船舶初稳性 ppt课件
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船舶静力学：第3章 初稳性
1 2
y12dx
L/2 L / 2
1 2
y22dx
0
上式表示WL水线面对o-o轴的静矩为零，故该轴一定通过水线面的形心。 可见，两等体积水线面的交线必过原水线面的漂心（形心）。
二、浮心的移动
为便于研究浮心的移动，先介绍重心移动原理。 如图两物体W1，W2，重心为g，g1, 总的重心 为G，对g点取矩
由于 f 为小量
M R GM f
由复原力矩的方向，或G点和M点之间的关系，可以判断船舶平衡
的稳定性。
1）G在M之下， GM 为正值，MR为正值，与倾斜方向相反，外力消 失后可回复到原平衡位置，则原平衡状态为稳定平衡；
2）G在M之上， GM 为负值，MR为负值，与倾斜方向一致，外力消 失后，船舶在MR作用下继续倾斜，则原平衡状态为不稳定平衡； 3）G与M重合， GM 为零，MR为零，外力消失后，船舶不动，则原 平衡状态为中性平衡或随意平衡。
• >0 ： 稳定平衡；＝0：中性平衡；<0：不稳定平衡。
• 若系统处于稳定平衡状态，则：
F 0;M 0
P 2P l 0; l 2 0
• 打破平衡需要外力做功，或由外界输入的能量大于阀值H（h）。
船舶受外力矩作用，WL 不变，但形状变化，B
W1L1，W，G 不变，故▽大小 B1，复原力矩
M R GZ
t
aw1 w0
aw1
IT
2 3
L y3dx 2
0
3
L ( a )3 dx a3L
02
12
KB
1 2
w1a
BM IT a3L 1 a 12 atL 12w1
GM
KB BM
KG
1 2
第三章初稳性优秀课件
第三章初稳性
§3-1 概 述
船舶稳性——船舶在外力作用下偏离其平衡位置而 倾斜，当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置 的能力。
左舷
右舷
阵 风
0
无外力的作用 W
G
B
船舶受外力矩作用，WL W1L1， W，G 不变，故▽大小不变，但形状
变化，B
B1，
浮力 和重力W形成一个力偶MR，
MR=·GZ
称为复原力矩 GZ称为复原力臂
一、等体积横倾
船舶受倾斜力矩作用发生倾斜，水线WL W1L1。排水体积保 持不变，W1L1是等体积倾斜水线。φ为小角度。入水楔形为 LOL1，出水楔形WOW1。
三
角
形
L
O
L
的
1
面
积
1 2
y
2 1
t
g
W
W1
v2
O
y2
v1
y1
L1
沿
船
长
取
dx一
小
段
，
其
体
积
dV1
1 2
y
2 1
t
g
d
x
L 整个入水楔形体积
复原力矩
MR (＋)
复原力矩 MR (－)
W
W
W
W1
L1
G
B
Z B1
W1
L
G
W
L1
B B1
L
MR (＋)
MR (－)
W
W
W
W1
L1
G
B
Z B1
L
W1
G
W
L1
B B1
L
（a)图中复原力距，倾斜力矩方向相反，起到抵抗倾斜力矩的作 用，MR定为正值
§3-1 概 述
船舶稳性——船舶在外力作用下偏离其平衡位置而 倾斜，当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置 的能力。
左舷
右舷
阵 风
0
无外力的作用 W
G
B
船舶受外力矩作用，WL W1L1， W，G 不变，故▽大小不变，但形状
变化，B
B1，
浮力 和重力W形成一个力偶MR，
MR=·GZ
称为复原力矩 GZ称为复原力臂
一、等体积横倾
船舶受倾斜力矩作用发生倾斜，水线WL W1L1。排水体积保 持不变，W1L1是等体积倾斜水线。φ为小角度。入水楔形为 LOL1，出水楔形WOW1。
三
角
形
L
O
L
的
1
面
积
1 2
y
2 1
t
g
W
W1
v2
O
y2
v1
y1
L1
沿
船
长
取
dx一
小
段
，
其
体
积
dV1
1 2
y
2 1
t
g
d
x
L 整个入水楔形体积
复原力矩
MR (＋)
复原力矩 MR (－)
W
W
W
W1
L1
G
B
Z B1
W1
L
G
W
L1
B B1
L
MR (＋)
MR (－)
W
W
W
W1
L1
G
B
Z B1
L
W1
G
W
L1
B B1
L
（a)图中复原力距，倾斜力矩方向相反，起到抵抗倾斜力矩的作 用，MR定为正值
船舶初稳性ppt课件
外力作用对船施加一个力矩—
倾斜力矩 – 倾斜力矩>船舶倾斜>水线位置发 生变化<重心与重量不变>排水体 积不变，但水下形状变化>浮心 位置发生变化>重心和浮心不再 位于同一铅垂线上>重力和浮力 形成一个力偶，这个力偶的矩称 作复原力矩 – 复原力矩通常记为MR
式中GZ称为复原力臂
» 复原力矩可能为正，也可能为负。 » 为正使船复原，为负加剧倾斜。
船舶倾斜后浮心的移动距离
如图示，船在正浮时的水线为WL， 排水体积为，横倾小角度后的水 线为W1L1。设V1、V2表示入水及出 水楔形的体积，g1、g2表示入水及出 水楔形的体积形心。由于V1＝V2， 因此可以认为，船在横倾至W1L1时的 排水体积相当于把楔形WOW1这部分 体积移至楔形LOL1处，其形心则自 g2移至gl。 设船横倾后的浮心自原来的B点移至 B1点，利用重心移动原理，可以求得 浮心的移动距离为 且
由于V1＝V2，故glo＝g2o=g1g2/2，代入上式得：
» 上式右端V1g1o是入水楔形体积对于倾斜轴线0-0的静矩
在Φ为小角度时，tanΦ= Φ，故 积分式 为水线面WL的面积对于纵向中心轴 线0-0的横向惯性矩IT，因此 可见，浮心移动的距离BBl与横向惯性矩IT 、横倾角 Φ成正比，而与排水体积成反比.
稳性的分类和研究方法（2）
静稳性和动稳性 – 假若倾斜力矩的作用是从零开始逐渐增加， 使船舶倾斜时的角速度很小，可忽略不计， 则这种倾斜下的稳性称为静稳性。 – 若倾斜力矩是突然作用在船上，使船舶倾斜 有明显的角速度的变化，则这种倾斜下的稳 性称为动稳性。
稳性的分类和研究方法（3）
通常把稳性问题分为下面两部分进行讨论：
船舶原理PPT讲义- 稳定性问题
L
' dF dF dF dF
L p ( x2 x1 ) xF 2 GM L
x1 A x2 A1 G G1 W1 B F p
dA
W
xF
L1 L
B1
dF
Chapter three: Initial stability
§3－5 The effect of weight movement on stability
M R GZ GM sin
Where GZ is the restoring arm, GM is the initial stability height。
+ MR
M
w
When the heeling angle is small,
sinф ≈ ф, therefore, the above formula can be written as:
Chapter three: initial stability
§3－2 Metacenter
水线面WL
W
o
y1
o
y1/2
W1
v 2 y2 o
y1
y2
L1
v1
dx
L
L
在等体积倾斜的情况下，出水楔形的体积和入水楔形的 体积必然相等，由此可得:
L/2 1 1 2 2 y dx y L / 2 2 1 L / 2 2 2 dx L/2
A1
p
L1
L
k
pl tg k / GM
船舶试验的原理
pl ZG ( Z B BM ) tg
Chapter Three: Initial stability
' dF dF dF dF
L p ( x2 x1 ) xF 2 GM L
x1 A x2 A1 G G1 W1 B F p
dA
W
xF
L1 L
B1
dF
Chapter three: Initial stability
§3－5 The effect of weight movement on stability
M R GZ GM sin
Where GZ is the restoring arm, GM is the initial stability height。
+ MR
M
w
When the heeling angle is small,
sinф ≈ ф, therefore, the above formula can be written as:
Chapter three: initial stability
§3－2 Metacenter
水线面WL
W
o
y1
o
y1/2
W1
v 2 y2 o
y1
y2
L1
v1
dx
L
L
在等体积倾斜的情况下，出水楔形的体积和入水楔形的 体积必然相等，由此可得:
L/2 1 1 2 2 y dx y L / 2 2 1 L / 2 2 2 dx L/2
A1
p
L1
L
k
pl tg k / GM
船舶试验的原理
pl ZG ( Z B BM ) tg
Chapter Three: Initial stability
船舶稳性ppt课件
21
第三章 船舶稳性
G1G2 py
tg G1G2 GM0
tg py
(m)
GM0
22
第三章 船舶稳性
2.船内重物垂移 将引起船舶重心的垂向改变，从而导致初稳性高度的变化。 公式推导：平行力移动原理 注意：只改变重心高度（稳性）
不改变浮态（倾斜度）
GM P Z (m)
23
第三章 船舶稳性
2）随遇平衡 船舶倾斜后在重力W和浮力Δ的仍然作用在同一垂线上而不产生力矩，
因而船舶不能恢复到初始平衡位置，称该种船舶平衡状态为随遇平衡状态。
8
第三章 船舶稳性
3）不稳定平衡 船舶倾斜后在重力W和浮力Δ的作用下产生一倾覆力矩，在此力矩作用
下船舶将继续倾斜，称该种船舶初始平衡状态为不稳定平衡状态。
9
37
第三章 船舶稳性
2.载荷增减调整GM 船舶配载时、装载后或航行中在某些情况下可利用载荷增减方法调整稳
性。 载荷增减调整GM包括未满载时加压载水、吃水较大或满载时排压载水、
加装货物及抛货，一般此种调整方法属于少量载荷增减。
38
第三章 船舶稳性
四、保证船舶适度稳性的措施 归纳起来主要有以下若干项： 1.了解船舶状况及航线情况； 2.合理配载； 3.合理调整船舶稳性； 4.货物紧密堆垛，防止大风浪航行中位移； 5.合理平舱； 6.尽量减少自由液面影响； 7.消除船舶初始横倾；
2
MT
G Bo
K
L
3
第三章 船舶稳性
MT
F
B1
4
5
第三章 船舶稳性
M
Mh
MR
θ
L1
W
L
W
GZ
W1
第三章 船舶稳性
G1G2 py
tg G1G2 GM0
tg py
(m)
GM0
22
第三章 船舶稳性
2.船内重物垂移 将引起船舶重心的垂向改变，从而导致初稳性高度的变化。 公式推导：平行力移动原理 注意：只改变重心高度（稳性）
不改变浮态（倾斜度）
GM P Z (m)
23
第三章 船舶稳性
2）随遇平衡 船舶倾斜后在重力W和浮力Δ的仍然作用在同一垂线上而不产生力矩，
因而船舶不能恢复到初始平衡位置，称该种船舶平衡状态为随遇平衡状态。
8
第三章 船舶稳性
3）不稳定平衡 船舶倾斜后在重力W和浮力Δ的作用下产生一倾覆力矩，在此力矩作用
下船舶将继续倾斜，称该种船舶初始平衡状态为不稳定平衡状态。
9
37
第三章 船舶稳性
2.载荷增减调整GM 船舶配载时、装载后或航行中在某些情况下可利用载荷增减方法调整稳
性。 载荷增减调整GM包括未满载时加压载水、吃水较大或满载时排压载水、
加装货物及抛货，一般此种调整方法属于少量载荷增减。
38
第三章 船舶稳性
四、保证船舶适度稳性的措施 归纳起来主要有以下若干项： 1.了解船舶状况及航线情况； 2.合理配载； 3.合理调整船舶稳性； 4.货物紧密堆垛，防止大风浪航行中位移； 5.合理平舱； 6.尽量减少自由液面影响； 7.消除船舶初始横倾；
2
MT
G Bo
K
L
3
第三章 船舶稳性
MT
F
B1
4
5
第三章 船舶稳性
M
Mh
MR
θ
L1
W
L
W
GZ
W1
第03章 初稳性.
第三章 初稳性
3.1 概述 3.2 浮心移动,稳心 3.3 初稳性和稳性高 3.4 静水力曲线 3.5 重量移动对浮态和稳性的影响 3.6 装卸载荷对浮态和稳性的影响 3.7 自由液面对稳性的影响 3.8 悬挂重物对稳性的影响 3.9 船舶进坞和搁浅稳性 3.10 船舶完整稳性校核 3.11 船舶倾斜试验 吐鲁番火焰山 作业
2/2
二.浮心移动
系统质心移动原理：
考虑W=W1+W2 组成的系统，当W1从原位置移动到
新位置时，质心从g1移动到g1’，系统的质心也从G移 动到G’，且质心： 移动线：
' GG ' // g1g1 ' W1 g1g1 W
移动距离： GG '
（与重量成反比 | 移动力矩相等）
1/3
浮心移动
3 1 1 2 2 1 3 3 1
v1 og1
1 L / 2 2
L/ 2
y ytg()dx y tg()
2 3
L/ 2 1 3 L / 2
y3dx
3/3
三.横稳心及稳心半径
船舶小角度横倾时，浮心移动的轨迹，可视为圆心在
M点，半径为 BM 的圆弧的一部分。浮力ω▽作用线通
3.1 概述
一、船舶稳性 船舶受到外力矩扰动产生倾斜后，是否会倾覆？ 外力矩消失后，船舶能否回复到原来的位置？ 二、复原力矩 当船舶倾斜后，重力与浮力产生的力矩。 Mr = ΔGZ =f (船形,吃水,重心高,横倾角)
1/5
横倾与纵倾
三、横倾与纵倾
横倾：是指船体在左右舷方向的倾斜。由于受船宽 的限制，船舶提供的横向回复力矩小。船舶的横倾角 大，容易发生倾覆。
2/6
3.1 概述 3.2 浮心移动,稳心 3.3 初稳性和稳性高 3.4 静水力曲线 3.5 重量移动对浮态和稳性的影响 3.6 装卸载荷对浮态和稳性的影响 3.7 自由液面对稳性的影响 3.8 悬挂重物对稳性的影响 3.9 船舶进坞和搁浅稳性 3.10 船舶完整稳性校核 3.11 船舶倾斜试验 吐鲁番火焰山 作业
2/2
二.浮心移动
系统质心移动原理：
考虑W=W1+W2 组成的系统，当W1从原位置移动到
新位置时，质心从g1移动到g1’，系统的质心也从G移 动到G’，且质心： 移动线：
' GG ' // g1g1 ' W1 g1g1 W
移动距离： GG '
（与重量成反比 | 移动力矩相等）
1/3
浮心移动
3 1 1 2 2 1 3 3 1
v1 og1
1 L / 2 2
L/ 2
y ytg()dx y tg()
2 3
L/ 2 1 3 L / 2
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3/3
三.横稳心及稳心半径
船舶小角度横倾时，浮心移动的轨迹，可视为圆心在
M点，半径为 BM 的圆弧的一部分。浮力ω▽作用线通
3.1 概述
一、船舶稳性 船舶受到外力矩扰动产生倾斜后，是否会倾覆？ 外力矩消失后，船舶能否回复到原来的位置？ 二、复原力矩 当船舶倾斜后，重力与浮力产生的力矩。 Mr = ΔGZ =f (船形,吃水,重心高,横倾角)
1/5
横倾与纵倾
三、横倾与纵倾
横倾：是指船体在左右舷方向的倾斜。由于受船宽 的限制，船舶提供的横向回复力矩小。船舶的横倾角 大，容易发生倾覆。
2/6
海上货物运输课件——保证船舶具有适度的稳性
其中Mf.s——单个液舱的自 由液面倾侧力矩
（9.81KN.m） ρ——液体密度
（g/cm3） ix——液体表面对其本身中 心轴的面积惯性距
（m4）
七、自由液面对船舶初稳性的影响
2、自由液面惯性矩的计算
（1）等腰梯形(b12
b22 )
(m4 )
（2）等腰三角形液舱
ix
l b3 48
(m4 )
（3）矩形液舱 3、横向分舱可减少ix
l b3 ix 12
(m4 )
沿横向将液舱n等分，自由液面惯性矩可减少到原来的
1/n2
七、自由液面对船舶初稳性的影响
3、自由液面对船舶初稳性高度的修正
M R1 M R M f .s GM Sin i ix Sin (GM i ix ) Sin (m)
（1）估算法
四、货物合重心高度Z的确定方法
1、杂货船货舱内货物合重心高度的Z确 定
（2）取舱容中心作为舱内货物的合重心。
问题：有无误差？为什么允许该误差
四、货物合重心高度Z的确定方法
2、对于集装箱船，取集装箱高度的0.5(我国) 或0.45（IMO）作为单个集装箱的重心高度。 求取某一行位集装箱的合重心高度。以行位为 集装箱的基本计算单位求取集装箱的合重心高 度。
第二节 初稳性
三、初稳性的计算
1、初稳性高度（Initical stability hight）GM0
M R GZ GM Sin (9.81kN.m)
第二节 初稳性
三、初稳性的计算
GM 0 KM KG0 (KB BM ) KG0 (m)
三、初稳性的计算
GM 0 KM KG0 (KB BM ) KG0 (m)
KG1——加载前船舶
（9.81KN.m） ρ——液体密度
（g/cm3） ix——液体表面对其本身中 心轴的面积惯性距
（m4）
七、自由液面对船舶初稳性的影响
2、自由液面惯性矩的计算
（1）等腰梯形(b12
b22 )
(m4 )
（2）等腰三角形液舱
ix
l b3 48
(m4 )
（3）矩形液舱 3、横向分舱可减少ix
l b3 ix 12
(m4 )
沿横向将液舱n等分，自由液面惯性矩可减少到原来的
1/n2
七、自由液面对船舶初稳性的影响
3、自由液面对船舶初稳性高度的修正
M R1 M R M f .s GM Sin i ix Sin (GM i ix ) Sin (m)
（1）估算法
四、货物合重心高度Z的确定方法
1、杂货船货舱内货物合重心高度的Z确 定
（2）取舱容中心作为舱内货物的合重心。
问题：有无误差？为什么允许该误差
四、货物合重心高度Z的确定方法
2、对于集装箱船，取集装箱高度的0.5(我国) 或0.45（IMO）作为单个集装箱的重心高度。 求取某一行位集装箱的合重心高度。以行位为 集装箱的基本计算单位求取集装箱的合重心高 度。
第二节 初稳性
三、初稳性的计算
1、初稳性高度（Initical stability hight）GM0
M R GZ GM Sin (9.81kN.m)
第二节 初稳性
三、初稳性的计算
GM 0 KM KG0 (KB BM ) KG0 (m)
三、初稳性的计算
GM 0 KM KG0 (KB BM ) KG0 (m)
KG1——加载前船舶
优选第四章船舶稳性Ppt
浮心B点到稳心M点之间的距离。
BM
IT
f dm
式中：IT —— 水线面面积横向惯性矩(m4)；
2020/10/15
第一节 稳性的基本概念
三、船舶的三种平衡状态（equilibrium） ➢ 1.稳定平衡：重心G在稳心M之下，MR为正值。 ➢ 2.不稳定平衡：重心G在稳心M之上， MR为负值。 ➢ 3.随遇平衡：重心G与稳心M重合， MR为零。
优选第四章船舶稳性Ppt
第一节 稳性的基本概念
一、稳性(Stability)
船舶受外力作用而不致倾覆，当外力消失后
仍能回复到原平衡位置的能力。
2020/10/15
第一节 稳性的基本概念
二、几个基本概念
1.复原力矩MR(Righting moment)
MR = GZ
式中:GZ —复原力臂(重力和浮力作用线之间的距离)。
2020/10/15
（iii) Zi确定方法：舱内货物合重心法
以舱内所装货物的合体积中心作为该舱货物的合重心 （如果货舱已满仓，则取舱容中心作为货物的合重心）—— 合体积中心计算方法同上述方法(i)
配货的一般原则是重货在下、轻货在上，因此将货物合 体积重心作为该舱货物的合重心是一种偏安全的做法。
2020/10/15
油水载荷Zi确定方法：
(i)满舱时取舱容荷Zi确定方法：
（i)估算法
（ii)舱容曲线图法
（iii)舱内货物合重心法
2020/10/15
第二节 船舶稳性的计算
（i) Zi确定方法：估算法
2020/10/15
第二节 船舶稳性的计算
(ii) Zi确定方法：舱容曲线图
2020/10/15
第一节 稳性的基本概念
船舶稳性(船舶管理课件)
任务三 船舶稳性
四、影响船舶稳性的因素
5．悬挂重物对稳性的影响
悬挂对船舶稳性的影响， 相当于把质量为p的重物 从位置q1垂直上移至悬 挂点M，对稳性影响的 效果是一样的。
任务三 船舶稳性
四、影响船舶稳性的因素
6．散货的装载对稳性的影响
用散装方式进行运输的货物称为散装货物，如粮食、矿砂、 煤炭等。散装货船有时由于各种原因导致船舱不满，货物 在船舶横摇或横倾时会发生倾斜，使船舶重心发生横向移 动，从而产生与自由液面类似的影响，使船舶稳性降低。
一、稳性分类 船舶稳性分类
倾斜方向
倾斜角度
作用力性质
破损与否
横纵 稳稳 性性
大 初倾 稳角 性稳
性
静动 稳稳 性性
完破 整舱 稳稳 性性
任务三 船舶稳性
二、船舶初稳性
船舶在一横倾力矩Mh 作用下，从正浮位置
倾斜一个小角度
（<10°～15°）时 的船舶稳性，即初稳 性问题。
1．稳心M 2．稳心半径r（BM） 3．初稳性高度GM
三、船舶稳性的基本衡准
1．静态与动态横倾力矩
（1）静态横倾力矩 静态横倾力矩就是船舶处于静平衡时作用在船上的横倾力矩。 （2）动态横倾力矩 作用在船上使船舶的倾斜过程产生角加速度的横倾力矩称为 动态横倾力矩
任务三 船舶稳性 三、船舶稳性的基本衡准
2．静平衡与动平衡 （1）静平衡
船舶在静态横倾力矩作用下，稳性应满足的条件为：Mh ≤ Msm。
任务三 船舶稳性 三、船舶稳性的基本衡准
2．静平衡与动平衡 （2）动平衡
动平衡的条件为Wh= Ws，故船舶的动平衡是功的平衡。 船舶在动态横倾力矩作用下的平衡称为动平衡。
任务三 船舶稳性 三、船舶稳性的基本衡准
船舶初稳性ppt课件
横稳性和纵稳性 船舶在任何方向的倾斜，可分成如下两种基本浮态：
– 船舶的横向倾斜，即向左舷或右舷一侧的倾斜(简称横 倾)； – 纵向的倾斜，即向船首或船尾的倾斜(简称纵倾)。 – 倾斜力矩的作用平面平行于中横剖面时称为横倾力矩， 它使船舶产生横倾。 – 倾斜力矩的作用平面平行于中纵剖面时称为纵倾力矩， 它使船舶产生纵倾。 – 船舶在横向和纵向抵抗倾斜的能力，分别称为横稳性和 纵稳性。
第2节 浮心的移动、稳心和稳心半径
稳性的主要问题：
– 复原力矩的计算
» 新的浮心位置的计算和确定，是求出复原力矩的 关键。
在讨论稳性问题时：
1. 首先确定倾斜水线的位置 2. 求出浮心位置和浮力作用线的位置 3. 分析复原力矩的大小及方向
一、等体积倾斜水线
如图示，设船舶平浮时的水线 为WL，在外力作用下横倾一小 角度Φ后的水线为W1L1.由于船 仅受倾斜力矩的作用，排水体 积保持不变，故倾斜水线W1L1 应是等体积倾斜水线。 为了确定W1L1的位置，对入水 楔形LOL1和出水楔形WOW1分 别进行分析。
– 先分别讨论重量在垂向、横向及纵向的移动情况； – 然后再研究重量在任意方向的移动情况。
一、重量的垂向移动
将船上某一重量为p的货物自 A点(垂向坐标z1)沿垂直方向 移至A1点(垂向坐标z2)，移动 的距离为(z2-z1) 。 船的重心，由原来的G点垂向 移动至G1点，根据重心移动 原理可得
第三章 船舶稳性
稳性的主要内容
稳性的基本概念 基本的初稳性计算 货物移动和装卸对浮性及稳性的影响 其他影响
节次安排
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
第九章船舶稳性
ＫＭ＝KB＋BM
或 Zm＝Zb十r 由 船于 舶Z装b载和吃r均水与d
有 与d关有，关故，Z船m亦舶
静水力曲线图、
静水力参数表或
载重表中均给出
了船舶不同吃水
时 图Z表m。值曲线或
2020/5/31
11
四、初稳性高度的求取
设未考虑自由液面影响的船舶在装载后初稳性高度 可由下式求取
– GM＝KM一KG
GM1 GM GM
GM改变量在数值上等于船舶重 心的垂移量GG1；
tan Py
GM
2020/5/31
重心上移，GM降低，GM改变量 为-；重心下移，GM增大，GM 改变量为+。
25
三、货物悬挂
第九章 船舶稳性
第一节 船舶稳性分类 第二节 船舶初稳性 第三节 影响初稳性的因素及计算 第四节 船舶大倾角静稳性 第五节 船舶动稳性 第六节 对船舶稳性的要求 第七节 船舶稳性检验与调整 第八节 船舶稳性资料的应用
2020/5/31
1
第一节 船舶稳性分类
一、定义： 船舶在外力矩作用下偏离其初始平衡位置
4、按船舱是否进水分类
–按船舶是否破舱进水将稳性分成完整稳
性和破舱稳性。end
2020/5/31
3
第二节 船舶初稳性 一、船舶平衡的3种状态
处于稳定平衡状态的船舶，其复原能力的
大小视其倾斜后产生的稳性力矩或复原力
矩（Stability moment;Upsetting moment）的大小。该稳性力矩的大小为：
BM,r—横稳心半径（m）；
KM,Zm—横稳心距基线高度（m）；
KG,Zg—重心距基线高度， 简称重心高度（m）。
Zb（或KB） r(或BM）
初稳性影响计算PPT课件
二、初稳性
例题3-8：某轮排水量8600t，初稳性 高度为0.85m，开航前加油 (ρ=0.85g/cm3)200t，其重心在船舶重 心之下3.2m，该油柜为梯形，长6m， 前后两个宽度为6m和10m，存在自 由液面，问加油后该轮的初稳性高 度是多少？
22
后退 退出
单元小结与作业布置
• 单元小结
9
后退 退出
二、初稳性
方法二：公式计算Lb b1b2等腰三角形：iX =
1 Lb3 48
等腰梯形：iX=418L(b1+b2)(b12+b2 2)
矩形：iX
=
1 Lb3 12
直角三角形：iX
=
1 Lb3 36
10
后退 退出
二、初稳性
6)减小自由液面对稳性影响 的措施：
①在舱柜中间设置水密纵向 隔板：将货舱沿船宽方向 分隔n等份后，
学习目标
• 知识目标
1.掌握船内载荷移动对初稳性高度 GM的影响及计算。
2.掌握自由液面对初稳性高度GM的 影响及修正计算。
3.掌握悬挂物及少量载荷变动对初稳 性高度的影响计算。
2
后退 退出
学习目标
• 能力目标 1.具有分析载荷垂移及自由液面对船
舶初稳性影响及进行计算的能力。 2.能够分析载荷增减及货物悬挂对
20
后退 退出
二、初稳性
例题3-7：某轮排水量△=8000t，初 稳性高度GM=0.85m，在开航前加油 (ρ=0.880g/cm3)200t，其重心在船舶 重心之下3.70m，该油柜是边长为 10m的正方形，且两道纵向隔壁， 存在自由液面的影响，则加油后船 舶的初稳性高度值为多少米？
21
后退 退出
舰艇生命力_第4讲 舰船的初稳性
后产生使其复原的扶正力矩。
第四讲 舰船的初稳性
三、稳定中心高及其计算 1.稳定中心高 （1）定义：
度量初稳度大小的一个量是稳心在重心以上的高度， 称为稳定中心高，通常以 h 表示。稳定中心 m 在重 心 G 之上时，h 为正；反之，h 为负。
横稳定中心高 h 稳定中心高分为
纵稳定中心高 H
第四讲 舰船的初稳性
有关；一般舰船，C ＝0.75～0.8；
h — 横稳定中心高（米）。
第四讲 舰船的初稳性
h 愈大 τ 愈小，h 愈小 τ 愈大。
从舰舶不沉性角度看，横稳定中心高愈大愈安全，但 h 过大必然使横摇周期 τ 变小。τ 愈小舰船摇摆得愈快， 这对武器瞄准和射击、对舰员的工作和生活等方面都带 来了不利，因此 h 也不能过大。
情况二：条件基本同上，但由于装载不当，重心
G 处于不适当的过高的位置，此时 m 点在重心
G 之下。这种情况下舰艇的原平衡位置是不稳
定的
mθ
θ Q
C1
L1 LW
W1
L1
G
θ
L
P m
Q
C
C1
第四讲 舰船的初稳性mM NhomakorabeaMM G
GGGG m
CCCC C1CCC111
K KKKK
CL
第四讲 舰船的初稳性
舰艇是否稳定取决于三个参考点： 浮心 C 点， 重心 G 点， 稳心 m 点。
（2）稳定系数：k Ph，与倾角无关
（3）稳定中心高 h：简单明了、常用、方便。
第四讲 舰船的初稳性
① m 点在 G 点之上，舰船平衡位置稳定。 ② m 点与 G 点重合，舰船处于随遇平衡状态。 ③ m 点在 G 点之下，舰船平衡位置不稳定。 横向平衡稳定的条件：纵稳心 m 在重心 G 之上。
第四讲 舰船的初稳性
三、稳定中心高及其计算 1.稳定中心高 （1）定义：
度量初稳度大小的一个量是稳心在重心以上的高度， 称为稳定中心高，通常以 h 表示。稳定中心 m 在重 心 G 之上时，h 为正；反之，h 为负。
横稳定中心高 h 稳定中心高分为
纵稳定中心高 H
第四讲 舰船的初稳性
有关；一般舰船，C ＝0.75～0.8；
h — 横稳定中心高（米）。
第四讲 舰船的初稳性
h 愈大 τ 愈小，h 愈小 τ 愈大。
从舰舶不沉性角度看，横稳定中心高愈大愈安全，但 h 过大必然使横摇周期 τ 变小。τ 愈小舰船摇摆得愈快， 这对武器瞄准和射击、对舰员的工作和生活等方面都带 来了不利，因此 h 也不能过大。
情况二：条件基本同上，但由于装载不当，重心
G 处于不适当的过高的位置，此时 m 点在重心
G 之下。这种情况下舰艇的原平衡位置是不稳
定的
mθ
θ Q
C1
L1 LW
W1
L1
G
θ
L
P m
Q
C
C1
第四讲 舰船的初稳性mM NhomakorabeaMM G
GGGG m
CCCC C1CCC111
K KKKK
CL
第四讲 舰船的初稳性
舰艇是否稳定取决于三个参考点： 浮心 C 点， 重心 G 点， 稳心 m 点。
（2）稳定系数：k Ph，与倾角无关
（3）稳定中心高 h：简单明了、常用、方便。
第四讲 舰船的初稳性
① m 点在 G 点之上，舰船平衡位置稳定。 ② m 点与 G 点重合，舰船处于随遇平衡状态。 ③ m 点在 G 点之下，舰船平衡位置不稳定。 横向平衡稳定的条件：纵稳心 m 在重心 G 之上。
第三张 初稳性
第三章 初稳性1． 何谓初稳性（作图说明）、静稳性和动稳性？在研究船舶稳性时为何将稳性分成初稳性和大倾角稳性，他们之间有何关系？初稳性（小倾角稳性）：一般指倾斜角度小于10°到15°或上甲板边缘开始入水前（取其小者）。
大倾角稳性：一般指倾斜角大于10°到15°或上甲板边缘开始入水后的稳性。
静稳性：倾斜力矩的作用是从零开始逐渐增加，使船舶倾斜时的角度很小，可忽略不计，则这种倾斜下的稳性称为静稳性。
动稳性：倾斜力矩是突然作用在船上，使船舶倾斜有明显的角速度变化，则这种倾斜下的稳性称为动稳性。
关系：初稳性的静稳性臂公式根据以下假设得来（1） 等体积倾斜轴线通过正浮水线面的漂心（2） 浮心移动的曲线是圆弧的一段，圆心为初稳心M ，半径为初稳心半径BM这些假定既能使计算简化，又能较为明确的获得影响初稳性的各种因素之间的规律。
但当横倾角超过10°到15°后，上述假定就不再适用。
因为入水楔形和出水楔形的形状不对称。
2. “等体积倾斜”的原理如何？有什么假定？原理：由于船只收倾斜力矩的作用，所以排水体积不变。
出水楔形体积和入水楔形体积相等。
则两等体积水线（O-O ）的交线必然通过原水线面(WL)的漂心。
假定：（1）等体积倾斜轴线通过正浮水线面的漂心（2）浮心移动的曲线是圆弧的一段，圆心为初稳心M ，半径为初稳心半径BM（3）稳心M 点位置保持不变4. 什么叫稳心、稳心半径？初稳性半径公式是如何推导的？它主要与哪些因素有关？稳心：船舶倾斜后浮力的作用线与正浮状态时浮力的作用线的交点M 称为稳心 稳心半径BM ：稳心与原正浮时浮心的连线 ▽T I BM = 推导：认为φ为小角度，浮心移动距离乘以φ为稳心半径。
在实际应用中扩大到10°到15°以下 相关：水线面的横向惯性矩（水线面的形状）排水体积有关5. 什么是复原力矩？初稳性公式是如何推导的？其适用范围如何？为什么？复原力矩：倾斜后重力与浮力的作用线不再重合，将产生一个试图使船舶回到正浮状态的力矩，称为复原力矩 初稳性公式：φφGM GM M R ∆=∆=sin适用范围：小角度倾斜（等体积倾斜）船上货物并未移动（重心位置G 保持不变）6. 什么叫横稳性高？为什么说它是衡量船舶初稳性好坏的主要指标？如何应用它判断船舶的初稳性？为什么船一般总是横向倾覆而不是纵向倾覆？横稳性高（初稳性高）：重心与稳心的连线。
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船舶稳性着重研究
– 船舶复原力矩的计算及其有关的影响因素。
中国石油大学（华东）
稳性的分类和研究方法（1）
横稳性和纵稳性 船舶在任何方向的倾斜，可分成如下两种基本浮态：
– 船舶的横向倾斜，即向左舷或右舷一侧的倾斜(简称横 倾)；
– 纵向的倾斜，即向船首或船尾的倾斜(简称纵倾)。 – 倾斜力矩的作用平面平行于中横剖面时称为横倾力矩，
重பைடு நூலகம்移动原理
– 图中表示由重量W1及W2两个物 体所组成的系统，其总重量W＝ W1+W2，重心在G点。
– 若将其中重量为W1的物体从重 心g1点移至g2点，则总重量W的 重心将自G点移至G1点，且有
或
上式表明: 整个重心的移动方向平行于局部重心的移 动方向，且重心移动的距离GG1与总重量W成反比.
(2)大倾角稳性：一般指倾角大于10°～15°或上甲板边 缘开始入水后的稳性。
– 把稳性划分为上述两部分的原因是，在研究船舶小倾 角稳性时可以引入某些假定，既使浮态的计算简化， 又能较明确地获得影响初稳性的各种因素之间的规律。 此外，船舶的纵倾一般都属于小角度情况。大角度倾 斜一般只在横向倾斜时产生，因此大倾角稳性也称为 大倾角横稳性。
» 复原力矩可能为正，也可能为负。 » 为正使船复原，为负加剧倾斜。
中国石油大学（华东）
倾斜力矩产生的原因有：
– 风和浪的作用、船上货物的移动、旅客集中于某一 舷侧、拖船的急牵、火炮的发射以及船舶回转等， 其大小取决于这些外界条件，是外因。
复原力矩的大小取决于排水量、重心和浮心的 相对位置等因素，是内因。
第二部分
第三章 船舶稳性
中国石油大学（华东）
中国石油大学（华东）
节次安排
1. 概述… 2. 浮心的移动、稳心和稳心半径… 3. 初稳性公式和稳性高… 4. 船舶静水力曲线图… 5. 重量移动对船舶浮态及初稳性的影响… 6. 装卸载荷对船舶浮态及初稳性的影响… 7. 自由液面对船舶初稳性的影响… 8. 悬挂重量对船舶初稳性的影响… 9. 船舶在各种装载情况下浮态及初稳性的计算… 10. 船舶倾斜试验…
• 因此，上式表示水线面WL对于轴线o-o的面积静矩等于零， 亦即o-o通过水线面WL的形心(或称为漂心)。
• 由此可以得出结论：两等体积水线面的交线o-o必然通过原 水线面WL的漂心。
• 这样，当已知船的倾角Φ(小角度)及原水线面WL的漂心位置 后，立即可以确定倾斜Φ角以后的等体积水线WlLl的位置.
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船舶倾斜后浮心的移动距离
如图示，船在正浮时的水线为WL， 排水体积为，横倾小角度后的水 线水为楔W形1的L1体。积设，V1g、1、Vg22表表示示入入水水及及出出 水楔形的体积形心。由于V1＝V2， 因排体g2移此水积至可体移g以积至l。认相楔为当形，于LO船把L1在楔处横形，倾W其O至形WW心1这1L则1部时自分的
中国石油大学（华东）
第2节 浮心的移动、稳心和稳心半径
稳性的主要问题：
– 复原力矩的计算
» 新的浮心位置的计算和确定，是求出复原力矩的 关键。
在讨论稳性问题时：
1. 首先确定倾斜水线的位置 2. 求出浮心位置和浮力作用线的位置 3. 分析复原力矩的大小及方向
中国石油大学（华东）
如图示，设船舶平浮时的水线 为WL，在外力作用下横倾一小 角度Φ后的水线为W1L1.由于船 仅受倾斜力矩的作用，排水体 积保持不变，故倾斜水线W1L1 应是等体积倾斜水线。
中国石油大学（华东）
船舶在停泊或航行的过程中会 受到各种外力的作用：
– 风、浪、货物的移动与装卸等 – 船舶的浮态会发生变化
船舶在外力作用下偏离其平衡 位置而倾斜，当外力消失后， 能自行回复到原来平衡位置的 能力，称为船舶稳性。
– 或者说船舶稳性是船舶在外力作 用消失后保持其原有位置的能力。
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设船横倾后的浮心自原来的B点移至 B浮1点心，的利移用动重距心离移为动原理，可以求得
且
中国石油大学（华东）
由于V1＝V2，故glo＝g2o=g1g2/2，代入上式得：
» 上式右端V1g1o是入水楔形体积对于倾斜轴线0-0的静矩
在Φ为小角度时，tanΦ= Φ，故
积分式
为水线面WL的面积对于纵向中心轴
船舶在小角度倾斜过程中，可假定倾斜前后的 浮力作用线均通过M点，因此，M点称为横稳心 (或初稳心)，BM称为横稳心半径(或初稳心半径).
它使船舶产生横倾。 – 倾斜力矩的作用平面平行于中纵剖面时称为纵倾力矩，
它使船舶产生纵倾。 – 船舶在横向和纵向抵抗倾斜的能力，分别称为横稳性和
纵稳性。
中国石油大学（华东）
中国石油大学（华东）
稳性的分类和研究方法（3）
通常把稳性问题分为下面两部分进行讨论：
(1)初稳性(或称小倾角稳性)：一般指倾斜角度小于10°～ 15 °或上甲板边缘开始人水前(取其小者)的稳性。
船舶倾斜时作用在船上的两个力矩
外力作用对船施加一个力矩—
倾斜力矩
– 倾斜力矩>船舶倾斜>水线位置发 生变化<重心与重量不变>排水体 积不变，但水下形状变化>浮心 位置发生变化>重心和浮心不再 位于同一铅垂线上>重力和浮力 形成一个力偶，这个力偶的矩称 作复原力矩
– 复原力矩通常记为MR
式中GZ称为复原力臂
为了确定W1L1的位置，对入水 楔形LOL1和出水楔形WOW1分 别进行分析。
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三角形LOL1的面积为
沿船长取dx一小段，其 体积
整个入水楔形的体积
同理，可以求出出水楔形的 体积
在等体积倾斜的情况下，出水 楔形的体积和入水楔形的体积必 然相等，即y1=y2。由此可得
• 两个积分分别表示水线面WL在轴线o-o两侧的面积对于轴线 o-o的静矩。
线0-0的横向惯性矩IT，因此
可Φ成见正，比浮，心而移与动排的水距体离积BBl与成横反向比惯. 性矩IT 、横倾角
三、稳心及稳心半径
船舶在横倾Φ角后，浮心自原来 的位置B沿某一曲线移至B1，这 时并浮 与力 原的 正作 浮用 时线的垂浮直力于作用Wl线L1(，中 线)相交于M点。当Φ为小角度 时段BM， ，=M曲Bl点M线为为BB曲曲1可线线看BBBB作11的的是半圆圆径心弧。，的而一
– 船舶复原力矩的计算及其有关的影响因素。
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稳性的分类和研究方法（1）
横稳性和纵稳性 船舶在任何方向的倾斜，可分成如下两种基本浮态：
– 船舶的横向倾斜，即向左舷或右舷一侧的倾斜(简称横 倾)；
– 纵向的倾斜，即向船首或船尾的倾斜(简称纵倾)。 – 倾斜力矩的作用平面平行于中横剖面时称为横倾力矩，
重பைடு நூலகம்移动原理
– 图中表示由重量W1及W2两个物 体所组成的系统，其总重量W＝ W1+W2，重心在G点。
– 若将其中重量为W1的物体从重 心g1点移至g2点，则总重量W的 重心将自G点移至G1点，且有
或
上式表明: 整个重心的移动方向平行于局部重心的移 动方向，且重心移动的距离GG1与总重量W成反比.
(2)大倾角稳性：一般指倾角大于10°～15°或上甲板边 缘开始入水后的稳性。
– 把稳性划分为上述两部分的原因是，在研究船舶小倾 角稳性时可以引入某些假定，既使浮态的计算简化， 又能较明确地获得影响初稳性的各种因素之间的规律。 此外，船舶的纵倾一般都属于小角度情况。大角度倾 斜一般只在横向倾斜时产生，因此大倾角稳性也称为 大倾角横稳性。
» 复原力矩可能为正，也可能为负。 » 为正使船复原，为负加剧倾斜。
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倾斜力矩产生的原因有：
– 风和浪的作用、船上货物的移动、旅客集中于某一 舷侧、拖船的急牵、火炮的发射以及船舶回转等， 其大小取决于这些外界条件，是外因。
复原力矩的大小取决于排水量、重心和浮心的 相对位置等因素，是内因。
第二部分
第三章 船舶稳性
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节次安排
1. 概述… 2. 浮心的移动、稳心和稳心半径… 3. 初稳性公式和稳性高… 4. 船舶静水力曲线图… 5. 重量移动对船舶浮态及初稳性的影响… 6. 装卸载荷对船舶浮态及初稳性的影响… 7. 自由液面对船舶初稳性的影响… 8. 悬挂重量对船舶初稳性的影响… 9. 船舶在各种装载情况下浮态及初稳性的计算… 10. 船舶倾斜试验…
• 因此，上式表示水线面WL对于轴线o-o的面积静矩等于零， 亦即o-o通过水线面WL的形心(或称为漂心)。
• 由此可以得出结论：两等体积水线面的交线o-o必然通过原 水线面WL的漂心。
• 这样，当已知船的倾角Φ(小角度)及原水线面WL的漂心位置 后，立即可以确定倾斜Φ角以后的等体积水线WlLl的位置.
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船舶倾斜后浮心的移动距离
如图示，船在正浮时的水线为WL， 排水体积为，横倾小角度后的水 线水为楔W形1的L1体。积设，V1g、1、Vg22表表示示入入水水及及出出 水楔形的体积形心。由于V1＝V2， 因排体g2移此水积至可体移g以积至l。认相楔为当形，于LO船把L1在楔处横形，倾W其O至形WW心1这1L则1部时自分的
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第2节 浮心的移动、稳心和稳心半径
稳性的主要问题：
– 复原力矩的计算
» 新的浮心位置的计算和确定，是求出复原力矩的 关键。
在讨论稳性问题时：
1. 首先确定倾斜水线的位置 2. 求出浮心位置和浮力作用线的位置 3. 分析复原力矩的大小及方向
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如图示，设船舶平浮时的水线 为WL，在外力作用下横倾一小 角度Φ后的水线为W1L1.由于船 仅受倾斜力矩的作用，排水体 积保持不变，故倾斜水线W1L1 应是等体积倾斜水线。
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船舶在停泊或航行的过程中会 受到各种外力的作用：
– 风、浪、货物的移动与装卸等 – 船舶的浮态会发生变化
船舶在外力作用下偏离其平衡 位置而倾斜，当外力消失后， 能自行回复到原来平衡位置的 能力，称为船舶稳性。
– 或者说船舶稳性是船舶在外力作 用消失后保持其原有位置的能力。
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设船横倾后的浮心自原来的B点移至 B浮1点心，的利移用动重距心离移为动原理，可以求得
且
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由于V1＝V2，故glo＝g2o=g1g2/2，代入上式得：
» 上式右端V1g1o是入水楔形体积对于倾斜轴线0-0的静矩
在Φ为小角度时，tanΦ= Φ，故
积分式
为水线面WL的面积对于纵向中心轴
船舶在小角度倾斜过程中，可假定倾斜前后的 浮力作用线均通过M点，因此，M点称为横稳心 (或初稳心)，BM称为横稳心半径(或初稳心半径).
它使船舶产生横倾。 – 倾斜力矩的作用平面平行于中纵剖面时称为纵倾力矩，
它使船舶产生纵倾。 – 船舶在横向和纵向抵抗倾斜的能力，分别称为横稳性和
纵稳性。
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稳性的分类和研究方法（3）
通常把稳性问题分为下面两部分进行讨论：
(1)初稳性(或称小倾角稳性)：一般指倾斜角度小于10°～ 15 °或上甲板边缘开始人水前(取其小者)的稳性。
船舶倾斜时作用在船上的两个力矩
外力作用对船施加一个力矩—
倾斜力矩
– 倾斜力矩>船舶倾斜>水线位置发 生变化<重心与重量不变>排水体 积不变，但水下形状变化>浮心 位置发生变化>重心和浮心不再 位于同一铅垂线上>重力和浮力 形成一个力偶，这个力偶的矩称 作复原力矩
– 复原力矩通常记为MR
式中GZ称为复原力臂
为了确定W1L1的位置，对入水 楔形LOL1和出水楔形WOW1分 别进行分析。
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三角形LOL1的面积为
沿船长取dx一小段，其 体积
整个入水楔形的体积
同理，可以求出出水楔形的 体积
在等体积倾斜的情况下，出水 楔形的体积和入水楔形的体积必 然相等，即y1=y2。由此可得
• 两个积分分别表示水线面WL在轴线o-o两侧的面积对于轴线 o-o的静矩。
线0-0的横向惯性矩IT，因此
可Φ成见正，比浮，心而移与动排的水距体离积BBl与成横反向比惯. 性矩IT 、横倾角
三、稳心及稳心半径
船舶在横倾Φ角后，浮心自原来 的位置B沿某一曲线移至B1，这 时并浮 与力 原的 正作 浮用 时线的垂浮直力于作用Wl线L1(，中 线)相交于M点。当Φ为小角度 时段BM， ，=M曲Bl点M线为为BB曲曲1可线线看BBBB作11的的是半圆圆径心弧。，的而一