《第二代完整穩(wěn)性參數(shù)橫搖薄弱性衡準(zhǔn)發(fā)展綜述》.pdf

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1、56卷增刊1(總第213期)中國造船Vo1．56Special1(SerialNo．213)2015年5月SHIPBUILDINGOFCHINAMay2015文章編號：1000．-4882(2015)S1．0217．07第二代完整穩(wěn)性參數(shù)橫搖薄弱性衡準(zhǔn)發(fā)展綜述付麗麗，鄭雙燕，柳衛(wèi)東，王雅琪(江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司開發(fā)研究部，上海201913)摘要介紹近幾年SLF會議及最新的SDC會議上關(guān)于第二代完整穩(wěn)性中失效模式之一的參數(shù)橫搖薄弱性衡準(zhǔn)的發(fā)展進(jìn)程，分析其變化的原因和未來發(fā)展趨勢，深入解讀第一層和第二層薄弱性評估中各個(gè)參數(shù)的確切含

2、義，可供船舶設(shè)計(jì)人員參考。關(guān)鍵詞：第二代完整穩(wěn)性：參數(shù)橫搖；薄弱性衡準(zhǔn)中圖分類號：U661．32文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A0引言國際海事組織IMO正在討論制定的第二代完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)是對當(dāng)前2008ISCode的替代和有益補(bǔ)充，目標(biāo)對象為大于24m的所有商船。其基本原理是基于船舶自身的物理特征和在波浪上航行的動穩(wěn)性而非靜穩(wěn)性。該衡準(zhǔn)根據(jù)穩(wěn)性失效的基本原理，劃分了三種穩(wěn)性失效模式[1】：(1)復(fù)原力臂變化導(dǎo)致的穩(wěn)性失效模式，如參數(shù)橫搖和純穩(wěn)性喪失；(2)SOLAS定義的癱船穩(wěn)性；(3)波浪中與操縱有關(guān)的穩(wěn)性失效模式，如橫甩。其中參數(shù)橫搖對集裝箱船有較大

3、影響。到目前為止，己發(fā)生若干起由于集裝箱船發(fā)生嚴(yán)重的參數(shù)橫搖共振而導(dǎo)致大量集裝箱損失及其他更嚴(yán)重?fù)p害的事故。參數(shù)橫搖主要是指阻尼較小的船舶，在遭遇到一定頻率的波浪時(shí)，伴隨著顯著的縱搖、升沉運(yùn)動，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大橫搖角的非線性現(xiàn)象。遭遇頻率為橫搖自然頻率兩倍時(shí)最容易發(fā)生參數(shù)橫搖，且主要發(fā)生在迎浪和隨浪中L2J。本文綜合SLF(IMO穩(wěn)性、載重線和漁船安全分委會)53次、54次和55次會議及SDC(IMO船舶設(shè)計(jì)建造分委會)第1次會議對參數(shù)橫搖薄弱性衡準(zhǔn)的論述，深入解讀各個(gè)參數(shù)的含義及作出更新的原因，分析其未來發(fā)展趨勢。1第二代完整穩(wěn)性

4、的發(fā)展IMO自2002年開始研究修訂完整穩(wěn)性規(guī)則。2007年，“以性能為標(biāo)準(zhǔn)的衡準(zhǔn)”改名為“新一代完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)”的制定工作正式啟動，明確了4種穩(wěn)性失效模式。2008年，SLF51次會議上專門成立了穩(wěn)性工作組。2010年，SLF52次會議上重點(diǎn)討論了新一代完整穩(wěn)性的框架形式：薄弱穩(wěn)性第一層評估，薄弱穩(wěn)性第二層評估，穩(wěn)性直接評估，操作指南。對具體船舶，首先針對每種失效模式采用薄弱穩(wěn)性第一層中國造船學(xué)術(shù)論文判斷是否屬于非常規(guī)類型船舶，如果不是，則必須滿足2008ISCode；如果是，則采用薄弱穩(wěn)性第二層來確認(rèn)其薄弱性。采用第二層判斷時(shí)，如果

5、不是，則必須滿足2008ISCode；如果是，則需要直接評估。直接評估可作為2008ISCode的補(bǔ)充，最終將給船員提供操作指南和評估動力穩(wěn)性的安全水平。2011年，SLF53次會議上將“新一代完整穩(wěn)性”正式更名為“第二代完整穩(wěn)性’’，增加了一種失效模式一過度加速度。同時(shí)，對每個(gè)穩(wěn)性失效模式的3個(gè)層次的衡準(zhǔn)都至少有一個(gè)建議。2012年，SLF54次會議【4J，根據(jù)各方提交的實(shí)船驗(yàn)證內(nèi)容，對現(xiàn)有的5種穩(wěn)性失效模式Level1和Level2薄弱性衡準(zhǔn)草案進(jìn)行進(jìn)一步討論。同意對參數(shù)橫搖、純穩(wěn)性喪失、騎浪／橫甩這三種失效模式的Level1和L

6、evel2的有關(guān)衡準(zhǔn)草案進(jìn)行合并，發(fā)展為協(xié)調(diào)統(tǒng)一的衡準(zhǔn)草案。此次會議對五種失效模式的直接計(jì)算衡準(zhǔn)沒有進(jìn)行過多討論。2013年，SLF55次會議【5J上進(jìn)一步討論確定了參數(shù)橫搖和純穩(wěn)性喪失兩種失效模式的Level1和Level2薄弱性衡準(zhǔn)的計(jì)算流程，部分衡準(zhǔn)值有所調(diào)整，并增加了計(jì)算依據(jù)的波況表格。2014年，IMO機(jī)構(gòu)改革后SDC第1次會議[6-7]起草了五種失效模式Level1和Level2衡準(zhǔn)的2008ISCode修正草案，充實(shí)了衡準(zhǔn)解釋的工作文件。2SLF53次會議上對參數(shù)橫搖薄弱性衡準(zhǔn)的規(guī)定此次會議上，日本、意大利、韓國等對參數(shù)

7、橫搖的Level1和Level2提出不同的草案建議，德國提供了很多算例進(jìn)行驗(yàn)證，涉及的樣船包括集裝箱船、多用途船、滾裝船、散貨船、氣船、油船、拖輪、特種船和巡邏船等，共26艘船。美國對參數(shù)橫搖的Level1的建議：僅考慮船型參數(shù)，獨(dú)立于船的尺寸。詳細(xì)考察船體四個(gè)部分(艏艉分別分為水線以上和以下部分)。由此產(chǎn)生四個(gè)系數(shù)，每個(gè)系數(shù)為：考察的船體四分之一體積與其最大水平面面積乘以相對應(yīng)的四分之一高度之乘積的比值。最終結(jié)果為四個(gè)系數(shù)的平均值。若此平均值小于0．75-0．80，則認(rèn)為是易于發(fā)生參數(shù)橫搖的。此衡準(zhǔn)僅單獨(dú)評估了艏艉垂線限制的船體型式

8、，未考慮裝載情況。日本對參數(shù)橫搖Levell的建議：將GM在波峰和波谷情況下的變動作為船舶行為的指示器，且僅以簡化型式來計(jì)算波峰和波谷條件下的慣性力矩差值。波峰中的慣性矩是通過位于波中最低吃水處高度的水平水線來計(jì)算的。波