第二代完整稳性衡准

方法的时域数字模拟和概率理论，这些综合方
稳性直接 法包括势流理论+实验粘性模型，尤其是非扰 评估 动 波 下 的 非 线 性 刚 体 动 力 模 型 （ Froude-
高
Krylov假定）。应列出合适的指南和程序（例
如：波谱图，船舶营运条件等），希望能用概
率法来评估船舶的安全水平。
操作指南
在稳性直接评估的结果和稳性失效的分析基础 上制定具体的船舶操作指南
失效模式
(3)瘫船：
船舶由于推进系统或操舵系统问题，处于无法推进或操 舵的状态，此时船舶可能在自由漂移时在波浪作用下发生共 振横摇。
பைடு நூலகம்
失效模式
(4)纯稳性丧失：
当船舶以较高航速在随浪中航行时，大的波浪以接近船 速超越船体，波峰在船中保持足够的时间，发生稳性损失， 导致船体倾斜或倾覆。
失效模式
(5)过度加速度：
衡准方法
第二代国际完整稳性衡准采用分层次衡准的思路，共分 为Level 1、Level 2和直接评估三个层次。对于需要评估的 船舶，分别针对瘫船、参数横摇、横甩、纯稳性丧失和过度 加速度共五种稳性失效模式进行逐层次的衡准评估。
三个层次的衡准方法实现难度由易到难，由最保守方法 直至最精确方法。如果船舶设计无法满足最低层次的衡准， 则采用高一层次的衡准评估。如果无法满足直接评估衡准的 要求，则说明设计无法满足稳性安全需要，需要修改设计方 案或进行操作限制。
•
频域势流理论计算软件的应用
•
时域运动预报软件的应用
•
CFD软件的应用
•
模型试验
• 增加了船型开发的技术门槛；
• 船舶设计成本增加。
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影响
对集装箱船影响：
• 影响相对较大； • 集装箱船是参数横摇、过度加速度的重点校核船型； • 压载工况有可能对于过度加速度模式敏感； • 载货工况有可能对于参数横摇模式敏感； • 船型设计、配载情况（横摇惯性矩、GM）、海况、航
基于船舶静力学理论以船舶在静水中静止 时在横风、横浪作用下的复原力臂曲线的 参数来描述的。
现有衡准的不足
主要缺陷： 无法体现现代船舶水动力学研究的新成果； 无法体现船舶类型及其操作和环境条件的 多样化； 仅仅是船舶稳性失效模式之一（瘫船）， 未涉及其它的稳性失效模式。
进展
2007年，将“以性能为标准的衡准”改名为“新一代完整稳性衡准”，并正式启动了 制定工作，明确4种稳性失效模式作为考虑内容 2008年，在国际海事组织稳性分委会（SLF）第51次会议上，专门成立完整稳性工作组， 重点讨论新一代完整稳性衡准的制定 2010年，SLF第52次会议上，重点讨论了新一代完整稳性的框架形式 2011年，SLF第53次会上，将新一代完整稳性的名称更改为“第二代完整稳性”，增加 了过度加速度失效模式，明确了需要研究的5种失效模式 2012年， SLF第54次会上，对已经提出的有关5种失效模式的level 1和2层衡准草案进 行了讨论，拟将各草案合并，发展为协调统一的衡准 将来计划
影响
第二代完整稳性衡准的制定和未来的实施将对船舶设 计产生重大影响。将提供数字模拟计算和直接评估的方法， 对新颖船舶提供个性化的稳性评估，为船舶设计和船舶营 运操纵提供更好的帮助，同时也对船舶设计提出了更高的 要求，对现有的完整稳性衡准将是一场新的重大变革。
直接影响：
• 推动船舶流体力学研究新成果的应用；
需要较高 的安全裕
度
对某种稳性失 效模式而言确 定是否属于非 常规船舶
确认对某种稳 中 性失效模式的
薄弱性
可取较低 的安全裕
度
评估安全水平 并为具体船舶 的操作指南提 供信息
帮助薄弱船舶 安全营运
衡准方法
基础理论
两代衡准特征对比
2008年完整稳性规则
第二代完整稳性衡准
静力学+准动态
水动力学
衡准基础
2013年，完成薄弱性衡准（Level 1和Level 2），并提出初步标准建议 2014年，完成第二代完整稳性衡准的应用指南等
第二代稳性衡准的失效模式
经过IMO多年的工作，第二代完整稳性衡 准主要关注五种稳性失效模式。
(1)参数横摇 (2)横甩/骑浪 (3)瘫船 (4)纯稳性丧失 (5)过度加速度
目的
覆盖新的稳性失效模式； 对现行船舶船舶提供基于水动力学的稳性 评估方法； 作为现行完整稳性衡准的补充和替代方法； 同时也是为具体船舶提供操作指南。
现有衡准的基础
目前生效的《2008年完整稳性规则》是根 据20世纪中期收集的船舶营运统计和气象 衡准制定的规则，主要是基于经验背景 。
现有衡准的基础
速、浪向角是影响衡准结果的重要因素；
• 有可能基于Level 1、2衡准开发装载仪或岸基服务； • 需向船长提供操作指南（可能影响船舶运营）。
对油船、散货影响： 直接影响较小，侧重于Level 1衡准的校核。
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参数横摇的横摇周期等于两倍遭遇周期， 且迎浪或随浪中会有参数横摇发生。
失效模式
失效模式
1998年，巴拿马型 C11 集装箱船APLChina号在 北太平洋海域遭遇严重的迎浪参数横摇，横摇角达 到40度。
失效模式
(2)横甩/骑浪：
船舶在波浪中横甩指船舶使用最大操舵能力仍不能维持 定常航向并出现无法控制的明显艏摇运动的现象。横甩被认 为通常发生在随浪或尾斜浪中。
IMO第二代完整稳性衡准研究 及其影响
CCS 上海规范研究所
2012年11月
背景
目前生效的国际第一代完整稳性规则即 《2008 年 国 际 完 整 稳 性 规 则 》 （ 2008 IS Code）。该衡准是根据20世纪中期收集的船 舶营运统计和气象衡准制定的规定性规则。 长期以来，国际海事组织（IMO）和学术界均 倾向于采用水动力学理论研究船舶稳性衡准， 并改进现有完整稳性衡准规则体系。
主要表现在集装箱船在航行中由于加速度过大引起的甩箱 现象。
失效模式
稳性失效模式依据其危害程度可分为两种：完全稳性失 效和部分稳性失效。
完全稳性失效模式: 即有可能引起船舶倾覆的失效模式。
部分失效模式: 是指出现诸如非常大的横摇角或加速度现象，这种现象 虽然不会导致船舶损失，但仍然会危害人员和货物安全。
适用船型
•集装箱船 •LNG船 •滚装船 •油船 •散货船 •其他需要满足《2008 IS Code》船型
发生过事故的潜在敏感船型： 集装箱船 （参数横摇、过度加速度） 滚装船 （参数横摇）
失效模式
(1)参数横摇： 参数横摇是指阻尼较小的船,遭遇到一定
频率的波浪时,伴随着显著的纵摇、升沉运动 在短时间内产生很大横摇角的非线性现象。
静水GZ曲线特征
波浪中运动计算+GZ/GM 特征或其他船型特征
稳性失效模式
计算方法 船舶运动自由度 对波浪作用的考虑
瘫船
确定性 单自由度 经验公式
参数横摇、纯稳性丧失、 瘫船、横甩/冲浪、过度
加速度
确定性+概率性 多自由度 直接计算
衡准方法
截止2012年，国际海事组织各成员国对制定稳性新衡准 的研究情况可汇总如下：
衡准方法
结构
说明
复杂性 安全裕度
目的
薄弱稳性 建立在几何/水动力数值、装载工况和基本营 第一层 运参数基础上的公式或简单的程序
低
薄弱稳性 采用简单的计算手段即可完成的以及与应用适 第二层 当的指南直接相关的简化物理计算
中
这些衡准应建立在目前最先进和最佳的观念上，
应对考虑的每种稳性失效适当地采用综合多种