船舶稳性
稳性(stability)是指船舶在外力矩(如风、浪等)的作用下发生倾斜,当外力矩消除后能自行恢复到原来平衡位置的能力。 船舶稳性,按倾斜方向可分为横稳性和纵稳性;按倾斜角度大小 可分为初稳性(倾角100以下)和大倾角稳性;按外力矩性质可分为静稳性和动稳性。对于船舶来说,发生首尾方向倾覆的可能性极小,所以一般都着重讨论横稳性。 当船舶在平衡位置时,由于船舶构造上是左右对称的,船上重量分布也要求左右对称,所以重心(G)是在船舶中线上。如前所述,重力(W)是从重心(G)垂直向下。船舶浮心(C)是船舶水下体积的几何中心,当船舶正浮时,也在船舶中心线上,浮力(B)是从浮心(C)垂直向上,如图1-25所示。 当外力矩迫使船舶倾斜,若货物不移位,则重心位置不变。但由于水下体积形状发生变化,而浮心则由C点移到C1点。此时重力和浮力组成一个反抗倾斜的力偶,如图1-26所示。当外力矩消失后,船舶在上述力偶所产生的力矩作用下恢复到初始位置。此力矩称为复原力矩。当船舶处于稳定平衡状态时,称船舶具有稳性。 如果船舶的重心过高,或船宽较窄,当船舶受外力矩作用横倾时,由于船宽较窄的船舶浮心横移的距离较小,因而重力和浮力组成的力偶所产生的力矩,反而使船舶继续倾斜,以至于倾覆,此力矩称为倾覆力矩,如图1-26所示。当船舶处于不稳定平衡状态时,称船舶没有稳性。 从上述两种情况可以看出:在图1-26中,M点(船舶倾斜后新的浮力作用线与船舶中心线的交点)是在重心G点之上,船舶具有稳性,M点叫做稳心。在图1-27中,M点是在G点之下,船舶不具有稳性。经分析研究,船舶是否具有稳性以及稳性好坏,决定于G点与M点的相对位置和G和M间距离的大小,即GM值是衡量船舶稳性好坏的标准,称GM值为初稳性高度。它与稳性的关系是:当M点在G点之上时,GM>0,船舶具有稳性,GM值越大,稳性越好,但船舶摇摆就会加剧;当M点在G点之下时,GM<0,船舶不具有稳性,一旦受到外力矩作用很容易使船倾覆;当M点和G点重合一点时,GM=0,船舶也不具有稳性,因为一旦受到外力矩作用,船舶处于随遇平衡状态,对船舶也极不安全。 |