稳性衡准数(stability criterion numeral)K是对船舶稳性的重要基本要求之一。稳性衡准是依据中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则》(简称“法规”),对船舶的稳性进行检验计算的一项工作。
“法规”分国际航行海船、国内航行海船、内河航行船舶法定检验技术规则,对船舶稳性,按航区、船型的不同提出了具体要求,并规定了衡准的方法和步骤。
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。船舶的稳性对其安全性和使用性均有重要的影响,且受稳性规范的约束,是设计中要很好处理的一项重要技术性能。
稳性衡准数K是对船舶稳性的重要基本要求之一。规则规定:船舶在所核算的各种装载情况下的稳性,应符合下不等式
稳性衡准数K=
/ = / (q表示最小倾覆力矩和力臂,f为风压倾斜力矩和力臂)最小倾覆力矩:船舶在最危险情况下抵抗外力矩的极限能力
风压倾斜力矩:恶劣海况下风对船舶作用的动倾力矩
所谓稳性校核就是判断K是否大于1。K≥1表示了风压倾斜力矩小于使船舶倾覆所必须的最小倾覆力矩(至多是相等),所以船舶不至于倾覆,因而认为具有足够的稳性。
《国内航行海船法定检验技术规则》(2011)规定了各类排水型海船的完整稳性衡准,包括适用于所有船舶的基本稳性衡准及特殊船舶稳性衡准,适用于不包括帆船、机帆船、非营业游艇的各类排水型民船。
适用于所有船舶的基本完整稳性衡准要求①稳性衡准数K1应符合下列要求:
式中: ——最小倾覆力臂,m;
——风压倾侧力臂,m。
②初稳性高度应不小于0.15m。
③横倾角等于或大于30°处的复原力臂应不小于0.2m,如船体进水角小于30°,则进水角处的复原力臂应不小于该规定值。
④船舶最大复原力臂所对应的横倾角应不小于25°,如进水角
小于最大复原力臂所对应的横倾角,则进水角即为最大复原力臂所对应的横倾角。⑤当船舶的船宽与型深比B/D大于2时,最大复原力臂所对应的横倾角可减小,减小值
由下述公式计算:式中:D——船舶型深,m;
B——船舶型宽,m,当B/D>2.5时,取B/D=2.5;
K——稳性衡准数,当K>1.5时,取K=1.5。
最小倾覆力臂最小倾覆力臂
,用计及船舶横摇影响后的动稳性曲线来确定。船舶具有正常的或曲折的动稳性曲线时,可用下列方法量取。如图1所示,将动稳性曲线向θ轴负值方向对应延伸,在θ轴上自原点向θ轴负方向取等于所算得的横摇角θ1的一点,经此点向上作θ轴的垂直线,与动稳性曲线交于A点,由A点作动稳性曲线的切线,再经A点作一直线平行于θ轴,自A点起,在此直线上量取等于1rad(57.3°)的一段长度得B点,由B点向上作AB线的垂直线,与上述的切线相交与C点,则线段BC为最小倾覆力臂。动稳性曲线因进水角影响而中断时,除了用经过动稳性曲线中断处的割线代替上述切线外,其余均同本条所述,如图2所示。风压倾侧力臂风压倾侧力臂
按下式计算:式中:P——单位计算风压,Pa,查表1;Af——船舶受风面积,m;
Z——计算风力作用力臂,m;
△——所核算装载情况下船舶排水量,t。
计算风力作用力臂Z为在所核算装载情况下,船舶正浮时受风面积中心至水线的垂直距离。受风面积中心应用通常确定图形形心的方法求得。
横摇角对圆舭型船舶,横摇角θ1按下式计算:
式中:C1、C2、C3、C4均为系数,计算方法如下。
①横摇角公式中系数C1的计算。
计算横摇自摇周期,根据及航区查图3可得系数C1,有式中:f——按船舶的B/d值由表2查得的系数;d——所核算装载情况下的型吃水,m;
B——不包括船壳板的最大船宽,m;
KG——所核算装载情况下船舶重心至基线的垂向高度,m;
GM0——所核算装载情况下船舶未计及自由液面修正的初稳性高度,m。
>20s时,取C1=0.19,对遮蔽航区船舶,C1值按沿海航区查图3得值乘以0.8。
②横摇角公式中系数C2的计算:
符号含义同①中所述。
当C2>1时,取C2=1.0;
当C2<0.68时,取C2=0.68。
③横摇角公式中系数C3的计算。
按船舶的B/d值查表3可得次数C3。
④横摇角公式中系数C4的计算。
按船舶类型及舭龙骨尺寸查表4可得系数C4。
⑤对折角线型船舶,横摇角θ1应按下式计算:
式中:——相应于无舭龙骨圆舭型船的横摇角,(°)。横摇加速度衡准数
江-海航行自航船舶当装载甲板货时,其所核算的各种装载情况下,横摇加速度衡准数Ka应符合下式要求:
对海上航行至近海航区或远海航区的船舶
对海上航行至沿海航区或遮蔽航区的船舶
式中:ac——横摇加速度因数,按下式计算:
式中:B——船宽,m;
θ1——横摇角,按上文公式求得;
——横摇自摇周期,按上文公式计算。