船舶管理（輪機長大管輪）1.2 船舶適航性

第二節(jié)

船舶適航性一.船舶穩(wěn)性及要求

（一）船舶穩(wěn)性(Stability)

船舶受外力作用而不致傾覆，當外力消失后仍能回復到原平衡位置的能力。1.穩(wěn)性的分類（1）按傾斜方向

橫穩(wěn)性：船舶在橫傾狀態(tài)下所具有的穩(wěn)性。

縱穩(wěn)性：船舶在縱傾狀態(tài)下所具有的穩(wěn)性。（2）按傾斜角度大小

初穩(wěn)性：船舶小角度傾斜（傾斜角度不超過10-15

）時所具有的穩(wěn)性。大傾角穩(wěn)性：船舶大角度傾斜（傾斜角超過10-15

）時所具有的穩(wěn)性。（3）按外力性質

靜穩(wěn)性：船舶受靜力作用發(fā)生傾斜后所具有的穩(wěn)性。靜力是指緩慢地作用于船上的外力，船舶在傾斜過程中不計及傾斜角加速度和慣性矩。

動穩(wěn)性；船舶受動力的作用發(fā)生傾斜后所具有的穩(wěn)性。動力是指在很短的時間內突然作用于船上的外力，或作用于船上的外力在很短的時間內有明顯的變化，即在船舶傾斜過程中計及傾斜角加速度和慣性矩。（4）按船舶破損與否分

完整穩(wěn)性：船體完整無破損進水時的穩(wěn)性。

破艙穩(wěn)性：船體破艙進水后所具有的穩(wěn)性。2.船舶的初穩(wěn)性

穩(wěn)性力矩MSMs=D

GZ

式中:GZ—船舶靜穩(wěn)性力臂(重力和浮力作用線之間的距離)。MGMs（1）(橫)穩(wěn)心M：船舶微傾前后浮力作用線的交點。ZM可表示M點距離基線的高度（2）穩(wěn)心半徑r(BM)：穩(wěn)心M在浮心B之上的高度BM稱為穩(wěn)心半徑，以符號r表示。一般，在理論上r∝B2/d，即穩(wěn)心半徑與船舶寬度的平方成正比，與船舶吃水成反比。(3)初穩(wěn)性高度GM穩(wěn)心M在船舶重心G之上的高度，稱為船舶初穩(wěn)性高度，并以符號GM表示：重心G在穩(wěn)心M之下，GM>0

重心G在穩(wěn)心M之上，GM

<

0重心G與穩(wěn)心M重合，GM=0。(4)初穩(wěn)性方程：

Ms=D

GZ初穩(wěn)性假定條件：(1)船舶微傾前后水線面的交線過原水線面的漂心F；(2)浮心移動軌跡為圓弧段，圓心為定點M(穩(wěn)心)，半徑為BM(穩(wěn)心半徑)。滿足假定條件時：Ms=D

GM

sin

(5)判斷船舶是否具有穩(wěn)性①穩(wěn)定平衡：重心G在穩(wěn)心M之下，復原力矩與傾斜力矩反向。MGMs②不穩(wěn)定平衡：重心G在穩(wěn)心M之上，復原力矩與傾斜力矩同向MG-Ms③中性平衡：重心G在穩(wěn)心M重合，復原力矩等于0。MGMS=0練習題要使船舶具有穩(wěn)性，必須滿足的條件是_____。A．GM=0B．GM＜0C．GM＞0D．GM≥0因此船舶是否具有穩(wěn)性，與船舶所處的初始平衡狀態(tài)的重心G與穩(wěn)性M的相對位置有關。船舶穩(wěn)心M與船舶的吃水有關。船舶重心G與船舶的裝載狀態(tài)有關。在同一航次中，由于航行中燃料、淡水等的消耗，在出港、航行中途和到港，船舶的重心高度都不會完全相同，因此初穩(wěn)性高度GM也不會完全相同，而船舶的穩(wěn)性也不會相同。3.船舶穩(wěn)性的基本衡準(1)靜態(tài)橫傾力矩與動態(tài)橫傾力矩

船舶在橫傾力矩的作用下，橫傾過程中不會產生角加速度時，該橫傾力矩稱為靜態(tài)橫傾力矩。

當作用在船上的橫傾力矩，使船舶傾斜的過程中產生角加速度，該力矩稱為動態(tài)橫傾力矩。（2）靜平衡與動平衡

①靜平衡

靜穩(wěn)性曲線--某一裝載狀態(tài),即D,Zg一定，則MR=f(

)或GZ=f(

)

靜平衡位置和靜平衡角

靜平衡位置：靜外力矩Mh緩慢作用于船上使船橫傾，當傾角達到某一角度時船舶不再繼續(xù)傾斜的位置。此時：Mh=MR(大小相等，方向相反）

靜平衡角（靜傾角）θs：船舶在靜平衡位置的橫傾角。船舶靜穩(wěn)性的基本衡準靜平衡條件靜態(tài)橫傾力矩最大靜穩(wěn)性力矩

②動平衡

船舶在動態(tài)外力矩的作用下計及橫傾角加速度和慣性矩的穩(wěn)性

如陣風突然襲擊、海浪的猛烈沖擊、拖輪急拖或急頂?shù)取?/p>

動穩(wěn)性與靜穩(wěn)性的區(qū)別

靜穩(wěn)性動穩(wěn)性受力性質靜態(tài)外力作用動態(tài)外力作用基本標志復原力矩MR(力臂GZ)MR=D

GZMR所作功AR(力臂ld)Md=AR=D

ld平衡條件當MR=Mh時，船舶平衡于靜傾角

s當AR=Ah時，船舶平衡于動傾角

d

（3）最小傾覆力矩Mq

衡量船舶動穩(wěn)性的重要指標——最小傾覆力矩Mq即能使船舶傾覆的最小外力矩。在此最小傾覆力矩的作用下所對應的動傾角稱為極限動傾角θdm

保證船舶不致傾覆的條件：Mh≤Mq4影響穩(wěn)性的因素和提高穩(wěn)性的措施

（1）船體幾何形狀對穩(wěn)性的影響

①船舶寬度船寬大，初穩(wěn)性好，但大傾角穩(wěn)性并不一定好。

②干舷高度干舷高度大的船舶，大傾角穩(wěn)性好。（2）船舶裝載狀態(tài)對穩(wěn)性的影響

吃水相同時，也就是穩(wěn)心距基線的高度一定時，船舶穩(wěn)性主要由船舶裝載的重心距基線的高度決定。（3）船內重心移動對穩(wěn)性的影響

①平行力移動原理（重心移動原理）

由理論力學可知，當一物體的重量為W，重心為G，將其部分重量p由其重心g移至g1時，整個物體的重心G平行于gg1同方向移至G1，移動距離的大?。?/p>

②船內重物移動對穩(wěn)性的影響

垂移的影響

上移，GM減小，穩(wěn)性降低。下移，GM增大，穩(wěn)性升高。

橫移的影響：產生橫傾角，減小了穩(wěn)性范圍，靜穩(wěn)性力臂最大值變小，動穩(wěn)性變差。

（5）懸掛重物對穩(wěn)性的影響

懸掛重物越高，懸掛長度越大，穩(wěn)性越差（6）散貨的裝載對穩(wěn)性的影響散貨（糧食、礦砂、煤炭等）與自由液面相似矩形液面的液艙內，設置一道縱向艙壁將其寬度二等分，ix減少至原來的1/4；設置兩道縱向艙壁將其寬度三等分，ix減少至原來的1/9。（7）船舶上層建筑結冰/甲板貨物吸水和甲板上積水對穩(wěn)性的影響

甲板貨物吸水和甲板結冰會造成船舶重量的增加，重心高度升高，船舶穩(wěn)性降低。（8）提高船舶穩(wěn)性的措施降低船舶重心，可提高初穩(wěn)性或大傾角穩(wěn)性增加船寬，可提高初穩(wěn)性。加大型深，可提高大傾角穩(wěn)性設置縱向艙壁，可減小自由液面的影響。防止船內貨物移動減小受風面，以減少作用在船上的橫傾力矩(1)船在靜水中的橫搖由下式可知橫搖固有周期與船寬、GM和重心高度有關船員都希望船舶搖擺的緩和一些，這樣就要盡可能的增加船舶的固有周期6.橫搖與諧搖

P57(1)船在靜水中的橫搖由下式可知橫搖固有周期與船寬、GM和重心高度有關船員都希望船舶搖擺的緩和一些，這樣就要盡可能的增加船舶的固有周期6.橫搖與諧搖

P57(2)船在波浪中的橫搖與諧搖當船舶的橫搖固有周期（即自由搖擺周期）等于波浪周期時，船舶會發(fā)生劇烈的橫搖，稱為諧搖（2）船舶在波浪中的橫搖與諧搖

6.橫搖與諧搖

P57圖1-59波舷角式中：λb——波長（米）；ub——波速（米/秒）；vs——船速（米/秒），前進為正，倒車為負；φ——波舷角（度），左舷右舷都取正值。波浪遭遇周期τe的大小，隨船的航向和/或航速而變化。因此，當船舶處于諧搖區(qū)時，只要適當改變船的航向和/或航速，就可以改變波浪遭遇周期使船避開諧搖區(qū)。7.船舶抗橫傾系統(tǒng)的分類及原理分類：泵控制的抗橫傾系統(tǒng)和風機控制的抗橫傾系統(tǒng)。出于安全原因，均不允許在公海上用任何形式運行抗橫傾系統(tǒng)。

（二）公約對穩(wěn)性的要求

1.1966年國際載重線公約對穩(wěn)性的要求（1）船舶應符合《完整穩(wěn)性規(guī)則》規(guī)定的穩(wěn)性標準；（2）船舶破損穩(wěn)性最低要求應當滿足下列條件：①經考慮了下沉、橫傾，船舶浸水后的最終水線應位于可能通過其發(fā)生繼續(xù)向下浸水的任何開口下緣的下方。這些開口應包括空氣管、通風筒以及用風雨密門（或風雨密艙蓋)關閉的開口。但可不包括用人孔蓋和平艙蓋以及A型船舶的貨艙蓋、遙控的滑移式水密門和永閉式舷窗封閉的開口。但分隔主機器處所和舵機艙的水密門可為鉸鏈速閉式門，且在海上不使用時保持關閉，同時，門的下門檻在夏季載重水線以上；A型船專為運載散裝液體貨物而設計的船舶

1.1966年國際載重線公約對穩(wěn)性的要求

②如果管子、管道或隧道位于假定破損范圍以內，則應采取措施使繼續(xù)浸水不能由此漫至每一破損情況計算中假定浸水艙以外的各艙室；③由于不對稱浸水而引起的橫傾角不超過15°。如果甲板沒有任何部分被淹沒，則可允許橫傾角至17°；④在浸水狀態(tài)下的初穩(wěn)性高度為正值；

1.1966年國際載重線公約對穩(wěn)性的要求

⑤在一特定破損情況中，當假定浸水艙之外的甲板任何部分被淹沒時，或在任何情況下，對浸水狀態(tài)的臨界穩(wěn)性有懷疑時，應對剩余穩(wěn)性加以研究。如果復原力臂曲線超過平衡位置的最小角度為20°，且在此穩(wěn)距范圍內的最大復原力臂至少為0.1m，則剩余穩(wěn)性可認為是足夠的，在此穩(wěn)距內的復原力臂曲線下的面積應不小于0.0175m*rad。主管機關應考慮到受保護的或不受保護的開口在剩余穩(wěn)性范圍內可能暫時被淹沒而產生的潛在危險；⑥浸水中間階段的穩(wěn)性應使主管機關滿意。2IMO對船舶穩(wěn)性的要求

經自由液面修正后，船舶在整個航程中要求同時滿足：（1）GM

0.15m；（2）復原力臂曲線在橫傾角0°～30°之間所圍面積應不小于0.055m·rad；（3）復原力臂曲線在橫傾角0°～40°或進水角中較小者之間所圍面積應不小于0.090m·rad；（4）復原力臂曲線在橫傾角30°～40°或進水角中較小者之間所圍面積應不小于0.030m·rad；（5）GZ|≥30

0.20m；（6）θsmax

25°；（7）對L≥24m的船舶，滿足氣象衡準(weathercriterion)要求。3.穩(wěn)性氣象衡準

以為依據(jù)

（1）風壓側傾力矩的影響因素

航區(qū)海上風壓

船舶受風面積

受風面積中心距水面的高度（2）最小傾覆力矩

最小傾覆力矩Mq還考慮了浪的影響。

衡量船的穩(wěn)性是否足夠的標準：

要求穩(wěn)性橫準系數(shù)

4.IMO散貨規(guī)則

固體散裝貨物配載不當可能造成船舶結構損壞、航行中散裝貨物的流動可能造成船舶穩(wěn)性喪失或減小、散裝貨物的化學反應會導致的船舶在運輸過程中產生船體老化、腐蝕、結構變形等問題。為保障散貨的安全運輸，國際海事組織專門制定《國際海運固體散裝貨物規(guī)則》（IMSBC,InternationalMaritimeSolideBulkCargoesCode），該規(guī)則是針對海運固體散裝貨物的特殊危險性而制定安全運輸要求和標準。

IMO散貨規(guī)則

《國際海運固體散裝貨物規(guī)則》包括13節(jié)和4個附錄。其中13節(jié)的內容如下：①一般規(guī)定；②裝載、載運和卸載的一般性預防規(guī)定；③人員與船舶安全；④評定貨物的安全適運性；⑤平艙程序；⑥靜止角的確定方法；⑦易流態(tài)化貨物；⑧易流態(tài)化貨物的測定程序；⑨具有化學危險性的貨物；⑩散裝固體廢棄物運輸；?保安規(guī)定；?積載因數(shù)換算表；?參考相關信息和建議。四個附錄包括“附錄1、各固體散裝貨物明細表”；“附錄2、實驗室測試程序、使用的儀器和標準”；“附錄3、固體散裝貨物的特性”以及“附錄4、索引”組成。

IMO散貨規(guī)則

《國際海運固體散裝貨物規(guī)則》的主要適用范圍：根據(jù)《SOLAS公約》第VI章，適用于載運固體散裝貨物的一切船舶及小于500總噸裝載固體散貨的貨船。根據(jù)《SOLAS公約》第II-2章，1984年9月1日或以后建造的500總噸及以上的貨船；或1992年2月1日或以后建造的500總噸以下的船舶，在載運散裝固體危險貨物時，應持有《適裝證書》。

IMO散貨規(guī)則

為了安全運輸，《國際海運固體散裝貨物規(guī)則》將固體散裝貨物分為三組：①A組：易流態(tài)化物質，包括那些運輸時的水份含量超過適運水份極限可能會流態(tài)化的貨物。如煤。②B組：具有化學危險性的物質，包括那些運輸時會使船舶產生危險局面的具有化學危險的貨物。包括已在《國際海運危險貨物規(guī)則》中列明并分類的物質，和未列明和分類的僅在散裝運輸時具有危險性的物質。③C組：包括既不易流態(tài)化（A組）也不具有化學危險（B組）的貨物。

6.船舶進塢時對穩(wěn)性的要求

船舶進塢時，穩(wěn)性降低。進塢時，船艉受到較大的反作用力，為減少反作用力的不利影響，要求船舶進塢時，應當減小縱傾及船舶重量。船舶進塢時，船舶的縱傾及橫傾值應控制在船塢使用說明書的規(guī)定范圍之內。根據(jù)《船舶進出浮船塢技術要求》（GB/T3673-2013）以及《船舶進出干船塢技術要求》（GB/T3677-1995）的規(guī)定：（1）進塢時以艏艉吃水差表示的縱傾值應不大于1%的船舶總長。（2）進浮船塢橫傾值應不大于1°，對于船中舭部升高大的船舶應無橫傾。（3）船進干船塢橫傾值應不大于0.5°。

二

船舶抗沉性1.船體幾種破損浸水情況艙室頂部水密且位于水線以下，進水量按裝載固體重量處理

艙室頂部在水線以上，艙內未被水灌滿，艙內水與舷外水不相通艙室頂部在水線以上，艙內水與舷外水相通，危害max（一）基礎知識及措施

船舶抗沉性，是指船艙破損浸水后船舶仍能保持一定的浮性和穩(wěn)性的性能

（1）儲備浮力載重水線以上，必須保留一部分水密空間留作備用。滿載水線以上的船體水密部分的體積所具有的浮力，稱為儲備浮力。儲備浮力的數(shù)值用滿載排水量的百分數(shù)表示。一般海洋運輸船舶的儲備浮力占滿載排水量的20%-50%。3.船舶抗沉性的基本概念（2）干舷干舷是指在船長中點處，沿舷側自滿載吃水線量至上層連續(xù)甲板(干舷甲板)邊線上緣的垂直距離。儲備浮力的大小，一般是用船舶干舷的高度來衡量。干舷越大，儲備浮力越大。

(3)抗沉性標準SOLAS和《海船分艙和破艙穩(wěn)性規(guī)范》，滿足下述條件認為達到抗沉性要求：浮態(tài)：浸水終了不得淹沒限界線

限界線--艙壁甲板上表面以下至少76mm處穩(wěn)性：對稱浸水，剩余GM≥50mm；不對稱浸水，總橫傾角θ≤7°，特殊情況下可7°＜θ≤15°艙壁甲板主船體內部，橫向水密艙壁所達到的最高一層甲板。船舶任意一艙破損浸水后，仍能達到抗沉性所要求的浮性和穩(wěn)性，則稱該船為一艙制船舶。(4)船舶分艙

抗沉性主要是通過船舶分艙來實現(xiàn)的通過設置水密橫艙壁，將船體分隔成許多水密艙室水密艙室越多，抗沉性越好。

(5)分艙載重線一般以滿載水線作為分艙載重線分艙載重線越低，船舶的儲備浮力越大，分艙可越少(6)滲透率μ某一艙室或處所在安全限界線以下的理論體積能被水浸占的百分比，稱為該艙室或處所的滲透率μ。滲透率越大，允許兩個水密橫艙壁之間的距離越小(7)可浸長度和可浸長度曲線沿著船長方向以某一點為中心的艙，在規(guī)定的分艙載重線和滲透率的情況下破艙浸水后，船舶下沉和縱傾后的最終平衡水線剛好與安全限界線相切，則該艙的長度稱為以點為中心的可浸長度?？山L度曲線船中部的船艙可浸長度稍長。(平行下沉）船中前后艙室可浸長度稍短（因出現(xiàn)縱傾）艏艉部的艙室可浸長度可以長一些（因船體形狀瘦削）。(8)許可艙長與分艙因數(shù)F考慮到船長和船舶業(yè)務性質對抗沉性的不同要求，用一個參數(shù)表示，稱為分艙因數(shù)F。

考慮到船長和船舶業(yè)務性質對抗沉性要求時所允許的實際艙長，稱為許可艙長。

=F*Lf3(1)當0.5<F≤1.0時，為一艙制船舶。(2)當0.33<F≤0.5時，為二艙制船舶。(3)當0.25<F≤0.33時，為三艙制船舶。4．為改善破損船舶的穩(wěn)性和吃水差的船舶操作要求（1）“破損控制圖”和《破損控制手冊》

SOLAS公約規(guī)定：駕駛室應設有永久展示或隨時可用的控制圖，用于指導船上負責的高級船員，圖上應清晰顯示每層甲板及貨艙的水密艙室限界面，上面的開口及其關閉裝置和任何控制位置，以及扶正由于浸水產生的橫傾的裝置。此外，還應給船上高級船員提供包含上述資料的小冊子。

所有的高級船員（包括駕駛員、輪機員在內）都要熟悉和掌握船舶“破損控制圖”的內容和控制要求。（2）保持船舶的穩(wěn)性和吃水差的日常措施①防水檢查水密艙壁上的水密門，凡在航行中使用的，應每天進行操作。②堵漏應變部署及演習每周進行一次，聽到堵漏演習警報信號后，除固定值班人員外，所有船

員應在2分鐘內攜帶有關的堵漏器材在制定地點集合。堵漏：警鈴或汽笛二長一短聲，

連放1min。

5．船舶不同艙室浸水的處置措施（1）如果查明屬于油艙或艏艉尖艙浸水，一般不會因浸水而丟失全部儲備浮力。此時可以啟用機艙排水系統(tǒng)排水，同時采取措施堵塞破洞。（2）如果查明機艙浸水，采取一切必要措施全力排水，盡量保持船舶動力裝置處于可用狀態(tài)，同時爭取時間查出破洞位置及大小，判斷破洞對船舶危害程度，采取措施堵塞破洞。5．船舶艙室浸水的處置措施（3）破損位于其他艙室，如破損較大，浸水不斷增加，此時隔艙壁的強度不能滿足艙內浸水后的水壓力作用，可能變形，或有被破壞的危險時，必須加強隔艙壁，在浸水艙的全部相鄰艙室采取防止艙壁受壓彎曲變形的支撐補強措施，在鄰近的艙內用支柱、墊木和木楔等對艙壁進行支撐。支撐點的高度大約為艙內水位高度的2/3左右。同時應當關閉水密艙蓋及開口，阻止浸水擴大到其他艙室。（4）處置船舶浸水時應當盡力做到：成功堵漏，及時排水，恢復船舶穩(wěn)性并保持正浮狀態(tài)。然而，對因碰撞而造成較大破口的大型船舶來說，完全控制破損艙室的浸水并將其排空，很難實現(xiàn)，盡量控制浸水范圍，減少浸水艙室。（5）船舶破損浸水后可能造成船舶的橫傾及縱傾，為減少浸水，需采取調整壓載或壓水等方法，調整船舶的橫傾及縱傾，盡可能保持船體平衡，使之達到最安全狀態(tài)。（6）如就近無法搶灘，破洞無法堵塞，經確認已無法挽救船舶下沉時，應即發(fā)出求救信號當機立斷，發(fā)棄船命令，轉入棄船應急部署。