3000噸多用途貨船實船穩性計算分析

以3000噸多用途貨船為實例，根據實例船的總布置圖，裝載情況，對該船的初穩性進行計算分析、校核、和評價。

穩性是船舶安全檢查的一項重要內容，文內以3000噸多用途貨船為實例，根據實例船的總布置圖，裝載情況，對該船的初穩性進行計算分析，并按照2004年《船舶與海上設施法定檢驗規則》中對遠海航區貨船的要求進行穩性校核，對該船的航行性能和安全性做出評價，作為船舶穩性安全檢查工作的參考。

原始依據

1、3000噸多用途貨船基本資料

本文實例計算的船舶為3000噸多用途貨船，國際航行海區，裝運干貨、鋼材等貨物，尾機型，單螺旋槳，船舶的基本資料可從完工數據中查找獲得。

該船主要尺度如下：總長87.19m，垂線間長80.00m，型寬14.00 m，型深8.50m。

艙容：貨艙：5000.0 m3 ，燃油艙：250.0 m3 ，柴油艙：50.0 m3，淡水艙：80.0 m3，壓載水：1500.0 m3。

空船重量：1685.8t

空船重心：距基線5.1m，船舯向艉4.1m。

2、備用圖紙資料

（1）3000噸多用途貨船總布置圖

總布置圖主要用于分析該船裝載的分布情況，在確定船舶重量重心時量取各項載荷重量的重心坐標。

（2）3000噸多用途貨船靜水力曲線圖

靜水力曲線是表示船舶正浮狀態時的浮性要素、初穩性要素和船型系數等與吃水(d)的關系線的總稱，可用于查找在特定吃水條件下船舶各項浮態數據，是分析船舶穩性時的一項重要參考依據。靜水力圖中和初穩性計算有關的主要幾個參數曲線有：型排水體積曲線V、總排水量曲線D、浮心縱向坐標曲線Xc、浮心垂向坐標曲線Zc、漂心縱向坐標曲線XF、橫穩心高度曲線ZM、每厘米縱傾力矩曲線MTC。

3000噸貨船縱傾及初穩性計算

船舶在不同的裝載狀況下，其穩性都將發生變化，本文的穩性計算以滿載到港時的裝載情況為例，在該裝載狀態下，燃油及備品重量均依據相應艙容的100%計算。

1、排水量及重心計算

依據合力矩定理，船舶排水量和重心縱坐標依據以下公式計算：

排水量△=?撞Pi (2.1)

重心縱坐標 (2.2)

式中：Pi——構成船舶排水量的各項載荷重量(t)，包括空船重量△L、船舶常數C、各貨艙和油水艙裝載量、船員、供應品及備品等，各項數值由裝載方案確定；

Zi——為的重心距船中的距離(m)；在實際中為簡化計算，均以艙內所裝貨物總體積中心作為該艙貨物計算重心，其算法簡單，且求得的GM值比實際GM偏小，偏于安全。

在實際中可采取列表計算的方法，根據該船裝載情況分別統計其重量，并在總布置圖上測量其相應的力臂，依公式列表計算。在計算時應注意重心位置位于船舯向首取正，船舯向尾取負，計算過程如表2-1所示：

2、縱傾及初穩性計算

確定該船總重量后，通過查靜水力圖中的總排水量曲線，確定該船的平均吃水d，再根據浮心縱向坐標曲線、漂心縱向坐標曲線、每厘米縱傾力矩曲線，分別確定Xc、XF和MTC等穩性計算參數。

由于船舶重心位置和浮心位置不同，產生縱傾力矩，將使船體將以漂心為原點發生縱傾，通過靜水力曲線確定漂心坐標XF后，首尾吃水差可通過以下公式計算：

t=△(Xg-Xc)/100MTC (2.3)

首吃水變化為：?啄df=(L/2-XF)t/L(2.4)

尾吃水變化為：?啄da=-(L/2-XF)t/L(2.5)

船舶在裝載后的初穩性高度可由下述公式求取:

GM0=GM- KG(2.6)

式中：KM——平均吃水下橫穩性距基線高度，由靜水力曲線圖中查得；

KG——重心高度，依式2.2列表計算得

該船實際工作計算中，船舶首尾吃水和初穩性高仍以表格的形式進行，計算過程如下表所示：

3、自由液面對初穩性高度修正計算

根據中華人民共和國海事局《船舶與海上設施法定檢驗規則》(2004)的規定：凡存在自由液面的液體艙，如消耗液體艙、液貨艙、污油水艙、航行途中加壓載水的壓載水艙等均應計算裝載50%艙容液體的自由液面的影響。

自由液面對初穩性高度修正值表達式：

(2.7)

式中：?酌為艙柜內液體的密度；Ix為液艙柜內自由液面對液面中心軸的面積慣矩；

自由液面修正后的初穩性高度為：

GM=GM0-?啄GM(2.8)

根據以上要求，該3000噸多用途貨滿載出港裝載狀態時應對左右底壓載水艙、燃油艙、首尖艙、淡水艙做自自由液面對初穩性高度修正計算，各艙室的液面慣性可由總布置圖中的縱剖面尺寸和位置計算得到。該船自由液面初穩性高度計算如下表所示。

結論

依據中華人民共和國海事局《船舶與海上設施法定檢驗規則》(2004)，我國對國內航行船舶規定，經自由液面修正后初穩性高度不小于0.3m。通過以上計算分析，該3000噸多用途貨船在滿載出港狀態時初穩性高度為0.83m，首尾吃水分別為5.93/6.07m，該船在滿載出港時的穩性衡準滿足規范要求，安全性較好，同時，在滿載時該船不出現首傾，在壓載狀態下有適當的吃水，適航性能良好。

應該注意的是，船舶的穩性是針對某一裝載情況而言的，當船舶的裝載情況發生變化時，船舶的穩性也將發生變化。航運公司在裝載貨物時，應充分考慮到船舶穩性的要求，根據所確定的適度穩性大小，科學分配各艙配貨比例，合理搭配各類貨物，以適應船舶穩性安全的需要。在海事安全監管工作中，也可按照本實例中介紹的方法，對船舶裝載情況進行穩性安全衡準，作為船舶安全檢查工作的參考。

(作者單位：福州海事局)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文