssl2507 . 0250500/1056. 0max2021-9-252021-9-25(2)達(dá)到的分艙指數(shù)達(dá)到的分艙指數(shù)達(dá)到的分艙指數(shù)達(dá)到的分艙指數(shù)A： A=PiSi i:考慮的每一個艙或艙組考慮的每一個艙或艙組 Pi：考慮的艙或艙組的浸水概率（不考慮任何水平分割）：考慮的艙或艙組的浸水概率（不考慮任何水平分割） Si：考慮的艙或艙組浸水的生存概率（考慮水平分割的影響）：考慮的艙或艙組浸水的生存概率（考慮水平分割的影響）n 計算分艙指數(shù)時，船舶應(yīng)假定為正浮或設(shè)計縱傾狀態(tài)。計算分艙指數(shù)時，船舶應(yīng)假定為正浮或設(shè)計縱傾狀態(tài)。n 考慮破損情況時，只需考慮那些有助與增加指數(shù)考慮破損情況時，只需考慮那些有助與增加指數(shù)A值而使其大于或等于值而使其大于或等于R的的情況。情況。n在計算時可考慮船長范圍內(nèi)的單艙或多個相鄰艙浸水的情況。在計算時可考慮船長范圍內(nèi)的單艙或多個相鄰