船舶靜穩(wěn)性與航行安全博弈

張華高

摘 要：船舶的穩(wěn)性看不見(jiàn)、摸不著，但它是客觀存在的，對(duì)船舶的安全至關(guān)重要。靜穩(wěn)性屬于大傾角穩(wěn)性的范疇，在理論上具有重要的地位，在生產(chǎn)實(shí)際中也具有非常重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：船舶 靜穩(wěn)性 安全

在船舶的六大航行性能中，穩(wěn)性是最重要的性能，它涉及到船舶是否傾覆的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)船舶的安全至關(guān)重要。靜穩(wěn)性是指船舶的橫傾超過(guò)10度，且外力是緩慢施加到船舶上的穩(wěn)性，不計(jì)角加速度和慣性。靜平衡的條件是：外力矩=穩(wěn)性力矩。解決靜穩(wěn)性的問(wèn)題通常是用“靜穩(wěn)性曲線圖”。

由于靜穩(wěn)性是橫傾超過(guò)10度，外力是緩慢作用在船舶上，這種情況不會(huì)常見(jiàn)，因此容易認(rèn)為它的實(shí)用價(jià)值不大而被人忽視。不少專(zhuān)業(yè)書(shū)籍在介紹船舶的穩(wěn)性時(shí)，靜穩(wěn)性介紹的比較簡(jiǎn)單甚至不介紹；在實(shí)際工作中，每條新船出廠時(shí)，設(shè)計(jì)單位都會(huì)給船舶配備齊穩(wěn)性資料，其中就有“靜穩(wěn)性曲線圖”，它在理論和實(shí)際工作中有著非常重要的指導(dǎo)意義。

船舶靜穩(wěn)性在理論上的指導(dǎo)意義

“靜穩(wěn)性曲線圖”不僅能解決靜穩(wěn)性的問(wèn)題，還能解決初穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性的問(wèn)題。

可以證明：“靜穩(wěn)性曲線圖”0點(diǎn)處切線的斜率等于初穩(wěn)性高度GM值，有了GM值便可解決初穩(wěn)性的問(wèn)題。

動(dòng)穩(wěn)性是橫傾超過(guò)10度，外力是突然作用在船舶上，要計(jì)角加速度和慣性，動(dòng)平衡的條件是：外力矩作的功=穩(wěn)性力矩作的功。要計(jì)算外力矩和穩(wěn)性力矩作的功很麻煩，但在“靜穩(wěn)性曲線圖”卻比較簡(jiǎn)單，外力矩作的功和穩(wěn)性力矩作的功數(shù)子上就等于一個(gè)面積，如圖：穩(wěn)性力矩作的功為ockθβ曲線下所包含的面積，外力矩作的功為oakθβ所包含的面積。所以利用“靜穩(wěn)性曲線圖”可解決動(dòng)穩(wěn)性的問(wèn)題。

船舶靜穩(wěn)性在實(shí)際工作中的指導(dǎo)作用

曲線的最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱座標(biāo)值是船舶最大的穩(wěn)性力矩，也是船舶的最小傾覆力矩。這就是說(shuō)靜穩(wěn)性條件下船舶最大只能承受Mmax（靜）這樣大的外力矩，如果外力矩再大一點(diǎn)船舶就會(huì)傾覆。要求船員在實(shí)際工作中來(lái)計(jì)算船舶承受的外力矩有多大是不現(xiàn)實(shí)的。但是，船員應(yīng)該知道在什么裝載條件下，在某個(gè)航區(qū)，風(fēng)力達(dá)幾級(jí)，船舶的橫傾角會(huì)超過(guò)10度。這時(shí)就有可能外力矩超過(guò)Mmax（靜） ，一旦有這樣的情況發(fā)生，船舶不能冒險(xiǎn)航行，應(yīng)選擇停航扎風(fēng)。

曲線的最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫座標(biāo)值θmax 是極限靜傾角，在靜穩(wěn)性條件下，實(shí)際工作中不允許船舶的橫傾角超過(guò)極限靜傾角。因?yàn)椋∮讦萴ax 的區(qū)域，如果外力矩增加，橫傾角增加，穩(wěn)性力矩也增加，船舶有抗衡外力矩的能力；大于θmax 的區(qū)域，如果外力矩增加，橫傾角增加，穩(wěn)性力矩相反還減小，船舶失去抗衡外力矩的能力。所以船舶的橫傾角超過(guò)極限靜傾角是非常危險(xiǎn)的。

當(dāng)船舶的橫傾角超過(guò)極限靜傾角時(shí)，如果外力矩全部由風(fēng)浪產(chǎn)生，船舶傾刻間將會(huì)傾覆，除非是風(fēng)浪突然停止或減小，船舶有可能逃過(guò)生死劫，但是命運(yùn)已不在船長(zhǎng)手中；如果外力矩是由風(fēng)浪和慣性離心力因方向相同迭加而組成，船舶應(yīng)急措施及時(shí)正確，船舶也有可能得救。

在動(dòng)穩(wěn)性條件下，如果oab 面積= bck面積，船舶處于極限動(dòng)平衡狀態(tài)，外力矩不能再增加，再增加一點(diǎn)船舶就會(huì)傾覆。此時(shí)的外力矩就是船舶的極限動(dòng)傾力矩Mmax（動(dòng)），顯然它比船舶的最大穩(wěn)性力矩要小些。在極限動(dòng)平衡狀態(tài)下，K點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫傾角θβ 現(xiàn)在的教科書(shū)統(tǒng)稱(chēng)為極限動(dòng)傾角，這一點(diǎn)是船舶在慣性作用下橫傾所到達(dá)的極限點(diǎn)，在實(shí)際工作中，如果用θβ 作為在動(dòng)穩(wěn)性條件下，船舶橫傾的極限角是存在極大的風(fēng)險(xiǎn)的，建議將“靜穩(wěn)性曲線圖”中的b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫傾角定義為船舶的極限橫傾角。如是這樣，船舶的極限橫傾角將小于船舶的極限靜傾角，這對(duì)船舶的安全操縱有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

船舶在江河中航行，突然受到風(fēng)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穩(wěn)性力矩Mmax（靜） ，而是比它小的極限動(dòng)傾力矩Mmax（動(dòng)） ；船舶所能允許的最大橫傾角就不是極限靜傾角，而是比它小的極限橫傾角。

內(nèi)河船舶極限靜傾角大多在20多度，那么極限橫傾角估算應(yīng)該是在15至18度之間，這就是說(shuō)船舶的橫傾超過(guò)10度有危險(xiǎn)，超過(guò)15度相當(dāng)危險(xiǎn)，這就為船舶的安全航行起到了提前預(yù)警的作用 。 （作者單位：重慶航運(yùn)旅游學(xué)校）