1. 主要计算过程

计算主要通过COMPASS软件计算相关数据，主要利用以下几个模块：SRH10船舶几何形体输入、邦金曲线计算，SRH11静水力计算，SRH30舱容及液体侧倾距计算。参照的方法和法规主是按照本章第二节中介绍的国内法规。为了探究帆的状态与稳性关系，做出了一定的修改和简化。

核算的工况分为满载出港与空载到港，两种状态下的压载状况是相同的。这是由于郑和船重心太高，即使是满载也需大量压载使重心降低。压载舱共有20个，并未全部装满，以备恶劣天气或特殊载况时调节船体浮态或重心高度。通过合理的压载配载，满载出港和空载到港都能保持基本正浮的浮态。用具体数值，即首尾倾角度或大小表示船舶的浮态以后，可以进一步得出初稳性高、横摇周期、横摇角等数据。

校核的因素除了初稳性高以外，还有复原力臂曲线和稳性衡准数K值。通过定义可以得出，稳性衡准数K值大于1即是要求规定角度内动稳性力臂要大于风压力臂。根据横截曲线，可以得到静稳性力臂曲线。继而可以读取横倾角为30°或进水角处的复原力臂、最大复原力臂所对应的横倾角等数值来进行校核。静稳性力臂积分可得动稳性力臂，而风压力臂则是按照公式计算得出，取一定的风压强、受风面积和作用点高度，则可以计算K值。

2. 主要简化过程

（1）帆面积计算

有效的帆面积涉及帆的角度和风向。在实际航行中，两者总是变化的，所以计算有效帆面积是一个复杂的问题。

风帆的作用就是借助风力使船有向前的动力。操帆的关键即在如何有效地利用风力和保证航行安全。如图6-10所示，风向与船体纵中线（船首向）的夹角称之为风角（α）、帆面与船纵中线（船首向）的夹角称之为帆角（β），定义顺风时风角为0°，逆风时为180°，斜顺风、横风、斜逆风的风角依次在0—180°之间（图中仅给出左舷，右舷与之对称）。

图6-10　风向角类型的定义

在一定的风角下，选用适当的帆角，才能最有效地利用风力，这样的帆角称为最有效帆角。表6-3是经验船工给出的各种风角时的最有效帆角。

表6-3　各种风角时的最有效帆角

由表6-3可以看出，最有效帆角总是处于反风向与船首向夹角的角等分线上。例如顺风时风角为0°，而反风向与船首向之间的夹角为180°，故其最大有效帆角为90°，这就是通常横帆的位置，这也是航行中可能使用的最大帆角。如果风角以等差数列递增，那么相应的最有效帆角会以等差数列递减。当斜逆风时的风角达到135°时，最有效的帆角仅为22.5°，这几乎是航行中的最小有效帆角，如果帆角更小的话，所获的船速过低，对于航行没多大意义。如果在正逆风时，最有效的帆角就变为零，船舶无法航行，这时，只能通过操舵转帆作“之”字航行，使帆面受风时的风角降低到135°以下，才能使船通过横向迂回的方式向前航行。

研究船体稳性时，暂不考虑纵摇影响，则要计算的是风力对船体的横倾力矩，即沿着船长方向的受风面积。由上述如，实际操帆是一个十分复杂的过程，所以稳性校核计算需要做出一定的简化，只考虑受风的帆面积在船体中纵线上投影。(www.daowen.com)

法规中考察的是最危险的情况，即满帆且正对着风向。本文为了研究帆的高度与角度变化对稳性的影响，除考虑上述情况之外，还分别对满载和空载工况再次进行细分，选相对帆高为1，1/3，1/2和0，帆面与风向分别成0°，30°，45°，60°，90°共计40种情况。简化后的计算模型，如图6-11所示，将船体固定，风以与船体中线面吹向船身，变换帆面与船体中线面的角度。

（2）风压力臂计算

图6-11　计算模型

由于帆船的特殊性，即张帆的高度、角度各有不同，故计算时根据航行环境，假设风向与船体中线面垂直，选取了5—10级蒲氏风级，高度为满帆、1/3、2/3、1/2、不挂帆，帆与船体中线面分别成0°、30°、45°、60°的情况下做了分别计算来校核。

同时，考虑到受风面积形心水面以上相对风速的梯度影响，即形心越高风速越大，受到的风压也越大，故按下式修正：

式中，VW为实际高度是h的风速，VWR为参考高度是hR处的风速。计算时取hR=1 m。

故计算时，必须根据不同载况、张帆高度、角度时受风面积的形心高度来求出计算风速，从而求出计算风压。