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1、平台稳性,海洋石油931平台船体部 2008年3月,中海油服实习生培训教材,定义,稳性：船舶受到外力作用发生倾斜，当外力消失后能够回到原来平衡位置的能力。 稳心：船舶倾斜前后两条浮力作用线的交点。 浮心：船舶水下排水体积的中心。 漂心：船舶水线面的面积中心。,分类,船舶稳性的分类： 按倾斜方向分：横稳性(船舶在横向倾斜时的稳性，左右)和纵稳性(船舶在纵向倾斜时的稳性，前后 ) 按倾斜角度分：初稳性(即倾角为小角度时的稳性，通常指倾角在1015以内)和大倾角稳性（即倾角为大角度时的稳性,倾角超过10-15） 按作用力性质分：静稳性(船舶在外力矩逐渐作用下的稳性)和动稳性(船舶在外力矩突然作用下的
2、稳性 ) 按船体结构完整性分:完整稳性和破损稳性,初稳性的表示方法,由图一知：GZ=GMsina 根据船舶原理可知下式为初稳性方程式： 复原力矩MR=9.81*GZ=9.81* GMsina -排水量（t） a -船舶横倾角度（） GM-初稳性高度（m） 由此可见，船舶初稳性的大小与GM成正比。所以可以把初稳性高度GM作为衡量船舶初稳性大小的基本标志。,图一,初稳性高度的计算,由图一知：初稳性高度GM=KM-KG（m） KM可以查静水力曲线图或静水力参数表 KG可以（1）用估算法确定载荷重心高度 （2）利用舱容曲线图确定载荷重心高度,初稳性的主要特征,1 等体积的倾斜 2 倾斜前后两个水线面的
3、交线通过漂心 F 3 倾斜前后稳心 M 可以认为固定不变 。,船舶的几种平衡,稳定平衡GM0：稳心高于重心，外力作用在正浮于水面的船上，船就会发生倾斜，这时船的下部分体积，即排水体积的形状发生变化，故浮心的位置也随之变化。倾斜后，重量W与浮力形成一个力矩，此力矩的方向与船的倾斜风向相反，称为回复力矩，它使船回复到原来的正浮状态。 不稳定平衡GM0：稳心低于重心，倾斜后，重量W和浮力形成一个与船倾斜方向相同的力矩，不但不能使船回复到原来的状态，反而加速了船的倾斜，甚至翻倒。因此，这种状况船舶是不稳定的。 随遇平衡GM0：稳心和重心重合在一点，倾斜后，重量W和浮力正好在一条铅垂线上，回复力矩为零。
4、外力使船倾斜到什么位置，船就在该位置平衡下来，不能回复到原来的正浮状态。 由上面的分析我们可以得出，要使船舶稳定平衡，稳心必须高于重心。,重心高度计算,1）用估算法确定载荷重心高度 首先，将统一舱内的货物中相邻的积载因数相近的货物合并并视为一类货物；其次，分别按各类货物的体积占舱容的比例求出其近似的货堆高度；然后再根据装货舱室的形状，估算除各类货物的重心高度；最后，求出舱内所有货物的合重心。估算各类货物的重心高度时，对于船舶平行中体部位的舱室，货物的重心可以取在货堆高度的二分之一处，对于首尾部位的货舱，则货物重心可取为 0.540.58的货堆高度。,因为这是一种估算方法，所以需要对船舶货舱的形
5、状比较了解并有一定的实践经验才能使取值比较准确。 2）利用舱容曲线图确定载荷重心高度 这种方法比较准确，但需要具有舱容曲线资料。舱容曲线是一种船舶资料（见图4-3） 每一货舱有一张曲线图。其下面横坐标为货舱容积，纵坐标为货堆表面距基线高度，上面横坐标为容积中心距基线高度。如上有两条曲线，一条是舱容曲线，一条是容积中心距基线高度曲线。,自由液面对初稳性高度的影响,当船上的液体载荷舱柜内装有液体但未满舱时，有于存在自由液面，将使船舶的稳性减小。在小倾角时，自由液面对初稳性高度的影响值用下列公式计算： 式中： 船舶排水量(t)； 舱内液体的密度 （t/m3） ix 自由液面对船舶横倾轴的惯性矩(m4
6、) ix值在船舶资料中提供，当缺乏资料时，也可用公式计算：ix =klb3 (m4) l、b分别为自由液面的长度和宽度,自由液面对GM的影响,减小液舱尺寸尤其是宽度 减少自由液面数 重视排水量小的状态 装载量达到95%以上或不足5%可以不考虑自由液面,静稳性曲线的主要特征,（1）静平衡位置与静倾角 设有一个横倾力矩 Mh 慢慢作用于船上，使船舶发生横倾。根据静平衡条件，当外力矩Mh与复原力矩MR 相等时，船舶处于静平衡状态，此时船舶的横倾角称为静平衡角或静倾角s,(2)最大复原力臂GZmax或最大复原力矩MRmax 静稳性曲线最高点所对应的纵坐标度数值即为最大复原力臂（又称最大静稳性力臂）或最
7、大复原力矩。最大复原力矩表示船舶在静力作用下抵御外力矩的最大能力。显然，GZmax或MRmax 越大，表示船舶抵御外力矩的能力越大。,(3)最大复原力臂对应角smax 静稳性曲线最高点所对应的横坐标读数即为最大复原力臂对应角，又称极限静倾角，为保证船舶在大倾角时能安全航行，要求smax有足够大的值。,（4）稳性消失角v 曲线从原点出发，经过最高点后再次与横轴相交时的角度成为稳性消失角。船舶倾角超过v时出现负的复原力矩。所以，从零度到v的范围成为船舶的稳性范围。对于经常遇到大角度倾斜的海船来说，足够大的v值是必要的。,（5）甲板浸水角 在静稳性曲线从原点到最高点之间有个反曲点，该点所对应的横倾角
8、即为甲板浸水角。甲板浸水后稳性的增长缓慢。,（6）如果将初稳性时的复原力臂GZ=GMsin或复原力矩MR=9.18GMsin图示在静稳性曲线图上，则为一条正弦曲线。 比较该正弦曲线与静稳性曲线可以发现，在小角度横倾时，两条曲线重合，随着横倾角的增大，两条曲线逐渐分离。这说明静稳性曲线更能全面、正确的反映船舶的稳性全貌，而初稳性高度GM只能表征小角度横倾时的稳性状况。,（7）可以证明，通过静稳性曲线原点作曲线的切线，则该切线的斜率等于初稳性高度GM值。,影响静稳性曲线的主要因素,(1) 船宽 其它条件相同的船舶，其宽度不同，则静稳性曲线的形状也不同。因为船宽增加，船舶的形状稳性力臂也越大，复原力
9、臂随之增大。但同时甲板浸水角将减小。所以，船宽越大，其静稳性曲线最高点的位置将在较小的横倾角时出现。即船宽越大，GZmax越大，但 smax及v越小。如图 4-9所示：对于经常出现大角度倾斜的海船来说，这种稳性状况是不满意的。,（2）干舷 在其他条件相同的情况下，船舶的干舷越小，则甲板浸水角越小，静稳性曲线的最大复原力臂GZmax，最大复原力臂对应角 smax及稳性消失角v越小。而对甲板浸水角以前的曲线部分不产生影响。也就是说，船舶的干舷的大小对初稳性不产生影响，而对大倾角稳性有影响。对于海船则要求有较河船更大的干舷值。见图410,(3) 排水量 对于同一艘船舶，排水量不同，其静稳性曲线也不同，因为排水量不同时其形状稳性力臂值不同，所以复原力臂也不同。,（4） 船舶重心高度 同一艘船舶，在同一排水量时，其装载方案不同，即船舶的中心高度不同，则其重量稳性力臂不同，所以复原力臂值也不同。,