浅议海上船舶的抗风等级
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船海工程 2002 年第 6 期（总第 150 期） 文章编号：1671-795（3 2002）06-05-02
浅议海上船舶的抗风等级
施国良
李建新
（嘉兴市港航管理处，嘉兴 314001；浙江省船检局，杭州 310006）
摘 要：对我国船舶出海的抗风等级如何确定作了分析，认为确定船舶的抗风等级，不能不考虑波浪的影
设定距海平面 7 m 及以上高度值时风压为一确定 值，在此高度值以下的风压值随海平面的高度降
低而递减。有人按上面推荐的公式作了推算：船
舶的抗风等级沿海航区相当于蒲氏 7 级，近海航 区相当于蒲氏 8 级。
3 讨论
既然这样的抗风等级推算不算复杂，规范为
5
浅议海上船舶的抗风等级———施国良 李建新
何又要回避抗风等级这一概念呢？首先在计算船
式中：Sθ（ω）——— 船的摇摆运动谱密度； Sη（ω）——— 海浪谱密度； | Y（ω）| 2——— Il 向应幅值算子。
要解决船舶的抗风等级，首先得建立我国海 洋的海浪谱。而海浪谱决定于以下参数。
（1）不同季节； （2）不同海域； （3）风级； （4）风作用时间等。
确立海浪谱，要根据这些参数进行大量的调 查和统计工作，再对所得资料进行综合、研究，才 能得出切合我国不同海区的海浪谱。如果有了我 国海洋的海浪谱，我们可以比较精确地求出船舶 的海上横摇角，也能比较精确地评估船舶的海上 随浪稳性。我国的规范方能在海浪谱基础上制定 较为合理的校核准则，从而确定出船舶在几级风 下安全出海。
舶稳性横摇角时，因为船舶在风浪中的横摇程度
与波浪的周期及航区等有关，当船舶本身的横摇
周期与波浪周期相同时，横摇最为严重，规范也是
以此为依据来进行船舶横摇角的计算的，当然此
横摇角并非实船在当地海域当时季节的实际横摇
角。至于船舶的随浪横稳性回复力臂，由于无论
波峰或波谷位于船舶的中纵剖面，都将导致船舶
回复力臂的损失，规范在计算回复力臂时不考虑
Key words：seagoing ship；wertherworthy rank；sea spectra；stability
1 前言
我国拥有漫长的海岸线，随着近年来国民经 济的迅速发展，海上运输和海洋开发显示出了勃 勃生机，但随之而来的海难事故也屡屡发生。作 为船船所有人或船舶驾驶人员，多少级风浪下能 保证船舶海上安全航行和作业，历来都是最敏感 和最关心的问题。但是从船舶的技术资料中却无 法查到船舶的抗风等级。因此，文中对海上船舶 抗风等级进行分析和探讨。
4 结束语
我国海事部门几年前已确定了海洋海浪谱这 一 课 题，但 是 此 课 题 工 作 量 非 常 庞 大，牵 涉 地 域 广，是一个复杂的系统工程，需投入大量的人力和 财力，并加以组织协调，才能完成此项课题。相信 在不久的将来，我国一定能解决船舶抗风浪等级 这一问题。
参考文献
1 船舶设计实用手册 . 北京：国防工业出版社，1999 年 2 船舶与海上设施法定检验规则 . 北京：人民交通出版
v10 = 0 . 836 B3 / 2 式中：v10——— 海平面以上 10 m 标准“测量高度”
的相当风速，m / s；
收稿日期：2002-08-10 作者简介：施国良（1966-），男，硕士，高级工程师
B——— 蒲氏风级。 目前常用上式作稳性计算。
风速沿竖直方向的变化可按下式计算： vz =ห้องสมุดไป่ตู้v1（0 0 . 1 Z）α
γ = 1 . 293 kg / m3； g——— 重力加速度，g = 9 . 81 m / s2。 因此导得系数：
K = 0 . 0 782 kgs2 / m4 p = 0 . 0 782 v2 kg / m2 我国船舶 99 海规在计算船舶风压力臂时，是 以世界气象组织推荐的公式为依据，在此基础上
2 我国现行稳性规范
我国现行的稳性规范是这样处理船舶的完整 稳性。计算船舶在静水状态下的回复力臂、进水 角和横摇角，从而求出最小倾覆力臂 lc；再计算船 舶的风压力臂 lw。最后要求船舶的动稳性衡准 K = lc / lw ≥ 1（即最小倾覆力臂和风压倾侧力臂的 比值大于等于 1）。至于船舶的风压力臂规范参 照了 WMO（世界气象组织）的计算方法。1946 年 WMO 推荐的风级和风速间的关系可由以下经验 公式表示。
随浪状态，只按静水状态计算，但在回复力臂衡准
值的确定时给予了修正。故此上述抗风等级的简
单推算 是 缺 乏 依 据 的。 我 们 不 能 单 纯 地 分 析 风
级，还应同时考虑浪的影响。
对于船舶的抗风等级，我们应怎样入手，才能
做到给出的答案既有理论依据，又合理可行呢？
首先要从海洋中的波浪说起。海洋中的波浪
示为：
η
=
Σ
Σa
ηij
co（s
kix
cosθj
+
kiy sinθj
- ωit
+
p
ηij
）
式中：ηija——— 单元波波幅；
p
ηij
———
单元波的初始相位角；
θj——— 单元波波向与 x 轴的夹角。
海浪谱又称能量谱。对于海浪来说，单位长度
的单元规则波的总能量为 1 / 2ρg（ηa）2。 一般地，
6
∫∫ Σ 1 / 2ρgE （ηija）2 = ρg Sη（ω，θ）dωdθ
authors drawn that the weratherworthy rank should be determined with consideration of sea，and the sea spectra should be es-
tablished according to the sea regularity in our maritime domain.
式中：vz——— 海面以上 Z m 处风速，m / s； Z——— 海面以上高度，m； α——— 一般可取 1 / 7。
对于船上受到横风作用时，彼得考维茨推荐
了下列平均值。 K = pv2
式中：K = C0γ（/ 2 g）， 其中：C0——— 直立船舶的风阻系数（无因次），
令 C0 = 1 . 186； γ——— 温度为 O ℃ 时的空气比重，
可分为两类：即风浪和涌浪。风浪是由于风压力
和风与水面摩擦力产生的水波，较短而陡。涌浪
是由远处海上风浪经过了长距离的传播而来的规
则波浪，长而平坦，可能是无风而有浪。
仅存在于主风方向上且有着无穷长单向的不
同间距的波峰彼此保持平行的二因次不规则波，
称为长峰不规则波。涌可视为长峰波。通常假定
二因次不规则波由无数不同波幅和波长的单元规
式中：ηija——— 单元波波幅； ρ——— 水密度； Sη（ω，θ）——— 波谱密度； θ——— 单元波波向与 x 轴的夹角； ω——— 单元波圆频率 。 正比于波浪能量的 Sη（ω，θ）被定义为波能
谱密度，或波谱密度。 对于船受海浪扰动，就船的摇摆运动而言，可
表示为： Sθ（ω）= | Y（ω）| 2 Sη（ω）
则波迭加而成，可表示为：
Σ η =
a
ηi
co（s
kix
cosθ
+
kiysinθ - ωit
+
p
ηi
）
式中：ηia——— 单元波波幅； ki——— 单元波波数；
θ——— 单元波波向与 x 轴的夹角；
ωi——— 单元波圆频率；
p
ηi
———
单元波的初始相位角。
对来自许多方向的一系列长峰不规则波迭加
而成的波浪称为短峰不规则波或三因次波，可表
社，2000 年 3 内河船舶设计手册 . 北京：人民交通出版社，1999 年
响，应根据我国海域的波浪规律，建立海浪谱。
关键词：海上船舶；抗风等级；海浪谱；稳性
中图分类号：U698 . 91
文献标识码：A
Abstract：This paper analyzed the way to determine the wertherworthy rank for the seagoing ships in our country. The
浅议海上船舶的抗风等级
施国良
李建新
（嘉兴市港航管理处，嘉兴 314001；浙江省船检局，杭州 310006）
摘 要：对我国船舶出海的抗风等级如何确定作了分析，认为确定船舶的抗风等级，不能不考虑波浪的影
设定距海平面 7 m 及以上高度值时风压为一确定 值，在此高度值以下的风压值随海平面的高度降
低而递减。有人按上面推荐的公式作了推算：船
舶的抗风等级沿海航区相当于蒲氏 7 级，近海航 区相当于蒲氏 8 级。
3 讨论
既然这样的抗风等级推算不算复杂，规范为
5
浅议海上船舶的抗风等级———施国良 李建新
何又要回避抗风等级这一概念呢？首先在计算船
式中：Sθ（ω）——— 船的摇摆运动谱密度； Sη（ω）——— 海浪谱密度； | Y（ω）| 2——— Il 向应幅值算子。
要解决船舶的抗风等级，首先得建立我国海 洋的海浪谱。而海浪谱决定于以下参数。
（1）不同季节； （2）不同海域； （3）风级； （4）风作用时间等。
确立海浪谱，要根据这些参数进行大量的调 查和统计工作，再对所得资料进行综合、研究，才 能得出切合我国不同海区的海浪谱。如果有了我 国海洋的海浪谱，我们可以比较精确地求出船舶 的海上横摇角，也能比较精确地评估船舶的海上 随浪稳性。我国的规范方能在海浪谱基础上制定 较为合理的校核准则，从而确定出船舶在几级风 下安全出海。
舶稳性横摇角时，因为船舶在风浪中的横摇程度
与波浪的周期及航区等有关，当船舶本身的横摇
周期与波浪周期相同时，横摇最为严重，规范也是
以此为依据来进行船舶横摇角的计算的，当然此
横摇角并非实船在当地海域当时季节的实际横摇
角。至于船舶的随浪横稳性回复力臂，由于无论
波峰或波谷位于船舶的中纵剖面，都将导致船舶
回复力臂的损失，规范在计算回复力臂时不考虑
Key words：seagoing ship；wertherworthy rank；sea spectra；stability
1 前言
我国拥有漫长的海岸线，随着近年来国民经 济的迅速发展，海上运输和海洋开发显示出了勃 勃生机，但随之而来的海难事故也屡屡发生。作 为船船所有人或船舶驾驶人员，多少级风浪下能 保证船舶海上安全航行和作业，历来都是最敏感 和最关心的问题。但是从船舶的技术资料中却无 法查到船舶的抗风等级。因此，文中对海上船舶 抗风等级进行分析和探讨。
4 结束语
我国海事部门几年前已确定了海洋海浪谱这 一 课 题，但 是 此 课 题 工 作 量 非 常 庞 大，牵 涉 地 域 广，是一个复杂的系统工程，需投入大量的人力和 财力，并加以组织协调，才能完成此项课题。相信 在不久的将来，我国一定能解决船舶抗风浪等级 这一问题。
参考文献
1 船舶设计实用手册 . 北京：国防工业出版社，1999 年 2 船舶与海上设施法定检验规则 . 北京：人民交通出版
v10 = 0 . 836 B3 / 2 式中：v10——— 海平面以上 10 m 标准“测量高度”
的相当风速，m / s；
收稿日期：2002-08-10 作者简介：施国良（1966-），男，硕士，高级工程师
B——— 蒲氏风级。 目前常用上式作稳性计算。
风速沿竖直方向的变化可按下式计算： vz =ห้องสมุดไป่ตู้v1（0 0 . 1 Z）α
γ = 1 . 293 kg / m3； g——— 重力加速度，g = 9 . 81 m / s2。 因此导得系数：
K = 0 . 0 782 kgs2 / m4 p = 0 . 0 782 v2 kg / m2 我国船舶 99 海规在计算船舶风压力臂时，是 以世界气象组织推荐的公式为依据，在此基础上
2 我国现行稳性规范
我国现行的稳性规范是这样处理船舶的完整 稳性。计算船舶在静水状态下的回复力臂、进水 角和横摇角，从而求出最小倾覆力臂 lc；再计算船 舶的风压力臂 lw。最后要求船舶的动稳性衡准 K = lc / lw ≥ 1（即最小倾覆力臂和风压倾侧力臂的 比值大于等于 1）。至于船舶的风压力臂规范参 照了 WMO（世界气象组织）的计算方法。1946 年 WMO 推荐的风级和风速间的关系可由以下经验 公式表示。
随浪状态，只按静水状态计算，但在回复力臂衡准
值的确定时给予了修正。故此上述抗风等级的简
单推算 是 缺 乏 依 据 的。 我 们 不 能 单 纯 地 分 析 风
级，还应同时考虑浪的影响。
对于船舶的抗风等级，我们应怎样入手，才能
做到给出的答案既有理论依据，又合理可行呢？
首先要从海洋中的波浪说起。海洋中的波浪
示为：
η
=
Σ
Σa
ηij
co（s
kix
cosθj
+
kiy sinθj
- ωit
+
p
ηij
）
式中：ηija——— 单元波波幅；
p
ηij
———
单元波的初始相位角；
θj——— 单元波波向与 x 轴的夹角。
海浪谱又称能量谱。对于海浪来说，单位长度
的单元规则波的总能量为 1 / 2ρg（ηa）2。 一般地，
6
∫∫ Σ 1 / 2ρgE （ηija）2 = ρg Sη（ω，θ）dωdθ
authors drawn that the weratherworthy rank should be determined with consideration of sea，and the sea spectra should be es-
tablished according to the sea regularity in our maritime domain.
式中：vz——— 海面以上 Z m 处风速，m / s； Z——— 海面以上高度，m； α——— 一般可取 1 / 7。
对于船上受到横风作用时，彼得考维茨推荐
了下列平均值。 K = pv2
式中：K = C0γ（/ 2 g）， 其中：C0——— 直立船舶的风阻系数（无因次），
令 C0 = 1 . 186； γ——— 温度为 O ℃ 时的空气比重，
可分为两类：即风浪和涌浪。风浪是由于风压力
和风与水面摩擦力产生的水波，较短而陡。涌浪
是由远处海上风浪经过了长距离的传播而来的规
则波浪，长而平坦，可能是无风而有浪。
仅存在于主风方向上且有着无穷长单向的不
同间距的波峰彼此保持平行的二因次不规则波，
称为长峰不规则波。涌可视为长峰波。通常假定
二因次不规则波由无数不同波幅和波长的单元规
式中：ηija——— 单元波波幅； ρ——— 水密度； Sη（ω，θ）——— 波谱密度； θ——— 单元波波向与 x 轴的夹角； ω——— 单元波圆频率 。 正比于波浪能量的 Sη（ω，θ）被定义为波能
谱密度，或波谱密度。 对于船受海浪扰动，就船的摇摆运动而言，可
表示为： Sθ（ω）= | Y（ω）| 2 Sη（ω）
则波迭加而成，可表示为：
Σ η =
a
ηi
co（s
kix
cosθ
+
kiysinθ - ωit
+
p
ηi
）
式中：ηia——— 单元波波幅； ki——— 单元波波数；
θ——— 单元波波向与 x 轴的夹角；
ωi——— 单元波圆频率；
p
ηi
———
单元波的初始相位角。
对来自许多方向的一系列长峰不规则波迭加
而成的波浪称为短峰不规则波或三因次波，可表
社，2000 年 3 内河船舶设计手册 . 北京：人民交通出版社，1999 年
响，应根据我国海域的波浪规律，建立海浪谱。
关键词：海上船舶；抗风等级；海浪谱；稳性
中图分类号：U698 . 91
文献标识码：A
Abstract：This paper analyzed the way to determine the wertherworthy rank for the seagoing ships in our country. The
