船舶稳性研究的现状及展望

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1、船舶稳性研究的现状及展望上海船舶运输科学研究所高家镐综述了近年来船舶完整稳f生及破舱稳性的研究概况,包括在恶劣海况下的船舶倾覆模式，以及船舶倾覆的模型试验方法和数值计算模型。还简述了船舶稳性实时监控装置研制概况，并提出今后船舶稳性研究工作的建议。矢键词:船舶完整稳性破舱稳性稳性监控建议稳性是确保船舶及各种海上浮体安全航行及作业的主要性能之一，目前世界各国都制定了相应的规则，作为船舶设计或航行中判断稳性的主要依据。_.但严格地说,这些规则的制定在理论上是不严嗨袴玄竇寒电報伞旁备f：有不少需进一步完善之处

2、。主要在于船舶及海卡jJd'竊詁卷恶劣海况中倾覆的主要模式体在恶劣海况下发生大幅度摇荡运动而导致的倾覆现象极为复杂，人们对其倾覆机理的认识有一定局限性,加上新船型的发展以及新的海损事故发生，提出了很多新课题。因此矢于稳性的研究一直是船舶力学研究的热点。ITTC（国际船模试验池会议）专门成立了稳性专家委员会，组织各国研究人员进行深入研究。国际稳性会议每4年举行一次,及时交流各国尖于稳性研究的成果。国内有尖的大专院校及科研机构也在不断研究，人们对船舶倾覆机理的认识不断加深，不少成果已在稳性规则的修改中应用

3、。但总体而言，仍有很多未解决的难点，有待人们深化研究。本文分别从船舶完整稳性及破舱稳性两个方面综述了近年来的研究概况，同时也简述了矢于营运船舶稳性实时监控装置的研究概况。通过回顾及评述，展望了今后的研究方向。1船舶完整稳性的研究完整稳性即船舶未破损状态下的稳性。回顾其研究历史，早期人们集中于船舶各种静稳性参数的研究,如初稳性高度、复原力臂曲线的特征值等;研究方式是通过统计各类海损事故船舶的静稳性参数，提出相应的界限，作为控制船舶稳性的判据，如IMOA167决议，至今这些判据仍是各种稳性规则的主要内容之

4、一。随着船舶在波浪中运动计算方法及模型试验技术的发展，联系船舶在波浪中运动的作者简介:高家舖，男，研究员。1942年生,1964年上海交通大学船舶流体力学专业毕业，长期从事船舶耐波性及稳性研究工作。动稳性判据也逐步增加到與取稳性规则中，但由于合理动稳雀的判据涉殘船讎祓信海况屮的运动计算，泼减很多非线性问题選壬解决:故后期的研究工早期的研究工作重点放在船舶在横风、横;良中的倾覆模式研究，即假定船舶无航速、处于榄良谐摇状态，同时受横风（定常风及阵风）作用，通过计算横摇角及风对船舶的作用力来判断船舶能否承

5、受各种海况中风浪的作用。如IMOA.562决议中的气象衡准就是采用这种模式制定的。这彳、衡准已得到广泛的应用，在保证常规船舶完整稳性方面是有效的。但仔细分析,这种衡准还有一定的局限性。通过对一些船舶倾覆事故的分析及尖于船舶倾覆事故的模拟试验，发现符合IMO完整稳性衡准的船舶仍会发生倾覆事故，但不是在横浪中，而是在船舶处于随浪及尾斜浪航行状态。从而提出了尖于船舶倾覆模式的研究，并进行了大量的模拟试验及数值计算分析。目前主要集中在下列三种模式：（1）静稳性损失静稳性损失指船舶处于波峰状态时的复原力臂减少，

6、常发生于以低遭遇频率航行于随浪及尾斜浪中的船舶。尤其是随浪航行吋，船速接近波速，船长接近波长，波峰处于船中吋，复原力臂会在一定吋间中减少（甚至为负值），若受到波浪或其它横向力的作用，会导致船舶倾覆。这种模式已被大家接受，并提出了各种计算复原力臂减少的计算方法，但如何合理应用到稳性规则中，有待进一步探讨。（2）动稳性损失动稳性损失是指船舶处于极值横摇状态的复原能力减少所产生的动稳性损失。这种模式中倾覆的船舶有下列现象：①尾斜浪中大幅度横摇以一定速度航行于尾斜浪中的船舶会有六自由度的耦合运动，其中横摇、纵

7、荡、横劣、首摇会人幅度变化。当船舶剧烈横摇到下风侧时，波峰处于船中，再反向横摇至上风侧时船中处于波谷。由于耦合纵荡运动，使船舶在波峰中的吋间大于在波谷中的时间，且导致复原力在一个横摇周期中不对称地减少及恢复，使横摇运动逐渐发展到危险状态，甚至倾覆，一般向下风侧倾覆。%1参数激励航行于纵向波浪中的船舶，由于波峰和波谷反复通过船舶,在波长接近于船长时，会导致复原力臂值周期性变化，当波峰通过船中时，会引起大幅度横摇运动。横摇常发生于波浪遭遇周期等于船舶自摇周期或2倍于自摇周期情况。这种参数激励（又称低周谐摇

8、）现象在尾斜浪航行状态很危险，会导擁舶倾覆。在迎浪航行中亦观察到大幅度横摇或'象0这种现象已被模拟试验及数值计算所证实，脫出汙各种数值计算方法。%1冲击激励陡的破碎波对船舷的冲击，会影响到船舶动力状态，引起船舶剧烈横摇，甚至吞没船舶，常发生于波浪中航行的小船。这种现象不包括因冲击而产生的甲板室损害及进水的影响。%1分叉船舶在波浪中的横摇响应，在同一波浪频率下，会从一个小幅度的横摇稳定状态跳跃到另一个大幅度的横摇稳定状态。目前仅局限于规则波研究。经分析，在