船舶在外力作用下發(fā)生傾斜而不致傾覆,當(dāng)外力作用消失后仍能回復(fù)到原來平衡位置的能力稱為船舶穩(wěn)性。穩(wěn)性是表征船舶安全性和生命力的最基本的性能,也是船舶領(lǐng)域極為關(guān)注的最重要的性能。
船舶穩(wěn)性研究的歷史非常悠久,最早可追溯到兩千多年前由Archimedes(公元前287—公元前212)提出的靜水浮力理論。船舶穩(wěn)性研究的發(fā)展非常緩慢,直到18世紀(jì)才由Bouguer和Eiler等人建立起船舶靜力學(xué)理論,并初步研究了穩(wěn)性衡準(zhǔn)。穩(wěn)性衡準(zhǔn)的建立過程同樣非常緩慢。1939年,Rahola的博士論文比較分析了從1870年到1938年近70年間發(fā)生穩(wěn)性事故的14艘船舶和其他具有安全航行記錄的船舶穩(wěn)性參數(shù),提出了統(tǒng)計(jì)衡準(zhǔn)方法。1968年,國際海事組織(IMO)基于統(tǒng)計(jì)衡準(zhǔn)方法形成了完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)決議案A.167(ES.IV),之后經(jīng)過40年的不斷改進(jìn),于2008年底發(fā)布了“2008年國際完整穩(wěn)性規(guī)則及其解釋性說明”,即第一代完整穩(wěn)性規(guī)則。與此同時(shí),IMO專門成立了穩(wěn)性工作組,著手第二代完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)的制定,提出五種失效模式、三層評估衡準(zhǔn)以及相關(guān)操作指南的框架,并于2020年正式發(fā)布“第二代完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)暫行指南”。暫行指南中僅包含了第一層和第二層薄弱性衡準(zhǔn),即基于統(tǒng)計(jì)的衡準(zhǔn)和基于半理論半統(tǒng)計(jì)的衡準(zhǔn),尚未形成合理統(tǒng)一的穩(wěn)性直接評估方法。船舶在波浪中的穩(wěn)性是一項(xiàng)涉及多種性能的、強(qiáng)非線性的、偶然發(fā)生的、極端的動(dòng)力學(xué)問題,目前仍缺乏直接評估的基本理論框架。破損穩(wěn)性問題更為復(fù)雜,目前的衡準(zhǔn)主要基于準(zhǔn)靜態(tài)的概率分析方法。
我國船舶穩(wěn)性研究在國際上的地位由最初的跟跑逐步提升至如今的并跑。中國船舶科學(xué)研究中心、中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院和哈爾濱工程大學(xué)的多位專家先后擔(dān)任國際拖曳水池會議(ITTC)波浪中穩(wěn)性委員會委員,參與相關(guān)數(shù)值方法和試驗(yàn)規(guī)程的研究;上海交通大學(xué)的黃祥鹿教授和馬寧教授作為國際船舶與海洋工程穩(wěn)性會議(STAB)的常委參與會議組織和學(xué)術(shù)交流;在工信部的支持下,中國船舶科學(xué)研究中心聯(lián)合中國船級社、中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院和上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所等單位,持續(xù)開展了第二代穩(wěn)性衡準(zhǔn)的研究,并在交通運(yùn)輸部的組織下,參與了IMO規(guī)范的制訂和討論,提交了不少有價(jià)值的提案;上海交通大學(xué)、天津大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、大連理工大學(xué)、中國海洋大學(xué)、武漢理工大學(xué)、江蘇科技大學(xué)和上海海事大學(xué)等高??蒲袌F(tuán)隊(duì)在基本理論和數(shù)值方法方面開展了創(chuàng)新性研究;中國船舶科學(xué)研究中心、中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院等院所科研團(tuán)隊(duì)則在數(shù)值預(yù)報(bào)和模型試驗(yàn)方面開展了廣泛而深入的研究。中國團(tuán)隊(duì)的科研成果已經(jīng)得到國際船舶穩(wěn)性研究領(lǐng)域的關(guān)注和肯定,2024年第十五屆STAB也將在中國無錫召開。
為了給我國船舶界提供一個(gè)交流穩(wěn)性領(lǐng)域新思想、新發(fā)現(xiàn)和新突破的學(xué)術(shù)平臺,自2014年起,每四年召開一次全國船舶穩(wěn)性學(xué)術(shù)研討會,2022年,《船舶》編輯部有幸參與組織了第三屆全國船舶穩(wěn)性學(xué)術(shù)研討會,并征集到13篇論文匯編成船舶穩(wěn)性研究???。這些論文來自于國內(nèi)開展穩(wěn)性研究的主要的十家單位,內(nèi)容涵蓋穩(wěn)性相關(guān)理論與方法、完整穩(wěn)性、破損穩(wěn)性、特殊船型穩(wěn)性、減搖方法等專題,基本反映了我國目前的研究水平,可為從事船舶穩(wěn)性研究的專家、學(xué)者、老師和同學(xué)提供比較全面而深入的參考。
路漫漫其修遠(yuǎn)兮,吾將上下而求索。船舶穩(wěn)性研究之路還很長,還有很多難題需要攻克。令人欣喜的是,我國在該領(lǐng)域的人才隊(duì)伍不斷壯大,科研成果逐年遞增,希望在不遠(yuǎn)的將來,中國團(tuán)隊(duì)能夠成為領(lǐng)跑者,為船舶穩(wěn)性研究的發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。