第4讲 法规-2：船舶稳性
第四章 船舶稳性
第四章船舶稳性第一节船舶稳性的基本概念（一）船舶平衡的3种状态1、稳定平衡>0G点在M点之下，GM>0，MR2、随遇平衡G点与M点重合，GM=0，M=0R3、不稳定平衡<0G点在M点之上，GM<0，MR（二）稳性的定义船舶稳性是指船舶受给定的外力作用后发生倾侧而不致倾覆，当外力消失后仍能回复到原来的平衡位置的能力。
（三）稳性分类分类方法: 按倾斜方向、倾角大小、倾斜力矩性质、船舱是否进水┏破舱稳性稳性┫┏初稳性(小倾角稳性)┃┏横稳性┫┏静稳性┗完整稳性┫┗大倾角稳性┫┗纵稳性┗动稳性其中，倾角小于等于10－15度称为小倾角，否则称为大倾角。
倾斜力矩性质指静力或动力，或者说有无角速度、角加速度。
第二节船舶初稳性（1）（一）船舶初稳性的基本标志1．稳心M 与稳心距基线高度KM船舶小倾角横倾前、后其浮力作用线交点称为横稳心，简称稳心。
稳心M距基线的垂向坐标称为稳心距基线高度。
2．初稳性的衡准指标稳心M至重心G的垂距称为初稳性高度GM。
初稳性高度GM是衡准船舶是否具有初稳性的指标。
初稳性高度大于零，即船舶重心在稳心之下，船舶就有初稳性。
3．初稳性中的假设(对于任一给定的吃水或排水量)（1）小倾角横倾(微倾)；（2）在微倾过程中稳心M和重心G的位置固定不变；（3）在微倾过程中浮心B的移动轨迹是一段以稳心为圆心的圆弧；（4）在微倾过程中倾斜轴过漂心。
（二）初稳性高度GM的表达式GM=KB+BM-KG=KM-KG第二节 船舶初稳性（2）（三） 初稳性高度的求取1、 KM 可在静水力曲线图、静水力参数表或载重表中查取。
2、 KG 的计算式中，P i —— 组成船舶总重量（含空船重量等）的第i 项载荷，tZ i —— 载荷P i 的重心距基线高度，m3、Z i 确定（1）舱容曲线图表查取法船舶资料中通常有各个货舱和液舱的舱容曲线图或数据表，利用舱容曲线图表，可方便确定舱内散货或液货的重心高度Z i ，方法如下：i ）对于匀质散货或液货，已知货堆表面距基线高度，在图中左纵轴上对应点做水平线交舱容中心距基线高度曲线得B 点，过B 点做垂线交上横轴得C 点，对应值即为该舱货物重心距基线高度Z i 。
保证船舶适度的稳性的措施
保证船舶适度的稳性的措施船舶稳性是指船舶在静态和动态条件下保持平衡和稳定的能力。
这是船舶设计的重要因素之一。
保证船舶适度的稳性对于船舶的安全和航行效率至关重要。
以下是保证船舶适度的稳性的措施。
1. 船舶操作船舶稳性与船舶操作密切相关。
船舶在航行时要合理控制舵，控制货物的位置和负载等，以保证船舶适度的稳性。
船员应该经过专业培训，有足够的经验和技能来操作船舶。
2. 负载计算负载的计算对于船舶的稳性至关重要。
在运输货物时，必须确保船舶的总载重不超过其设计吨位。
船舶在装载货物时，船舶的设计要求必须被考虑在内。
此外，货物应该被合理地分配在船舶上，避免船舶重心过高或过低，从而影响船舶的稳性。
3. 转向惯性转向惯性是指船舶在转向过程中的惯性力。
转向惯性会对船舶的稳性产生影响。
解决这个问题的方法是通过良好的船舶设计和建造，使船舶具有适当的弯曲和剪切，以平衡转向惯性的力量。
4. 稳性试验船舶稳性试验是为了确定船舶的稳性特征。
这个试验可以帮助设计师和船舶经营者确保船舶适度的稳性。
稳性试验包括静态稳性试验和动态稳性试验。
其中静态稳性试验是在船舶处于稳定状态，不受外力干扰的情况下进行的。
动态稳性试验是为了检查船舶在波浪中的动态稳定性能。
5. 船舶维护船舶维护是保证船舶适度的稳性的关键。
船舶的船体结构，船舶设备和船舶的各个部分经常需要进行定期检查和维护。
维护可以预防故障和损坏，并在必要时进行修理或更换。
船舶的设备维护可以确保设备正常工作，以避免在运行过程中出现不良后果。
6. 泊船泊船是指停靠在码头或锚地。
在停靠时，需要考虑船舶与码头或锚的角度和距离。
船舶停靠时必须采取适当的措施以确保船舶适度的稳定。
必要时，可以使用锚或辅助锚来保持船舶的稳定。
7. 静荷库静荷库是一种可用于提高船舶稳性的设备。
静荷库可以通过吸收和分散液体负载的作用，可以控制船舶的稳定性和减少船舶的颠簸和摆动。
以上是保证船舶适度的稳性的措施。
这些措施对于确保船舶的安全和航行效率至关重要。
保障船舶稳性的措施
保障船舶稳性的措施船舶稳性是指船舶在静态和动态状态下，其结构能够保持良好的平衡性和自稳性，以保障船舶在航行中不发生倾覆、沉没或其他严重事故。
为了保障船舶稳性，在船舶设计、制造和航行过程中，需要采取一系列的保障措施。
本文将穿插介绍一些船舶稳性的基本概念，着重阐述保障船舶稳性的措施。
船舶稳性的基本概念水线原理船舶在浮行状态下，其重心应与浮力的重心位于同一水平线上。
这个水平线就是船舶的水线。
根据水线的不同位置，一艘船舶可以分为以下几种类型：满载线、标准线、干舷线和极低线。
稳性稳性是指船舶在航行中受到外部和内部影响，能够保持平衡并自行恢复原来的状态。
影响船舶稳性的因素很多，主要有重心和浮力等因素。
保持船舶稳性的措施为了保障船舶在航行中稳定性，需要采取一系列的措施。
下面将分别介绍一些措施。
船舶设计中的稳性措施船舶设计中优化船型和布设舱室是保障船舶稳性的重要措施。
船型设计船舶的船型会直接影响其稳性，其主要包括船体的宽度、长度、宽深比等。
在设计时需要考虑船体结构和载货能力等浮力因素，以便达到较好的稳性目的。
布设舱室舱室的布设对船舶稳性同样有很大的影响。
设计时需要考虑到舱室的形状、容积和位置等因素，使其布局合理并能够相互平衡。
船舶建造中的稳性措施船舶建造过程中的稳性措施主要是为了保障船体结构的强度和防漏性。
具体措施如下：钢材选择船舶钢材的选择不能仅仅考虑到强度，还需要考虑到材料的密度、延展性、热膨胀系数等因素，以保证船体结构在航行时能够满足稳性要求。
焊接技术焊接技术也是保障船体结构强度和防漏性的重要措施。
在建造过程中需要严格按照生产标准，采用高质量的材料和先进的技术，以确保焊接质量。
船舶操作中的稳性措施船舶操作中的稳性措施主要是为了保证船舶在航行过程中稳定性。
具体措施如下：货物搭载船舶在运输货物的过程中，需要合理搭载货物，以充分利用船舶的载货能力，同时保证船体平衡。
燃油控制燃油是驱动船舶的主要动力源，但在航行过程中，如果燃油过多或过少，都将对船舶的稳定性产生影响。
“船舶稳性”定义的预备知识及教学
“船舶稳性”定义的预备知识及教学◎ 邹忠胜 三亚航空旅游职业学院摘 要：《船舶结构与货运》是航海技术专业的主干课程，“船舶稳性”难点之一。
“船舶稳性”定义在课程中起到承上启下的作用。
根据教学反馈，部分学生对定义的掌握较差，进而影响后续内容的学习。
基于此，本文梳理了“船舶稳性”形成过程所需要的预备知识，探索其教学过程，以期提高课堂教学质量。
关键词：船舶结构与货运 船舶稳性 预备知识 云班课1.引言在《海船船员培训大纲(2016版)》中，明确了稳性的学习要求。
对于营运船舶来说，船舶稳性是至关重要的。
如果稳性过小，船舶将不能抵御恶劣天气和较大的风浪而导致沉没；如果稳性过大，船舶结构和设备受力过大容易损坏，同时船上人员也会感觉不舒服；如果稳性丧失，很小的外力矩就会导致船舶倾覆。
因此，对于航海技术的学生来说，掌握船舶稳性是必要而且是重要的。
以三亚航空旅游职业学院的学生为例，他们普遍对“船舶稳性”相关知识的掌握较差，主要表现：定义是船舶稳性的理论基础，学生对此一知半解，影响后续知识的学习，如大倾角静稳性、船舶动稳性、船舶吃水差和船舶强度；对初稳性影响的计算未能深刻理解其物理意义，不能灵活应用和解决实际问题。
因此，深刻领会其定义是学习“船舶稳性”的关键。
教材指出：船舶稳性是指船舶在外力矩作用下偏离其初始平衡位置而倾斜，当外力矩消失后船舶能自行恢复到初始平衡状态的能力。
目前笔者所在学校所用的教材为《船舶结构与货运》，用于海船船员适任考试培训，受学制为专科所限，其先修课程没有安排《船舶原理》作为铺垫。
而教材中关于“船舶稳性”的预备知识较为分散，如船舶结构、船舶重力/重心、船舶浮力/浮心、船舶坐标系、稳心等分散在教材的不同章节，学生不能系统应用相关知识理解“船舶稳性”定义；力矩/力偶的相关内容虽为高中物理知识，但部分学生限于学习基础，不能很好理解，这些原因导致定义理解起来无从着手。
因此，学习“船舶稳性”前，学生系统学习相关的预备知识是很有必要的。
船舶稳性—船舶稳性衡准要求
二、IMO对船舶稳性的要求
《IMO稳性规则》对船舶完整稳性
的七项基本衡准：
1．GM≥0.15m
初稳性
2. A0~30 ≥0.055m.rad
3. A0~X≥0.090m. Rad
动稳性
x=min(40°,θf)
4. A30~X≥0.030m.rad
二、IMO对船舶稳性的要求
GM GZ
KGc = KM - GMc
KGc曲线
应用
GM ≥ GMc KG ≤ KGc
一、《规定规则》的要求
（4）稳性特殊要求 客船、木材船、液货船、集装箱船、拖船、高速船等。
整个航程满足稳性要求； 压载问题
一、《规定规则》的要求
（5）注意事项：
1）四点要同时满足或GM≥GMc 2）基本要求适用于杂货船、油轮 3）经自由液面修正
GZmax A2 A1
57.3
0
15
30
40
θ
二、IMO对船舶稳性的要求
5. GZ|θ=30°≥ 0.20m
6.Θsmax > 30°至少25°
大倾角稳性
二、IMO对船舶稳性的要求
7．天气衡准 （船长LBP≥24m的船舶） 图中面积b≥a lw1——稳定风压力臂 θ0——lw1对应静倾角 lw2——突风力臂 lw2=1.5lw1 θ2=min(θf,50°,θc) θc——lw2为GZ曲线第二个交点
第四章船舶稳性讲述
第二节 船舶稳性的计算
（2）影响初稳性高度的因素及计算
①GMf计算：
GM f
ix
式中:——液体密度(g/cm3);
ix——自由液面对其横倾轴的面积惯性距(m4)
ix值可查取“液舱自由液面惯性矩ix表”或用下式近似计算：
ix klb1 b2 (b12 b22 )
其中：l — 舱长(m); b1、b2 — 前、后边宽(m)。
漂心F； (2)浮心移动轨迹为圆弧段，圆心为定点M(稳
心)，半径为BM(稳心半径)。 满足假定条件时：MR = GMsin
2020/10/5
MR = GMsin GM可以作为衡量船舶大小的标志。欲使 船舶具有稳性，必须使GM>0。
2020/10/5
第二节 船舶稳性的计算
2.初稳性衡准指标 GM计算
油水载荷Zi确定方法：
(i)满舱时取舱容中心 （ii)未满舱时取载荷重心
货物载荷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
2020/10/5
第二节 船舶稳性的计算
（i) Zi确定方法：估算法
2020/10/5
第二节 船舶稳性的计算
(ii) Zi确定方法：舱容曲线图
GM l P
因GM值等于将载荷P垂向移至悬挂 点所产生对GM影响，所以称悬挂点为 悬挂载荷的虚重心。 GM与悬挂索的 长度无关
2020/10/5
第二节 船舶稳性的计算
④少量载荷(Pi10%)变动
若设Pi变动前后KM = 0，则：
GM 2
GM1
Pi
KG1
Pi
Z Pi
式中：GM1、GM2 —— 载荷变动前、后船舶的初稳性高度(m)。
船舶稳性
船舶稳性第二章我们学习了船舶的浮性，知道船舶在静水中平衡时受到重力和浮力两个力的作用，这两个力方向相反、大小相等、作用点（重心和浮心）在同一铅垂线上，那么当船受到另外一个倾斜力的作用后，船能否在倾斜力消失后恢复到平稳状态呢？这就是我们今天要学习的“船的稳性”问题。
本节课我们的主要内容有：稳性的概述，讨论稳性问题的关键知识点（也就是初稳性公式推导的准备和过程），初稳性公式及应用。
下面我们先看一下“稳性的概述”，这一部分主要有三个知识点：稳性概念、稳性分类、倾斜力矩和复原力矩。
一、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，称为船舶稳性。
或者说：是船舶在外力作用消失后保持其原有位置的能力。
二、稳性分类：按作用力矩性质分为：静稳性和动稳性，静稳性：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，因此船舶在倾斜过程中不计角加速度和惯性矩；动稳性：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。
船舶在倾斜过程中计角加速度和惯性矩。
按倾斜方向分：横倾和纵倾，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；倾斜力矩的作用平面平行于中纵剖面时称为纵倾力矩；按倾斜角度分：初稳性（或称小倾角稳性）：倾斜角度小于10度～15度或上甲板边缘开始入水前的稳性；大倾角稳性：一般指倾角大于10度～15度或上甲板边缘开始入水后的稳性。
因为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。
所以小倾角稳性即初稳性的研究具有重要意义。
三、力矩：船舶在停泊或航行过程中会受到各种外力，这些外力作用对船施加一个力矩，即倾斜力矩；倾斜力矩的来源有：1）风浪的作用；2）船上货物的移动；3）旅客集中于某一船舷；4）拖船的急牵、火箭的发射、船舶回转等，倾斜力矩大小取决于这些外界条件的作用，是外因。
船舶稳性知识点讲解(word)
第一节 稳性的基本概念 一、稳性概述1. 概念：船舶稳性(Stability)是指船舶受外力作用发生倾斜，当外力消失后能够自行回复到原来平衡位置的能力。
2. 船舶具有稳性的原因1)造成船舶离开原来平衡位置的是倾斜力矩，它产生的原因有：风和浪的作用、船上货物的移动、旅客集中于一舷、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。
2)使船舶回复到原来平衡位置的是复原力矩，其大小取决于排水量、重心和浮心的相对位置等因素。
S M GZ =∆⋅ (9.81)kN m ⋅式中:GZ ：复原力臂，也称稳性力臂，重力和浮力作用线之间的距离。
◎船舶是否具有稳性，取决于倾斜后重力和浮力的位置关系，而排水量一定时，船舶浮心的变化规律是固定的(静水力资料)，因此重心的位置是主观因素。
3. 横稳心(Metacenter)M ：船舶微倾前后浮力作用线的交点，其距基线的高度KM 可从船舶资料中查取。
4. 船舶的平衡状态1)稳定平衡：G 在M 之下，倾斜后重力和浮力形成稳性力矩。
2)不稳定平衡：G 在M 之上，倾斜后重力和浮力形成倾覆力矩。
3)随遇平衡：G 与M 重合，倾斜后重力和浮力作用在同一垂线上，不产生力矩。
如下图所示例如：1)圆锥在桌面上的不同放置方法；2)悬挂的圆盘5. 船舶具有稳性的条件：初始状态为稳定平衡，这只是稳性的第一层含义；仅仅具有稳性是不够的，还应有足够大的回复能力，使船舶不致倾覆，这是稳性的另一层含义。
6. 稳性大小和船舶航行的关系1)稳性过大，船舶摇摆剧烈，造成人员不适、航海仪器使用不便、船体结构容易受损、舱内货物容易移位以致危及船舶安全。
2)稳性过小，船舶抗倾覆能力较差，容易出现较大的倾角，回复缓慢，船舶长时间斜置于水面，航行不力。
二、稳性的分类1. 按船舶倾斜方向分为：横稳性、纵稳性2. 按倾角大小分为：初稳性、大倾角稳性3. 按作用力矩的性质分为：静稳性、动稳性4. 按船舱是否进水分为：完整稳性、破舱稳性三、初稳性1. 初稳性假定条件：1)船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心F；2)浮心移动轨迹为圆弧段，圆心为定点M(稳心)，半径为BM(稳心半径)。
船舶稳性知识相关介绍
试验数据处理与结果分析
数据整理
对倾斜试验所得的数据进行整理，绘制相应的曲线图或表格，以 便进行后续分析。
结果分析
根据整理后的数据，分析船舶在不同状态下的稳性表现，如在不同 装载情况下的稳性变化、不同海况下的稳性响应等。
结论与建议
根据分析结果，得出船舶稳性的评价结论，并针对存在的问题提出 改进建议或措施。
船型设计
不同船型对波浪的响应不同， 合理的船型设计有助于提高动
稳性。
装载状态
船舶装载状态直接影响重心位置 和稳性高度GM，进而影响动稳 性。
航速与航向
航速和航向的改变会影响波浪 对船体的作用力和船舶的摇摆 运动。
海况条件
不同海况条件下，波浪的高度 、周期和波向等因素对动稳性
产生显著影响。
04
船舶稳性试验与校核
气象条件
气象条件如风速、风向、浪高等也会对船舶的静 稳性产生影响。在恶劣的气象条件下，船舶的静 稳性可能会受到严重挑战。
03
船舶动稳性分析
动稳性现象描述与分类
01
02
03
摇摆现象
船舶在波浪中产生的周期 性横摇和纵摇运动。
谐摇现象
当波浪频率与船舶固有频 率相近时，船舶摇摆幅度 显著增大的现象。
砰击现象
船舶稳性知识相关介 绍
目录
• 船舶稳性基本概念 • 船舶静稳性分析 • 船舶动稳性分析 • 船舶稳性试验与校核 • 船舶稳性改进与优化措施 • 船舶稳性安全管理与应急处理
01
船舶稳性基本概念
稳性定义及意义
稳性定义
船舶稳性是指船舶在受到外力作用时，能够保持原有平衡状 态或恢复原有平衡状态的能力。它是船舶安全航行的重要保 证。
船舶稳性知识点讲解(word)
第一节 稳性的基本概念 一、稳性概述1. 概念：船舶稳性(Stability)是指船舶受外力作用发生倾斜，当外力消失后能够自行回复到原来平衡位置的能力。
2. 船舶具有稳性的原因1)造成船舶离开原来平衡位置的是倾斜力矩，它产生的原因有：风和浪的作用、船上货物的移动、旅客集中于一舷、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。
2)使船舶回复到原来平衡位置的是复原力矩，其大小取决于排水量、重心和浮心的相对位置等因素。
S M GZ =∆⋅ (9.81)kN m ⋅式中:GZ ：复原力臂，也称稳性力臂，重力和浮力作用线之间的距离。
◎船舶是否具有稳性，取决于倾斜后重力和浮力的位置关系，而排水量一定时，船舶浮心的变化规律是固定的(静水力资料)，因此重心的位置是主观因素。
3. 横稳心(Metacenter)M ：船舶微倾前后浮力作用线的交点，其距基线的高度KM 可从船舶资料中查取。
4. 船舶的平衡状态1)稳定平衡：G 在M 之下，倾斜后重力和浮力形成稳性力矩。
2)不稳定平衡：G 在M 之上，倾斜后重力和浮力形成倾覆力矩。
3)随遇平衡：G 与M 重合，倾斜后重力和浮力作用在同一垂线上，不产生力矩。
如下图所示例如：1)圆锥在桌面上的不同放置方法；2)悬挂的圆盘5. 船舶具有稳性的条件：初始状态为稳定平衡，这只是稳性的第一层含义；仅仅具有稳性是不够的，还应有足够大的回复能力，使船舶不致倾覆，这是稳性的另一层含义。
6. 稳性大小和船舶航行的关系1)稳性过大，船舶摇摆剧烈，造成人员不适、航海仪器使用不便、船体结构容易受损、舱内货物容易移位以致危及船舶安全。
2)稳性过小，船舶抗倾覆能力较差，容易出现较大的倾角，回复缓慢，船舶长时间斜置于水面，航行不力。
二、稳性的分类1. 按船舶倾斜方向分为：横稳性、纵稳性2. 按倾角大小分为：初稳性、大倾角稳性3. 按作用力矩的性质分为：静稳性、动稳性4. 按船舱是否进水分为：完整稳性、破舱稳性三、初稳性1. 初稳性假定条件：1)船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心F；2)浮心移动轨迹为圆弧段，圆心为定点M(稳心)，半径为BM(稳心半径)。
舰艇生命力_第4讲 舰船的初稳性
构成的力矩称为扶正力矩。 平衡在WL水线上的舰船，有微小等容倾斜θ 到W1L1水
线，此时重心位置不变，浮心由 C 到 C1，由于讨论初稳 度，倾斜为无限小，因此可以认为 m 点不变，重力与浮 力组成的力矩，即初稳度的扶正力矩。
第四讲 舰船的初稳性
Ix —水线面面积对纵向中心轴 x 轴的惯性矩；
Iyf —水线面面积对横向中心轴 yf轴的惯性矩。
Ix , Iyf
静水力曲线图
第四讲 舰船的初稳性
3.利用不沉性文件计算稳定中心高
舰种 重巡洋舰 轻巡洋舰 驱逐舰 护卫舰
横稳心高 0.8~2.7 1.0~2.0 0.7~1.1 0.56~1.0
舰种 扫雷舰 猎潜艇 巡逻艇 导弹艇
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。
M 点称为纵稳定中心，简称纵稳心。 纵向平衡稳定的条件：纵稳心 M 在重心 G 之上。 只有满足了此条件，才能保证舰艇在小角倾斜
第四讲 舰船的初稳性
5.几点说明： (1) H >> h ( Iyf >> Ix → R >> r ); (2) H ，h 取决于舰艇的装载状态与吃水; 舰艇重心高 Zg 排水容积V 和水线面面积 S 的形状及大小 (3)各类舰艇都有其合适的横初稳度。 ( h军 > h民 )
第四讲 舰船的初稳性
P
P
D
D′
稳定
P
P
D
D′
随遇
第四章 船舶稳性资料
MR = GMsin GM可以作为衡量船舶大小的标志。欲使 船舶具有二节 船舶稳性的计算
2.初稳性衡准指标 GM计算
(1)基本计算法 GM = KM - KG0 式中:KM —— 横稳心距基线高度(m)， KM=KB+BM或者KM = f(dm); KG0 —— 船舶重心距基线高度(m);
f d m
2019/1/14
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。
2019/1/14
第一节 稳性的基本概念
（ii)舱容曲线图法 （iii)舱内货物合重心法
2019/1/14
第二节 船舶稳性的计算
（i) Zi确定方法：估算法
2019/1/14
第二节 船舶稳性的计算
(ii) Zi确定方法：舱容曲线图
2019/1/14
（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。
2019/1/14
第一节 稳性的基本概念
二、几个基本概念 2. (横)稳心(Metacenter)M： 船舶微倾前后浮力作用线的交点。其距基线的 高度KM = f(dm)可从船舶资料中查取。
2019/1/14
第一节 稳性的基本概念
二、几个基本概念 3.(横)稳心半径(Metacentric radius)BM： IT BM 浮心B点到稳心M点之间的距离。 式中：IT —— 水线面面积横向惯性矩(m4)；
第四章 船舶稳性
第一节 稳性的基本概念船舶平衡的3种状态： 1．船舶的平衡状态船舶漂浮于水面上，其重力为W ，浮力为△，G 为船舶重心，B 为船舶初始位置的浮心。
在某一性质的外力矩作用下船舶发生倾斜，由于倾斜后水线下排水体积的几何形状改变，浮心由B 移至B 1点，当外力矩消失后船舶能否恢复到初始平衡位置，取决于它处在何种平衡状态（下图）。
（1）稳定平衡。
如图（a ）所示，船舶倾斜后在重力W 和浮力△作用下产生一稳性力矩，在此力矩作用下，船舶将会恢复到初始平衡位置，称该种船舶初始平衡状态为稳定平衡状态。
（2）随遇平衡。
如图2-1所示，船舶倾斜后重力W 和浮力△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，则称该种船舶初始平衡状态为随遇平衡状态。
（3）不稳定平衡。
如图2-1（c ）所示，船舶倾斜后重力W 和浮力△作用下产生一倾覆力矩，在此力矩作用下船舶将继续倾斜，称称该种船舶初始平衡状态为不稳定平衡状态。
2．船舶平衡状态的判别为对船舶的平衡状态进行判别，将船舶正浮时浮力作用线和倾斜后浮力作用线的交点定义为稳心，以M 表示。
由于船舶倾斜后的浮心位置或浮力作用线与船舶吃水（或排水量）、船舶倾角有关，稳心位置也随船舶吃水（或排水量）、船舶倾角不同而变化。
进一步分析表明，船舶处于何种平衡状态与重心G 和稳心M 的相对位置有关。
船舶稳定平衡时，重心G 位于稳心M 之下；船舶不稳定平衡时，重心G 位于稳心M 之上；船舶随遇平衡时，重心G 和稳心M 重合。
因此，为了使船舶在受到一外力矩作用下具有一定的复原能力从而保证船舶安全，船舶重心必须在相应倾角时的稳心之下。
处于稳定平衡状态的船舶，其复原能力的大小取决于倾斜后产生的稳性力矩或复原力矩s M 的大小。
由图（a ）可见，该稳性力矩大小为s M GZ =∆⋅式中：GZ ──静稳性力臂 （m ），是船舶重心G 至倾斜后浮力作用线的垂直距离，通常简称作稳性力臂或复原力臂。
船舶的稳性
稳性的分类
1．按倾斜状态不同划分
1)横稳性 船舶受横向外力矩(横倾力矩)作用产生横向倾斜时的稳性。 船舶受横向外力矩(横倾力 矩)作用产生横向倾斜时的稳性。 2)纵稳性 船舶受纵向外力矩(纵倾力矩)作用产生纵向倾斜时的稳性。 船舶受纵向外力矩(纵倾力 矩)作用产生纵向倾斜时的稳性。
2．按倾斜角度大小不同划分
称为静稳性力臂，用符号“1”表示。
大倾角稳性
船舶在横倾力矩是作用下，倾斜角度 θ>100 ～ 150 ，，此时船舶稳性称为大倾角稳 性
浮心B和稳心M的轨迹
浮心B移动的轨迹不再是一段圆弧线，则 浮心曲线的曲率重心，即稳心M点，也 不再是一个固定点，而是随着横倾角逐 渐移动的曲线。
静稳性和动稳性
4．按船舱是否破损划分
1)完整稳性 船舱完整无破损时的稳性 2)破舱稳性 船舱破损浸水后的稳性
初稳性
当船舶受到横向的 风、 浪或拖牵力以及 货物 横向移动等作用 力时， 力时，船舶会发生横 倾。 这些外力往是 以 力矩的形式作用 在船 上， 在船上，所以称 这些 外力为横倾力矩， 外力为横倾力矩，用 符号“ 表示。 符号
1.静稳性：船舶在静态横倾力矩作用下 （倾斜过程中无角速度和惯性量）所具 有的稳性;
2.动稳性：船舶在动态横倾力矩作用下 （倾斜过程中带有角速度和惯性量）所 具有的稳性
影响船舶稳性的因素
影响船舶稳性的因素有船体几何形状， 船舶装载状态，船内重物移动，悬挂重 物和自由液面等
如何提高船舶的稳性
增加船宽 ，增加干舷高度，降低重心高 度，减小风压侧力臂，增大进水角，减 小横摇角
船舶稳性判定
当稳心M位于重心G之上 时，GM>0,Ms>0,称为稳定 平衡，船舶有稳性
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
二、船舶稳性
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三、船舶大倾角稳性
2.大倾角稳性的计算 1)基点法 2)假设重心法 3)稳性点法 4)自由液面对大倾角稳性的影响及 修正
45
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三、船舶大倾角稳性
1)基点法 Base point · 将度量浮力作用线 和重力作用线位 置的参考点设在 基点K处 · 计算式：GZ＝KN－KH
8总目录 教学目录 上源自页 下一页 后退 退出教学内容：目录
一、船舶稳性的基本概念 二、船舶初稳性 三、船舶大倾角稳性 四、船舶动稳性 五、对船舶稳性的要求 六、船舶稳性的检验与调整
9
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一、船舶稳性的基本概念
1.船舶稳性Ship’s Stability · 船舶受外力作用发生倾斜，当外力 消失后回到原来平衡位置的能力
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二、船舶初稳性
例题：某轮空船排水量为5000t，装 货10000t，燃油1500t，淡水300t， 备品10t，船舶常数180t，装载后全 船垂向总力矩136600.0t· m， KM=8.80m，装货后船舶的初稳性 高度值GM为多少米？
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总目录
教学目录
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二、船舶初稳性
3)求取KG：
· 求取载荷KGi： 方法1：估算法，对船中部舱，KGi 取0.5货高；对船首尾部舱，KGi取 0.54~0.58货高
22
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二、船舶初稳性
· 估算法示意
10 8
KG0
KG 5
科普丨船舶稳性分类有哪些？
科普丨船舶稳性分类有哪些？
船舶在外力（矩）作用下偏离其初始平衡位置而倾斜，当外力（矩）消失后船舶能自行恢复到初始平衡的能力称为船舶稳性（Ship's stability）。
为了保证船舶营运安全，船舶必须具有适当的稳性，以抵御船舶在装卸、靠泊及航行中所受到的外力矩而不致倾覆。
那么，船舶稳性有哪几种分类呢？
1按船舶倾斜方向分
按船舶不同的倾斜方向，可分为横稳性和纵稳性。
横稳性指船舶绕纵向轴（x轴）横倾时的稳性，纵稳性指船舶绕横向轴（y轴）纵倾时的稳性。
由于纵稳性力矩远大于横稳性力矩，故实际营运中不可能因纵稳性不足而导致船舶倾覆。
2按横倾角大小分
按船舶横倾角大小，可分为初稳性（Initial stability）和大倾角稳性（stability at large heeling angle）。
初稳性指船舶微倾时所具有的稳性（小倾角稳性），微倾在实际营运中将倾斜角扩大至10°-15°且甲板边缘入水角；大倾角稳性指当倾角大于10°-15°或甲板边缘入水角时的稳性。
3按作用力矩的性质分
船舶稳性按其所受作用力矩的性质可分为静稳性（Statical stability）和动稳性（Dynamical stability）。
静稳性指船舶在倾斜过程中不计及角加速度和惯性矩时的稳性；动稳性指船舶在倾斜过程中计及角加速度和惯性矩时的稳性。
4按船舱是否进水分
按船舶是否破舱进水将稳性分成完整稳性（Intact stability）和破舱稳性（Damaged stability）。
船体在完整状态时的稳性称为完整稳性，而船体破舱进水后所具有的稳性则称为破舱稳性。
第四章船舶稳性教案(DOC)
第四章船舶稳性教案(DOC)教学课题教学目的教学重点教学难点教学方法计划课时授课内容板书设计作业布置课后小结稳性的基本概念见表后内容实际课时（一）课程导入（二）新授课第一节、稳性的基本概念船舶平衡的3种状态：1．船舶的平衡状态船舶漂浮于水面上，其重力为W，浮力为△，G为船舶重心，B为船舶初始位置的浮心。
在某一性质的外力矩作用下船舶发生倾斜，由于倾斜后水线下排水体积的几何形状改变，浮心由B移至B1点，当外力矩消失后船舶能否恢复到初始平衡位置，取决于它处在何种平衡状态（下图）。
（1）稳定平衡。
如图（a）所示，船舶倾斜后在重力W和浮力△作用下产生一稳性力矩，在此力矩作用下，船舶将会恢复到初始平衡位置，称该种船舶初始平衡状态为稳定平衡状态。
（2）随遇平衡。
如图2-1所示，船舶倾斜后重力W和浮力△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，则称该种船舶初始平衡状态为随遇平衡状态。
（3）不稳定平衡。
如图2-1（c）所示，船舶倾斜后重力W和浮力△作用下产生一倾覆力矩，在此力矩作用下船舶将继续倾斜，称称该种船舶初始平衡状态为不稳定平衡状态。
2．船舶平衡状态的判别为对船舶的平衡状态进行判别，将船舶正浮时浮力作用线和倾斜后浮力作用线的交点定义为稳心，以M表示。
由于船舶倾斜后的浮心位置或浮力作用线与船舶吃水（或排水量）、船舶倾角有关，稳心位置也随船舶吃水（或排水量）、船舶倾角不同而变化。
进一步分析表明，船舶处于何种平衡状态与重心G和稳心M的相对位置有关。
船舶稳定平衡时，重心G位于稳心M之下；船舶不稳定平衡时，重心G位于稳心M之上；船舶随遇平衡时，重心G和稳心M重合。
因此，为了使船舶在受到一外力矩作用下具有一定的复原能力从而保证船舶安全，船舶重心必须在相应倾角时的稳心之下。
处于稳定平衡状态的船舶，其复原能力的大小取决于倾斜后产生的稳性力矩或复原力矩M的大小。
由图（a）可见，该稳性力矩大小为MGZ式中：GZ──静稳性力臂（m），是船舶重心G至倾斜后浮力作用线的垂直距离，通常简称作稳性力臂或复原力臂。
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第4讲法规相关内容简介-稳性
完整稳性-稳性衡准
气象衡准
气象街准(weather criterion)也称为突风和横 摇街准，该衡准规定船舶所受的风浪等外力， 计算出倾侧力矩与船舶的复原力矩，如果船的 复原力矩大于等于倾侧力矩，则认为船舶满足 气象衡准的稳性要求，即通常所说的稳性衡准 数〉=1 的要求。倾侧力矩计算中外力作用的 物理模型有两种 ( 国内法规与 IMO A.749(18)) 。
稳性衡准数
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第4讲法规相关内容简介-稳性
、压载 满载、压载
到港（油水10%）
第4讲法规相关内容简介-稳性
从设计角度考虑应注意的相关问题
初稳性
保证船舶安全和使用要求-下限 保证船舶尽可能小的幅度作缓和的横摇-上限 保证必要的海损稳性
稳性衡准数
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船舶设计原理 主讲人： 陈顺怀
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数(国内）
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
第4讲法规相关内容简介-稳性
分舱以及破舱稳性
第4讲法规相关内容简介-稳性
确定性衡准
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第4讲法规相关内容简介-稳性
概率衡准
第4讲法规相关内容简介-稳性
概率衡准
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完整稳性
完整稳性是指船舶未受破损时受外力作 用发生倾斜而不致倾覆，当外力作用消失 后，船仍能回复到原来平衡位置的能力。 完整稳性对船舶的安全性有重要的影响， 也是船舶最基本的一项重要技术性能。法 规对各类船舶的完整稳性规定了衡准要求。
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稳性曲线特征
第4讲法规相关内容简介-稳性
气象衡准两种模型
MR
第一种模型是假定船舶无航速横对 波浪发生共振横摇，当横摇到向风一 侧的最大幅度时，遇到一阵突风的吹 袭，此情况下要求船舶不倾覆。这种 模型要求计及共振横摇后的船舶最小 倾覆力矩应大于等于风压倾侧力矩。 我国法规原来都采用这种模型，现行 法规对非国际航行船舶仍然这样要求。
第4讲法规相关内容简介-稳性
船舶要素对初稳性的影响
4）改变Cwp
Z Cwp GM 2r b 2 Cwp
Z Cb 5）改变L、Cb GM r b 2 Cb
6）改变D
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第4讲法规相关内容简介-稳性
结论-设计阶段注意事项
第4讲法规相关内容简介-稳性
从设计角度考虑应注意的相关问题
船型及尺度比对稳性曲线的影响规律
GZ (m) lmA lmB
B船 A船 B船
A船
Φ
Φ
ΦmB ΦmA
Φ (o)
干舷不同的两艘船。
在其他条件相同情况下，干舷小的船由于甲板较早入 水，因此最大复原力臂和对应角较小。
Φ
W
Δ
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性曲线特征
l (m) GZ (m)
lm
30
40
GM≮0.15
≮0.2
lm
≮25 57.3 静稳性曲线特征值
Φv
Φ (o)
第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性曲线特征
l (m) GZ (m)
静稳性曲线
Cb
Cb
L B T
L B T
0
1）同时改变B和T B GM 3r Z b
B
GM
2）同时改变B和L GM 2r 3）同时改变T和L
B
B
B 1 3r Z b B T 2 T
, r 0
T
T
GM r Z b
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第4讲 法规相关内容简介 ---稳性
第4讲法规相关内容简介-稳性
完整稳性
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性基本原理
MR
MR
M
GM
Φ
G W
K
Z B
Φ
Δ
Δ
G Z
r
W
K
B
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第4讲法规相关内容简介-稳性
从设计角度考虑应注意的相关问题
船型及尺度比对稳性曲线的影响规律
GZ (m)
B船 GM2
B/d不同的两艘船。
Φ
A船
Φ
d1
GM1
B1 57.3
B2 B船
ΦmB ΦmA
Φ (o)
A船
B/d大的船，在小横倾角时，复原力臂很大，通常最大复原 力臂也较大，但最大复原力臂对应角小。此类船横摇性能差。
船舶要素对初稳性的影响
GM Z b r z g a1T a2 B
2
T
D
1 C 11.4
2 wp
1 C 2 诺吉德公式 Zb wp C T b 2
1
方-杰-佛 里特公式
r
Cb
B2
T
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lm
30
40
GM≮0.15
≮0.2
lm
IMO稳性衡准中对一般 船舶静稳性曲线的要求：
≮25 57.3 静稳性曲线特征值
Φv
Φ (o)
①至横倾角30°时复原力臂曲线下的面积应不小于0.055m﹒rad。 ②至横倾角40°或进水角φF（若φF＜40°）时的复原力臂曲线下的面积应不小于 0.09m﹒rad。 ③在横倾角30°与40°之间或30°与φF之间（若φF＜40°）复原力臂曲线下的面积 应不小于0.03m﹒rad。 ④横倾角等于或大于30°处的复原力臂最大值至少为0.2m。 ⑤最大复原力臂对应角最好大于30°，但不得小于25°。 ⑥经自由液面修正后的初稳性高应不小于0.15m。
第4讲法规相关内容简介-稳性
改善稳性的设计措施
适当控制初稳性 控制静稳性曲线的形状特征 控制自由液面的影响 增大横摇阻尼，减小共振横摇角
控制GM 增大横摇阻尼（Cm，舭龙骨、竖龙骨等）
减少横倾力矩
d2
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第4讲法规相关内容简介-稳性
第4讲法规相关内容简介-稳性
船舶要素对初稳性的影响
GM 2r
Z b Cwp Z C T B D r b b r Zb 2r zg zg T B D 2 Cwp 2 Cb
假设 0
Φv
Φ (o)
ld
Φd
动稳性曲线
Φv
Φ (o)
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性曲线特征
l (m) GZ (m)
静稳性曲线的特征和要求
（1）曲线在0度处的斜率为初稳性高 因为小倾角时有： GZ=GMsinΦ≈GMΦ （2）最大复原力臂lm和对应角Φm （3）稳性消失角
第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性曲线特征
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
第4讲法规相关内容简介-稳性
突风
G
B
第二种模型是假定船舶首先在一个定常风作用下产生一个初倾角，然后 受波浪作用而发生横摇，当横摇到向风一侧的最大幅度时，再受到一突 风的吹袭，船舶在此状态下不倾覆。突风的作用力规定为定常风的1．5 倍。国际海事组织(IMO)关于完整稳性的衡准采用这种模型。我国现行法 规规定国际航行船舶采用IMO的稳性衡准和计算方法。