船舶静稳性与航行安全博弈

    张华高

    

    摘 要：船舶的稳性看不见、摸不着，但它是客观存在的，对船舶的安全至关重要。静稳性属于大倾角稳性的范畴，在理论上具有重要的地位，在生产实际中也具有非常重要的指导意义。

    关键词：船舶 静稳性 安全

    在船舶的六大航行性能中，稳性是最重要的性能，它涉及到船舶是否倾覆的专业领域，对船舶的安全至关重要。静稳性是指船舶的横倾超过10度，且外力是缓慢施加到船舶上的稳性，不计角加速度和惯性。静平衡的条件是：外力矩=稳性力矩。解决静稳性的问题通常是用“静稳性曲线图”。

    由于静稳性是横倾超过10度，外力是缓慢作用在船舶上，这种情况不会常见，因此容易认为它的实用价值不大而被人忽视。不少专业书籍在介绍船舶的稳性时，静稳性介绍的比较简单甚至不介绍；在实际工作中，每条新船出厂时，设计单位都会给船舶配备齐稳性资料，其中就有“静稳性曲线图”，它在理论和实际工作中有着非常重要的指导意义。

    船舶静稳性在理论上的指导意义

    “静稳性曲线图”不仅能解决静稳性的问题，还能解决初稳性和动稳性的问题。

    可以证明：“静稳性曲线图”0点处切线的斜率等于初稳性高度GM值，有了GM值便可解决初稳性的问题。

    动稳性是横倾超过10度，外力是突然作用在船舶上，要计角加速度和惯性，动平衡的条件是：外力矩作的功=稳性力矩作的功。要计算外力矩和稳性力矩作的功很麻烦，但在“静稳性曲线图”却比较简单，外力矩作的功和稳性力矩作的功数子上就等于一个面积，如图：稳性力矩作的功为ockθβ曲线下所包含的面积，外力矩作的功为oakθβ所包含的面积。所以利用“静稳性曲线图”可解决动稳性的问题。

    船舶静稳性在实际工作中的指导作用

    曲线的最高点对应的纵座标值是船舶最大的稳性力矩，也是船舶的最小倾覆力矩。这就是说静稳性条件下船舶最大只能承受Mmax（静）这样大的外力矩，如果外力矩再大一点船舶就会倾覆。要求船员在实际工作中来计算船舶承受的外力矩有多大是不现实的。但是，船员应该知道在什么装载条件下，在某个航区，风力达几级，船舶的横倾角会超过10度。这时就有可能外力矩超过Mmax（静） ，一旦有这样的情况发生，船舶不能冒险航行，应选择停航扎风。

    曲线的最高点对应的横座标值θmax 是极限静倾角，在静稳性条件下，实际工作中不允许船舶的横倾角超过极限静倾角。因为，小于θmax 的区域，如果外力矩增加，横倾角增加，稳性力矩也增加，船舶有抗衡外力矩的能力；大于θmax 的区域，如果外力矩增加，横倾角增加，稳性力矩相反还减小，船舶失去抗衡外力矩的能力。所以船舶的横倾角超过极限静倾角是非常危险的。

    当船舶的横倾角超过极限静倾角时，如果外力矩全部由风浪产生，船舶倾刻间将会倾覆，除非是风浪突然停止或减小，船舶有可能逃过生死劫，但是命运已不在船长手中；如果外力矩是由风浪和惯性离心力因方向相同迭加而组成，船舶应急措施及时正确，船舶也有可能得救。

    在动稳性条件下，如果oab 面积= bck面积，船舶处于极限动平衡状态，外力矩不能再增加，再增加一点船舶就会倾覆。此时的外力矩就是船舶的极限动倾力矩Mmax（动），显然它比船舶的最大稳性力矩要小些。在极限动平衡状态下，K点所对应的横倾角θβ 现在的教科书统称为极限动倾角，这一点是船舶在惯性作用下横倾所到达的极限点，在实际工作中，如果用θβ 作为在动稳性条件下，船舶横倾的极限角是存在极大的风险的，建议将“静稳性曲线图”中的b点对应的横倾角定义为船舶的极限横倾角。如是这样，船舶的极限横倾角将小于船舶的极限静倾角，这对船舶的安全操纵有着重要的现实意义。

    船舶在江河中航行，突然受到风浪的作用是常有的事情。因此，船舶所能承受的最大的外力矩就不是船舶的最大稳性力矩Mmax（静） ，而是比它小的极限动倾力矩Mmax（动） ；船舶所能允许的最大横倾角就不是极限静倾角，而是比它小的极限横倾角。

    内河船舶极限静倾角大多在20多度，那么极限横倾角估算应该是在15至18度之间，这就是说船舶的横倾超过10度有危险，超过15度相当危险，这就为船舶的安全航行起到了提前预警的作用 。 （作者单位：重庆航运旅游学校）