[科普中国]-横倾角

横倾

横倾是舰体向一侧倾斜斜的状态。造成横倾的原因主要是纵中剖面两侧积载不均或一侧进水。横倾后，舰体阻力增大，航速降低，舵面不再垂直于相对流向，转船力矩减小，横倾角越大，舵效越低。另外，横倾后，两侧浸水面积不等，水动力合力作用点偏于一侧，产生推舰艇向高舷一侧偏转的力矩；双螺旋桨舰艇低舷一侧的螺旋桨浸水深，效率高，推力略大于高舷螺旋桨，因此形成推力差，也产生向高舷偏转的力矩。通常除方形舰首的特殊舰船在横倾时，可能向低舷偏转外，都有向高舷偏转的现象。有横倾的舰艇，在回转掉头时，向舷高一侧转动比较灵活，回转直径也较小。但总的来说，横倾对舰艇操纵不利。1

横倾角分类根据外力为静力或动力产生横倾，横倾角分为船舶静横倾角和船舶动横倾角。

船舶静横倾角船舶静横倾角，是指船舶在静态力矩作用下产生的横倾角。静横倾角一般按复原力矩等于横倾力矩的平衡条件求得。过大的静横倾角容易使乘客惊慌，故规范对乘客集中一舷和船舶回转时的静横倾角加以限制，其允许的最大横倾角称为极限静横倾角。2

船舶动横倾角船舶动横倾角，是指船舶在动态力矩作用下产生的横倾角。动横倾角可通过动态力矩和复原力矩在同一横倾过程中所作的功相等的条件来加以确定。一般利用静稳性曲线减动稳性曲线的作图法求得。2

船舶横倾角的调整船舶无论在港内还是在航行中，常常会出现横倾。产生横倾的原因有很多：货物装卸左右不对称，油水使用不均衡，舱内货物横向移位以及使用船上重吊装卸重大件货物等。船舶初始横倾角的存在会使稳性力臂降低，大倾角稳性变差。因此，由于船上载荷分布左右不均衡造成的横倾角，应从其产生的原因上加以消除：在做配积载计划时应保证货物载重量左右均衡分布，船上油水舱位的安排及使用应左右均衡；舱内和甲板上装载的货物应做好绑扎，以防止货物在船舶摇摆中移位。如果发生货物移位也应努力恢复其原位。

但当用船上重吊装卸重大件货物时所产生的横倾角，则无法通过其产生的途径加以消除。为了防止船舶产生过大的横倾角以致危及船舶安全，必须加以调整。

下文在小倾角横倾和直舷壁的假设基础上，推导出采用横向移动载荷和侧翼压载的方法调整船舶横倾角的理论计算公式。该推导简单、实用、便于理解。3

船内移动货物调整初始横倾角如图1所示，船舶排水量Δ，稳心M点，初始重心G点，偏离中线面，坐标为Yg，船舶初始横倾角θ，船舶初稳性高度为GM，GM=KM-KG。

在小角度横倾时，浮力作用线通过稳心M，船舶处于平衡状态，有

将船内一货重P自q点水平移至q1点见图2。平移距离为，船舶横倾角减小至θ1，新的船舶重心G1的横向坐标Yg1，船舶达到新的平衡：

根据平行力移动原理有

式中：——货物水平横移距离，

由式(1)、式(2)和式(3)得：

可以用力矩等效原则，解释上式三部分的含义：ΔGMtanθ反映了初始状态使船舶横倾θ角的等效横倾力矩大小，反映了横移货物引起的横倾力矩变化，ΔGMtanθ1反映了调整后，使船舶横倾θ1角的等效横倾力矩大小。

当θ=0时，即船舶初始正浮，横向移动货物产生横倾角θ1角，有

与船内水平横移货物公式一致。

当θ1=0时，即将船舶自θ角调整至正浮位置，有

相当于上式的逆变化。3

少量装卸货物调整初始横倾角通过不对称装卸货物同样能达到调整船舶横倾角得目的，如图1所示初始状态，满足平衡条件(式1)，假使在q点处装卸货重P(图3)，货物垂向坐标为ZP，移动后船舶排水量为Δ1，重心为G1，初稳性高为G1M，移动后船舶静止于横倾角θ1处，新的初稳性高度G1M为

式中：Δ1——装卸货后的船舶排水量，Δ1=Δ+P

满足平衡条件：

根据重心计算公式，船舶横向坐标满足

由式(1)、式(6)和式(7)得

依然可以用力矩等效原则，解释上式三部分的含义：ΔGMtanθ反映了初始状态使船舶横倾θ角的等效横倾力矩大小，反映了装卸货物引起的横倾力矩变化，ΔGMtanθ1反映了调整后，使船舶横倾θ1角的等效横倾力矩大小。

当θ=0时，即船舶初始正浮，装卸货物产生横倾角θ1角，有

可理解为船舶首先装在与货物等高的中线面处，船舶平行沉浮，初稳性高度变为，G1M然后平移至YP，产生横倾角，而得到上式。

当θ1=0时，即将船舶自θ角调整至正浮位置，有

表面上看来通过装卸货物，调整船舶横倾角，船舶的排水量改变了，似乎上式中应体现出Δ1和G1M，但是，由于船舶稳性只有在横倾角存在时才能体现出来，正是由于末状态的横倾角为零，才将Δ1和G1M因素给屏蔽掉了。其实我们也可以从另外的角度理解公式(8)，既然装卸货物的目的是调平，不妨先进行船内移货，假想有P吨的货物由中线面移至YP，使船舶正浮，根据船内移货公式得式(10)，再在中线面匕装货，浮态依然不变。3