第四章 大倾角稳性

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1、第四章大倾角稳性本章要点:1、静稳性曲线的计算原理和方法。2、船舶在静力作用下的静稳性问题，动力作用下的动稳性问题，以及稳性的衡准。3、船舶在各种装载情况下的稳性。4、船体几何要素对稳性的影响§4-1概述一、概念研究大倾角稳性问题与小倾角稳性研究的内容相似，研究的仍然是船舶倾斜后产生复原力矩以阻止其倾覆的能力，而且着重研究复原力矩随横倾角变化的规律。为了研究简化：假设1、船舶仅受静水力作用。2、水线面为一水平面。3、忽略在横倾时由于船体首尾不对称所引起的纵倾影响，即不考虑它们之间的偶合作用二、稳性臂研究三、静稳性曲线图§4-2静稳性曲线的变排水量计算法一、基本原理二、合力矩原理三

2、、楔形（入水、出水）计算按照前一章的内容：水线面对NN轴线的面积惯性矩按四、稳性横截曲线§4-3静稳性曲线的等排水量计算法一、基本计算公式§4-4上层建筑及自由液面对静稳性曲线的影响一、上层建筑对静稳性曲线的影响上层建筑符合下列要求：1、结构强度及其水密性符合规范要求。2、封闭时，有通向机舱、其他工作处所和上一层甲板的内部出入口，水密上层建筑入水后，产生相应的浮力和复原力矩。结论：上层建筑对静稳性曲线的影响是有利的。注：影响是从一定角度开始的。二、自由液面对静稳性曲线的影响船内设有一定数量的燃油舱，淡水舱和压载水舱，具有自由液面，舱内的液体重心，随船舶倾斜而移动，形成倾斜力矩。

3、船舶正浮时，舱内液体的表面为ab，重心位于g。横倾φ时，舱内液体向一侧倾斜，表面CD，重心自g点移到g1，移动的横向距离为y。结论：自由液面对静稳性曲线是不利的。注：从0度就开始影响§4-5静稳性曲线的特性一、静稳性曲线的特征1、曲线在原点处的曲率为初稳性高；2、稳定平衡与不稳定平衡MH为横倾力矩结论：上升阶段为稳定平衡阶段；下降阶段为不稳定平衡阶段。3、甲板边缘入水角在曲线的上升阶段有一个反曲点E，在E点以下的曲线上升较快，过了E点，曲线上升趋势减慢，E点处的斜率最大。这一现象是由于水线未淹过甲板边缘之前，形状稳性臂增加很快，一旦水线淹过甲板边缘，增加的趋势就减缓下来。结论：反

4、曲点E所对应的倾角大致对应于甲板边缘开始入水的角度。4、最大静稳性臂及对应的横倾角结论：静稳性曲线上的最高点B代表船舶所能承受的最大静态横倾力矩MHmax，即船舶本身所具有的最大复原力矩（臂），其对应的横倾角为极限静倾角φmax注：最大静稳性臂lmax和所对应的横倾角φmax是衡量船舶大倾角稳性的重要指标。5、稳性消失角及稳距在静稳性曲线上的D点，其复原力矩MR=0，对应横倾角为稳性消失角φV，OD的距离为稳距，船舶在该段范围内是具有复原力矩的，当超过φV，复原力矩为负，使船舶继续倾斜直至倾覆。稳性消失角也是表示船舶稳性好坏的标志之一。6、静稳性曲线下的面积倾斜力矩所做的功，倾斜

5、后船舶具有的位能等于静稳性曲线下的面积，面积越大，船舶稳性越好。静稳性曲线下的面积是表示船舶稳性的一个重要标志。二、典型的静稳性曲线（a)—初稳性高较大。最大静稳性臂lmax也不小。稳性消失角达到60~90。船宽较大，干舷较小的船舶稳性曲线具有这种特征。但初稳性高GM过大，摇摆剧烈。因此，海船并不理想。（b）—初稳性高较小，曲线很快越过在原点处的切线，最大静稳性臂lmax也不小，稳性消失角大。干舷较高的海洋船舶的曲线具有该特征。（c）—初稳性高为负值，虽在静水中不会翻掉，但因正浮位置是不稳定平衡，具有永倾角，大倾角稳性较差，一般不充许出现这种情况。§4-6动稳性一、基本概念船舶静

6、稳性：外力矩逐渐作用在船上，船舶倾斜很慢，角速度等于零，平衡于静横倾角。受静水作用（船上横向移动货物，船的一侧装卸小量载荷）。船舶动稳性问题：船舶在海上航行时受到的突然作用，例如阵风的突然吹袭，海浪的猛烈冲击，船舶在的作用下很快产生倾斜，在倾斜过程中具有一定的角速度，这种情况与静力不同。为研究问题先研究弹簧的伸长问题（力学问题）。静力作用：平衡状态重力=弹簧拉力动力作用：平衡状态重力所做的功=弹簧的弹性势能。船舶受静力、动力作用的情况与上述弹簧类似。动稳性概念研究（1）动稳性概念研究（2）二、动稳性曲线与静稳性曲线的关系1、动稳性曲线是静稳性曲线的积分曲线。2、动稳性臂的物理含义

7、Ld物理意义是：船舶倾斜后的重心与浮心位置在垂向变化的增量。船舶重心G，浮心,等体积倾斜角后浮心在,设三、静稳性、动稳性曲线的应用1、横倾力矩的概念假定F不随φ变化2、动横倾角的确定3、阵风作用下船舶能承受的最大风倾力矩的确定4、风浪联合作用下的能承受的最大倾斜力矩(1)风浪联合作用的概念船舶受到波浪作用产生横摆，当船向迎风一舷横摇到最大摆幅,并刚往回横摇时，突然受到一阵风的倾袭，此时船最危险。这是因为复原力矩的方向与风倾力矩方向一致，两个力矩加在一起促使船舶倾斜加剧.船舶左右舱