某11.6m單體艇的穩(wěn)性計算及穩(wěn)性校核過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1224某11.6m單體艇的穩(wěn)性計算及穩(wěn)性校核過程案例 1327261.1穩(wěn)性原理 1274541.2初穩(wěn)性計算 193411.3大傾角穩(wěn)性 41.1穩(wěn)性原理穩(wěn)性是指當(dāng)船舶在外力作用下發(fā)生了偏離，使其離開了平衡位置而發(fā)生了傾斜。當(dāng)這個外力消失后，船舶能夠自行回復(fù)的能力。穩(wěn)性計算是船舶靜力學(xué)研究和船舶設(shè)計中的重中之重，穩(wěn)性的好壞直接與安全掛鉤，是船舶最重要的性能之一。這里要著重強(qiáng)調(diào)的是，在高速艇中的一個特殊現(xiàn)象：動態(tài)不穩(wěn)定性。1.2初穩(wěn)性計算1）滿載出港及滿載到港計算由《船舶設(shè)計原理》[1]中對滿載出港和滿載到港的定義，當(dāng)艇滿載到港時，對本艇而言，燃油和淡水重量剩余10%，而其他不變。由Excel計算得到的滿載出港和滿載到港的重量中心如表7-1所示。表7-1各載況浮態(tài)和初穩(wěn)性項目數(shù)值重心坐標(biāo)Z/mX/mY/m滿載出港8376.651.4384.5730.00輕載重量6100.001.4744.5740.00燃油10%83.260.1902.9080.00淡水10%33.900.1503.7840.00乘員8位680.002.7245.5430.000裝備及儲藏品100%150.000.7505.4930.000蓄電池組100%200.000.7466.9120.000其他100%75.001.6939.6920.000載重量1222.161.8515.7870.00滿載到港7322.161.5374.7760.00綜合靜水力曲線圖可知，在滿載出港和滿載到港時的吃水分別是：0.700m和0.646m。量取過程可見圖7-1所示。圖7-1靜水力曲線圖最終匯總數(shù)據(jù)如表7-2所示。表7-2穩(wěn)性計算結(jié)果匯總序號項目/單位滿載到港滿載出港1船舯吃水/m0.6460.7002水線長度/m10.5910.6403排水量/t1.3228.3774艏吃水/m0.6460.7005艉吃水/m0.6460.7006漂心處吃水/m0.6460.7007水線面面積/m222.91523.6928菱形系數(shù)（Cp)0.3220.345續(xù)表7-2序號項目/單位滿載到港滿載出港9方形系數(shù)（Cb)0.3070.33110最大中橫剖面系數(shù)（Cm)0.4110.44111水線面系數(shù)（Cwp)0.6480.67212浮心縱向位置/m-0.951-0.95413漂心縱向位置/m-1.022-1.01314浮心垂向高度（KB）/m0.4730.52515重心垂向高度（KG）/m1.5371.43816橫穩(wěn)心半徑BMtm1.5391.54717縱穩(wěn)心半徑BMLm23.50521.45518每厘米吃水噸數(shù)（TPC）t/cm0.2310.24319引起縱傾1cm的力矩/m0.1460.155根據(jù)以上數(shù)據(jù)，對本艇的初穩(wěn)性高進(jìn)行計算，如表7-3所示。表7-3初穩(wěn)性高計算表項目滿載到港/m滿載出港/mGM=KB+BM-KG0.4750.634KB:浮心高度ZB0.4730.525BM:初穩(wěn)心半徑1.5391.547KG:重心高度1.5371.438ZM=BM+ZB2.0122.072由表7-3可知，滿載到港和滿載出港時，初穩(wěn)性高GM分別為0.475m和0.634m，均大于0.15m，滿足《游艇入級與建造規(guī)范》對初穩(wěn)性的要求[12]。1.3大傾角穩(wěn)性我們已經(jīng)討論過初穩(wěn)性的計算，但是在當(dāng)艇突遇惡劣天氣時，艇的橫傾角會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們在初穩(wěn)性時討論的范圍。本節(jié)將采用手工計算的方法來對大傾角穩(wěn)性進(jìn)行計算，為了盡量的使計算簡便，我們一般都會采用乞氏法。這種計算方法的優(yōu)點在于減少了我們計算的工作量并且保證了精度。但是我們需要重新在型線圖中量取數(shù)據(jù)，重新繪制乞氏剖面圖，繪制過程中九垂線的確定如圖7-2所示。 圖7-2九垂線量取各個垂線與各個水線的半寬值后，重新繪制乞氏剖面圖，繪制時要選取計算水線，本艇在計算時選取5根計算水線，分別是550WL、600WL、650WL、700WL、750WL五根水線本艇的乞氏剖面圖如圖7-3所示。圖7-3乞氏剖面圖乞氏剖面圖的計算水線也要重新選取，本艇重新取計算水線5根。但是最高計算水線應(yīng)稍高于滿載水線。旋轉(zhuǎn)點取在偏向出水的那一側(cè)。接下來要量取入水和出水寬度a和b值，應(yīng)數(shù)據(jù)量較大，但過程重復(fù)單一，這里不再贅述。最后匯總穩(wěn)性插值曲線、靜穩(wěn)性、動穩(wěn)性數(shù)據(jù)匯總見附錄D。穩(wěn)性插值曲線圖、靜穩(wěn)性臂和動穩(wěn)性臂曲線見圖7-4~7-6。圖7-4穩(wěn)性插值曲線圖7-5吃水0.7m時靜穩(wěn)性曲線圖圖7-6吃水0.65m時靜穩(wěn)性曲線圖3）動態(tài)不穩(wěn)定性中高速艇在中高速航行的狀態(tài)下可能會出現(xiàn)豚躍的現(xiàn)象，豚躍現(xiàn)象是一種動態(tài)不穩(wěn)定性的表現(xiàn)，這種現(xiàn)象是由于艇在高速航行時，由于動壓力的變化，從而導(dǎo)致艇的航行縱傾角與升沉以一定幅度和頻率變化，從而像海豚一樣在水中不斷躍動的現(xiàn)象。如果一條艇的舭部斜升角過小，及載荷不夠等問題。隨著其航速越來越高，航行的縱傾角也變得越