1、毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 散货船完整稳性校核 前 言 在整个世界经济快速发展的背景下，中国的经济也在飞速的发展，船舶行业特别是船舶运输在经济的发展中起到了非常巨大的作用。可是也伴随着许多海上事故的发生，海船的稳性事故相对于其他事故而言是少见的 ,但其后果是悲惨的 .丧失稳性的船舶往往会导致连船带货一起沉没的严重后果 .而且船舶倾覆的过程较短 ,船上人员为此丧失性命。尽管船舶建造时 ,对各种典型装载情况进行了计算满足一定的稳性横准要求 ,但船在实际航行中 ,可能因为操作不当 ,风 ,浪 ,货物或人员移位等因素 的影响 ,而使稳性变小 ,以致发生倾覆事故 .所以，近年来，为了进一步保障船舶
2、的安全和防止海洋环境污染，国际公约和规则对船舶稳性的要求越来越高，今后仍有更从严的趋势。现行的国际公约和规则，除了小型船舶以外，几乎对所有各型运输船舶都有破舱稳性的要求，对客船和油船还有具体的分舱规定。所以，我们不得不对船舶的浮态及稳性进行各种各样的计算，为了能进一步增加船舶抗沉性 奠定基础。 散货船完整稳性安全讨论 散 货 船 兴 盛的背后，也 让 我 们 看到了一些不 谐现 象： 刚刚过 去的 4 月 份 ，一艘由辽 宁 锦 州 驶 往江 苏 常熟的“上源 9” 货轮 在大 连 海域沉 没 ，事故原因就是 满载炼钢铁矿砂的干散 货 船“上源 9”因 货 物位置 发 生偏移，船 员调 整 压
3、载舱过 程中，造成船偏向另一 侧 ， 从 而 导 致沉船； 3 月 份 ， 满载黄 沙的“豫信 货 2699” 轮 在 38 23 N， 118 33E 遇 险 沉 没 海 损 事故的不 断发 生， 让 我 们 不得不深思干散 货 船的安全 问题 。 从 今年 刚发 生的这 几起案例 来 看， 稳 性是造成事故的主要元凶。我 们 再看看前几年 发 生的干散 货 船海难 事故，看看在港外沉 没 但却 仅 有一人生 还 的“ 铭扬 洲 178” 轮 ，也 会 同 样 感 觉 到 稳 性是影 响 散 货 船安全的重要原因。 以上船舶有些因完整稳佳不足。人们对船舶稳性的认识 有一个由浅入深的过程。起初
4、把视稳性作为评价的衡准，因而失事层出不穷，以后才认识到动稳性衡准才是评价船舶稳件的可靠依据，因而世界各造船国家均相继制定了以动稳性为基本衡准的规范，在保证安全防止事故方面起了积极作用。 船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置的能力，称为船舶稳性。 船舶在使其倾斜的外力消除后能自行回到原来平衡位置的性能。根据倾斜方向 ,船舶有横稳性和纵稳性 ,后者一般不危及船舶的安全。根据所受外力性质及是否计及倾斜时的角速度和惯性，有静稳性和动稳性之分。 静稳性 ： 船舶 在外力矩逐渐作用下的稳性。船上重物移动或在一侧装载少量货物引起的倾斜力矩可认为是逐渐作用的外力矩。受外
5、力矩逐渐作用时船舶倾斜 。 较慢，倾斜角速度可以忽略不计。根据倾角大小，可分为初稳性和大倾角稳性 。 初稳性 ： 船舶作倾角小于 10 倾斜时的稳性，又称小倾角稳性。小角度倾斜是船在航行中经常发生的。此时，船舶有无稳性及稳性优劣决定于横稳心高度（又称初稳性高度） ,即从重心 G到稳心 M 的垂直距离 GM。稳心 M 为船舶倾斜时 ,浮心移动轨迹的曲率中心，在小角度倾斜时，可视作是一个固定点。具有初稳性的船舶 ,倾斜后浮力能够与重力 W构 成一个使船回复的力矩。横稳心高为正值，稳心在重心之上， GM值大，船舶的复原能力也大。但过大的横稳心高会使船舶在风浪中剧烈摇荡，使适航性变坏。因此，要选择适当
6、。一般上限值取决于对船舶横摇周期的要求，最低值为船舶安全要求所确定。 大倾角稳性 ： 船舶作倾角为 10 以上倾斜时的稳性。此时 ,回复力矩以 Mr=GZ来表示。式中 GZ 为重心到浮力作用线的垂直距离，称回复力臂。在同一装载情况下，其值随倾角由小到大再由大到小直至最后消失。回复力臂与倾角的关系曲线称静稳性曲线（图 2）， 曲线最高点的竖坐标表示船在倾斜中所能产生的 最大回复力臂，相应的横坐标为最大静倾角，回复力臂最后消失时的倾角为稳性消失角。它们是衡量大倾角稳性优劣的主要指标，其值越大表示大倾角稳性越好，船舶越不易倾覆。 动稳性 ： 船舶在外力矩突然作用下的稳性。阵风突然袭击和海浪冲击引起的
7、倾斜力矩属于突然作用的外力矩。力的突然作用，使船舶倾斜很快，这就需要考虑倾斜时的角速度和惯性。在静力作用下，外力矩不超过船舶的最大回复力矩，船舶就不会倾覆。但在动力作用下，由于惯性 ,即使达到回复力矩与外力矩相等 ,船舶还要继续倾斜，只有当外力矩所作的功被回复力矩所作的功抵消时才能停止倾斜 。因此，衡量动稳性优劣的指标是回复力矩所作的功。船舶倾斜中最危险的情况是船舶摇摆到最大摆幅正要回复时，受到与回复方向一致的突加力矩作用，船舶在两个同方向力矩作用下倾斜加剧。此时能使船舶倾覆的最小突加外力矩称为最小倾覆力矩。中国海船稳性规范规定 ,船舶最小倾覆力矩 Mq 与风压动倾力矩 Mf 之比 K 应不小
8、于 1。风压动倾力矩根据船舶的航区、受风面积和面积中心来确定。船舶的受风面积越大，面积中心位置越高，航区中风浪越大，稳性问题就越严重。例如，远洋客船和集装箱船因受风面积大，故稳性问题就比其他船舶严重，更需要认真对待 。 总结 许多国家和地区都颁布了船舶稳性规范 ,如中国船舶检验局颁布的海船稳性规范 ,但这些稳性规范大都局限于研究静水中的稳性。然而 ,船舶在海上航行必然受到风浪的作用 ,众多学者曾从事船舶在波浪中稳性的研究。他们主要通过船模试验或数学理论推导研 究，而本文是以最早最基本的计算方法来计算。 本文在静水稳性概念基础上 ,根据船舶在波浪中的运动和横摇运动方程的分析 ,求解 大小稳性 ,
9、确定 大小稳性 的稳定性条件 ,并提出了衡量船舶在波浪中稳性的几点建议。 参考文献 1 刘晓东 ,谢新连 .散货船运输市场现状与发展趋势 J.大连 :大连海事 大学学报 ,2005(02):4-5 2 李开荣 ,王青春 .散货船海事发生原因及对策 J.天津 :天津航海 ,1999(03):2-3 3 孙永煜 .干散货船稳性安全探析 J.中国水运 ,2010(02):10-12 4 刘文华 . 30000t 级散货船结构强度有限元分析 J.船舶设计通讯 ,2008(01):3-6 5 盛庆武 ,李彤宇 ,寻正来 ,杨佑宗 ,孙小江 .大灵便型散货船的线型设计与优化 J.中国造船 ,2010(03
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