第04章 大角稳性
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江苏科技大学805船舶原理与结构2021年考研专业课初试大纲
2021年江苏科技大学硕士研究生入学考试自命题科目考试大纲考试科目代码805考试科目名称船舶原理与结构考查目标（1）船舶静力学的概念、原理和计算方法；（2）船体结构的必要知识，熟悉船体总体与各局部的结构形式，受力特点及对结构的具体要求等。
考试形式闭卷笔试，考试时间为180分钟试卷结构及题型名词解释10分、填空题40分、简答题30分、读图解答题10分、论述题36分、计算题24分，合计150分。
考查知识要点（一）《船舶静力学》部分第一章船体形状及近似计算:主尺度、船型系数、尺度比及近似计算第二章浮性：船舶平衡的条件、船舶的各种浮态、船舶的重量和重心位置计算、排水量和浮心位置的计算，水线面面积曲线、漂心坐标曲线、排水量曲线、浮心坐标曲线、每厘米吃水吨数曲线、横剖面面积曲线，邦戎曲线，符拉索夫曲线，水的重量密度改变时船舶浮态影响，储备浮力及载重标记。
第三章初稳性：浮心移动、稳心及稳心半径、稳心高度、初稳性公式、稳性判别，横倾力矩、每厘米纵倾力矩，船舶静水力曲线图，重量移动对船舶浮态及初稳性的影响、装卸小量载荷对船舶浮态及初稳性的影响、装卸大量对船舶浮态及初稳性的影响、自由液面对船舶浮态及初稳性的影响，船舶在各种载荷情况下浮态及稳性的计算，船舶倾斜试验。
第四章大倾角稳性：大倾角稳性的概念，大倾角稳性的计算原理，等排水量法、变排水量法，静稳性曲线的计算方法、稳性横截曲线，上层建筑对静稳性曲线的影响、自由液面对静稳性曲线的影响，静稳性曲线的特性，动稳性概念、静稳性和动稳性曲线的应用、进水角、最小倾覆力矩，船舶在各种装载情况下的稳性计算，临界初稳心高曲线，船体几何要素对稳性的影响及改进的措施。
第五章抗沉性：抗沉性的概念，进水舱分类、渗透率，计算抗沉性的两种基本方法，舱室进水后船舶浮态及稳性计算，可浸长度的计算、可浸长度曲线、分舱因素及许用舱长。
（二）《船体结构》部分第一章船舶类型与结构的一般知识:船体受力特点，总纵强度，横向强度，局部强度概念;船体三种结构型式及其特点。
第03章 初稳性
5/6
横倾 1 力矩
o
四、横倾1°力矩和横倾角计算 称船舶横倾1°(1/57.3)所需要的力矩为横倾1°力矩。
Mo GM 57.3
船舶在静横倾力矩MH 的作用下，引起的横倾角φ为： φ= MH / Mo ( °)
5°=0.08726; 10°=0.1745; 15°=0.2618;
sin5°=0.08715 sin10°=0.1736 sin15°=0.2588
p( x 2 x 1 ) GM L
新的首吃水dF’，尾吃水dA’分别为：
L d d F ( x f ) tg() 2 L ' d A d A ( x f ) tg() 2
' F
5/11
重量移动对浮态和稳性影响
重量p 从A(x1,y1,z1) 移动至A2(x2 ,y2,z2)，排水量不变，
动稳性：外力矩突然作用，船舶横倾角速度不能忽 略时的稳性。动稳性主要是研究能量的转换与平衡问 题。(83.3甲1057驳在吴淞口被海轮碰撞1467吨生铁抛 入江中) 3/5
外力矩和复原力矩
五、外力矩和复原力矩 外力矩：包括风浪、船上货物(液体、谷物)移动、旅客 集中一舷、拖船急牵、拖网、火炮导弹发射、水流乱流、 回转等。它们是引起船舶倾斜的外部因素。 复原力矩：是船舶倾斜 后由重力和浮力产生的力 矩。它取决于船舶排水量、 重心高、浮心移动的距离、 横倾角。是内力。 4/5
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
大倾角稳性介绍
2 - 16
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
2 - 17
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
有了上述稳性横截曲线图，可以根据船舶在各种装载情况 下的排水量及其重心高度，按下式（4 一12 ）可很方便 地求出船舶的静稳性曲线图．
2 -4
概述
大倾角时的静稳性臂（见图4 一1 ）只能用下式来表示
或写作
式中，lb——B0R为浮心沿水平横向移动的距离，其数值 完全由排水体积的形状所决定，因此称为形状稳性臂，
lb yB cos zB sin
lg＝B0E-B0Gsinφ，其数值主要由重心位置所决定，因此 称为重量稳性臂。 静稳性臂l随横倾角φ的变化比较复杂，不能用简单的公 式来2表- 5示。
第4章 大倾角稳性
4 一1 概述 4 一2 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 4 一3 船舶静稳性曲线的等排水量计算法 4 一4 上层建筑及自由液面对静稳性曲线的影响 4 一5 静稳性曲线的特征 4 一6 动稳性 4 一7 船舶在各种装载情况下的稳性校核计算 4 一8 极限（许用）重心高度曲线 4 一2 9- 1 船体几何要素等对稳性的影响
2 -7
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
根据合力矩原理，由图4 一4 可以看出：▽φ对于NN 的 体积静矩
船舶浮于倾斜水线NN时浮力作用线至轴线的距离
令
2 -8
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
则式（4 一4 ）为
由式（4 一5）的可见，欲求得了φ的关键在于：必须先
求得人水楔形和出水楔形的体积差δ▽φ=vl 一v2，以及
2 -6
4 一2 船舶静稳性曲线的变排水 量计算法
一、基本原理 如图4 一4 所示，船舶正浮于水线WoLo，吃水为do，排水 体积为▽o，浮心在Bo处，其高度为KBo。当船舶横倾φ角 ，假定倾斜水线为WφLφ，并与 WoLo相交于O 点。V1为入水楔形 的体积，V2为出水楔形的体积， NN 为通过O 点的计算静矩的参考 轴线，c为旋转点O 至中心线的 距离（即偏离值）。水线WφLφ 下的排水体积▽φ必然是
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
2 - 17
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
有了上述稳性横截曲线图，可以根据船舶在各种装载情况 下的排水量及其重心高度，按下式（4 一12 ）可很方便 地求出船舶的静稳性曲线图．
2 -4
概述
大倾角时的静稳性臂（见图4 一1 ）只能用下式来表示
或写作
式中，lb——B0R为浮心沿水平横向移动的距离，其数值 完全由排水体积的形状所决定，因此称为形状稳性臂，
lb yB cos zB sin
lg＝B0E-B0Gsinφ，其数值主要由重心位置所决定，因此 称为重量稳性臂。 静稳性臂l随横倾角φ的变化比较复杂，不能用简单的公 式来2表- 5示。
第4章 大倾角稳性
4 一1 概述 4 一2 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 4 一3 船舶静稳性曲线的等排水量计算法 4 一4 上层建筑及自由液面对静稳性曲线的影响 4 一5 静稳性曲线的特征 4 一6 动稳性 4 一7 船舶在各种装载情况下的稳性校核计算 4 一8 极限（许用）重心高度曲线 4 一2 9- 1 船体几何要素等对稳性的影响
2 -7
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
根据合力矩原理，由图4 一4 可以看出：▽φ对于NN 的 体积静矩
船舶浮于倾斜水线NN时浮力作用线至轴线的距离
令
2 -8
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
则式（4 一4 ）为
由式（4 一5）的可见，欲求得了φ的关键在于：必须先
求得人水楔形和出水楔形的体积差δ▽φ=vl 一v2，以及
2 -6
4 一2 船舶静稳性曲线的变排水 量计算法
一、基本原理 如图4 一4 所示，船舶正浮于水线WoLo，吃水为do，排水 体积为▽o，浮心在Bo处，其高度为KBo。当船舶横倾φ角 ，假定倾斜水线为WφLφ，并与 WoLo相交于O 点。V1为入水楔形 的体积，V2为出水楔形的体积， NN 为通过O 点的计算静矩的参考 轴线，c为旋转点O 至中心线的 距离（即偏离值）。水线WφLφ 下的排水体积▽φ必然是
船舶静力学第4章_大倾角稳性(1)
27
28
结论：
在接近满舱或空舱时，自由液面对稳性的影响 很小；但在半舱时，其影响较大。
在稳性计算中，应把影响最大的情况作为进行 修正的依据。
29
§4-5 静稳性曲线的特征
30
一、 静稳性曲线的特征
1、静稳性曲线在原点处的斜率等于初稳性 高。常用此特性来绘制或检验静稳性曲线 的起始阶段。
31
2、静稳性曲线的最高点B的纵坐标值是船 舶在横倾过程中所具有的最大复原力矩（ 或复原力臂），表示船舶所能承受的最大 静态横倾力矩。其对应的横倾角（B点的横 坐标值）称为极限静倾角。
别计算这些水线下的浮心位置，在计算各倾 角下的复原力臂并绘制该排水量时的静稳性 曲线。
• 二、具体计算方法 • 反复试算，以确定某一倾角下的等体积倾斜
水线。
22
§4-4 上层建筑与自由液面对静稳性 曲线的影响
23
24
25
自由液面对静稳性曲线的影响
26
自由液面产生了一个倾斜力矩 船舶的实际复原力矩
计算时使用的稳性曲线必须经过自由液 面修正和考虑进水角影响后的曲线。
60
横摇角的计算： 根据图形查得
61
62
2、最小风倾力矩（最小风倾力臂）的计算
63
二、初稳性高与静稳性曲线
三、船舶稳性横准的基本思想
稳性曲线只是表示了船舶本身所具有的抵抗 外力矩的能力，或者说，只表示了船舶本身 所具有的稳性能力。 至于船舶受到的力矩究竟有多大，以及是否 经受得住，这要看外力矩的作用情况而定。
34
5、静稳性曲线下的面积越大，船舶所具有可 抵抗横倾力矩的位能就越大，即船舶的稳性 就越好。
35
§4-6 动稳性
• 一、基本概念
28
结论：
在接近满舱或空舱时，自由液面对稳性的影响 很小；但在半舱时，其影响较大。
在稳性计算中，应把影响最大的情况作为进行 修正的依据。
29
§4-5 静稳性曲线的特征
30
一、 静稳性曲线的特征
1、静稳性曲线在原点处的斜率等于初稳性 高。常用此特性来绘制或检验静稳性曲线 的起始阶段。
31
2、静稳性曲线的最高点B的纵坐标值是船 舶在横倾过程中所具有的最大复原力矩（ 或复原力臂），表示船舶所能承受的最大 静态横倾力矩。其对应的横倾角（B点的横 坐标值）称为极限静倾角。
别计算这些水线下的浮心位置，在计算各倾 角下的复原力臂并绘制该排水量时的静稳性 曲线。
• 二、具体计算方法 • 反复试算，以确定某一倾角下的等体积倾斜
水线。
22
§4-4 上层建筑与自由液面对静稳性 曲线的影响
23
24
25
自由液面对静稳性曲线的影响
26
自由液面产生了一个倾斜力矩 船舶的实际复原力矩
计算时使用的稳性曲线必须经过自由液 面修正和考虑进水角影响后的曲线。
60
横摇角的计算： 根据图形查得
61
62
2、最小风倾力矩（最小风倾力臂）的计算
63
二、初稳性高与静稳性曲线
三、船舶稳性横准的基本思想
稳性曲线只是表示了船舶本身所具有的抵抗 外力矩的能力，或者说，只表示了船舶本身 所具有的稳性能力。 至于船舶受到的力矩究竟有多大，以及是否 经受得住，这要看外力矩的作用情况而定。
34
5、静稳性曲线下的面积越大，船舶所具有可 抵抗横倾力矩的位能就越大，即船舶的稳性 就越好。
35
§4-6 动稳性
• 一、基本概念
舰艇生命力_第5讲 舰船的大角稳性
z m
Z
θ K θ P C C1 y L1 L
m L1 G
a
G W W1
K P H Q N C1 Y L
W W1
C o
图2-5-1 o
第五节 大角稳性
一、扶正力矩公式及其变化规律： m P GK P CN a sin 扶正力矩公式为： P CN Pa sin GK 称为扶正力臂，记为 l ，其中 a = Zg – Zc 。
课堂提问
7、表征舰船初稳定的三个量是什么？
1)扶正力矩m=Phsinθ(最本质的量) 。 2)稳定系数 k = Ph (k=PH) 与θ无关。 3)稳定中心高 h(H) 简单明了，常用、方 便。
第四节 大角稳性
大角稳性是指舰艇在平衡位置（通常 是指正浮平衡状态）受到大扰动作用产生 大角倾斜（ 15 o以上）时的稳性。 由于舰艇横向尺寸比较小，产生的横 倾角比较大，而且倾斜后舰艇的浮心位置 随排水容积形状的变化而改变，扶正力矩 与倾斜角之间的关系比较复杂。因此，在 大角稳性中主要讨论舰艇的横稳性。
曲线在原点处的切线斜率等于 h 。
③静稳度曲线关于原点反对称。
第五节 大角稳性
二、静稳度曲线及其特性
（2)静稳度曲线的物理特性： ① 稳度消失角θv的特性： 判断一艘舰船在正直平衡状态承受大扰动而平衡仍然是 稳定的标志，就是扰动所产生的横倾角必须小于稳度消失角。 因此，稳度消失角是舰船大倾角时平衡稳定的重要标志。
图2-5-1
G
Z
m L1 K P H Q N C1 Y L W W1 C o
a
第五节 大角稳性
一、扶正力矩公式及其变化规律
Z
θ K θ P C C1 y L1 L
m L1 G
a
G W W1
K P H Q N C1 Y L
W W1
C o
图2-5-1 o
第五节 大角稳性
一、扶正力矩公式及其变化规律： m P GK P CN a sin 扶正力矩公式为： P CN Pa sin GK 称为扶正力臂，记为 l ，其中 a = Zg – Zc 。
课堂提问
7、表征舰船初稳定的三个量是什么？
1)扶正力矩m=Phsinθ(最本质的量) 。 2)稳定系数 k = Ph (k=PH) 与θ无关。 3)稳定中心高 h(H) 简单明了，常用、方 便。
第四节 大角稳性
大角稳性是指舰艇在平衡位置（通常 是指正浮平衡状态）受到大扰动作用产生 大角倾斜（ 15 o以上）时的稳性。 由于舰艇横向尺寸比较小，产生的横 倾角比较大，而且倾斜后舰艇的浮心位置 随排水容积形状的变化而改变，扶正力矩 与倾斜角之间的关系比较复杂。因此，在 大角稳性中主要讨论舰艇的横稳性。
曲线在原点处的切线斜率等于 h 。
③静稳度曲线关于原点反对称。
第五节 大角稳性
二、静稳度曲线及其特性
（2)静稳度曲线的物理特性： ① 稳度消失角θv的特性： 判断一艘舰船在正直平衡状态承受大扰动而平衡仍然是 稳定的标志，就是扰动所产生的横倾角必须小于稳度消失角。 因此，稳度消失角是舰船大倾角时平衡稳定的重要标志。
图2-5-1
G
Z
m L1 K P H Q N C1 Y L W W1 C o
a
第五节 大角稳性
一、扶正力矩公式及其变化规律
谈对大倾角稳性知识的掌握和运用
维普资讯
谈对 大 倾 角稳 性 知识 的掌 握 和 运 用
青岛远 洋船 员学院 李 文
［ 内容提 要 ］此文论 述船 长 、大副 应 掌握 的大俪 角 稳性 知识 ， 并提 出相 应的建 议 。
关键 词 ：大倾 角稳 性
度
化 这一 趋势 。如某 船舶 在满载 和 半 载情 况下 静稳 性 曲 线 资料 如 图 ｌ 所示 （ ） 的船上未 备有 这方 面的 资料 ， ２有 只是 给 出船在 满 载状 态下 一 个相 对 比较稳妥 的重 心高度 值 和静 稳性 曲线 圈。 由于每个 航次 的货种和货 的比重 的改变 但 就 使 得 虽 然每 个航 次 都 是 满 载 但 重 心 高 度 却 不 可 能 相 同 作 为船长 、 副 ， 太 应绘 出每 一航 次 的静稳性 曲线 以 确 定 蛀小倾 覆力 矩 ，来判 断船 的抗 风 浪 能力和 安全 程 度， 从而 真 正做到 心 中有 数 ， 的放 矢 然 而 ， 有 有些 船 长 、 副只是 根据 “ 心低 ” 大 重 的原则 ， 当然地 配载 ， 想 此 来增加 船舶 的 安全系数 固然 ， 这样 做稳 性会 得到保 障， 但过 高 的稳性 ， 过低 的重心会 使 船舶 的横摇 周期 太 大 缩短 摇摆 剧 烈 ， 对船 的结 构 、 备 、 设 货物 及人 的身心 健 康和安 全驾 驶等 都造成 ｒ不 良的影 响 。 因此 ， 从这 个 角 度讲 ． 种 “ 重心 ” 这 低 所带来 的安全 系数 将大 打折扣 ， 尤 其是 这种 剧烈 的摇 摆直接 影 响到 船在 大 风浪 中的安 全 驾驶 ， 发 生事故 的一个 不可 忽视 的原 因 。 是 （） ３ 由于货 源 的不充足 ， 可能每 个航 次都 达到满 不 载 或接 近满载 ， 比如 ２ ３满载该如 何 应对 呢？ 种情况 ／ 这 变 数更 大 ， 难把握 ， 更 对此如 果 只是一 味地采 取 如上所
谈对 大 倾 角稳 性 知识 的掌 握 和 运 用
青岛远 洋船 员学院 李 文
［ 内容提 要 ］此文论 述船 长 、大副 应 掌握 的大俪 角 稳性 知识 ， 并提 出相 应的建 议 。
关键 词 ：大倾 角稳 性
度
化 这一 趋势 。如某 船舶 在满载 和 半 载情 况下 静稳 性 曲 线 资料 如 图 ｌ 所示 （ ） 的船上未 备有 这方 面的 资料 ， ２有 只是 给 出船在 满 载状 态下 一 个相 对 比较稳妥 的重 心高度 值 和静 稳性 曲线 圈。 由于每个 航次 的货种和货 的比重 的改变 但 就 使 得 虽 然每 个航 次 都 是 满 载 但 重 心 高 度 却 不 可 能 相 同 作 为船长 、 副 ， 太 应绘 出每 一航 次 的静稳性 曲线 以 确 定 蛀小倾 覆力 矩 ，来判 断船 的抗 风 浪 能力和 安全 程 度， 从而 真 正做到 心 中有 数 ， 的放 矢 然 而 ， 有 有些 船 长 、 副只是 根据 “ 心低 ” 大 重 的原则 ， 当然地 配载 ， 想 此 来增加 船舶 的 安全系数 固然 ， 这样 做稳 性会 得到保 障， 但过 高 的稳性 ， 过低 的重心会 使 船舶 的横摇 周期 太 大 缩短 摇摆 剧 烈 ， 对船 的结 构 、 备 、 设 货物 及人 的身心 健 康和安 全驾 驶等 都造成 ｒ不 良的影 响 。 因此 ， 从这 个 角 度讲 ． 种 “ 重心 ” 这 低 所带来 的安全 系数 将大 打折扣 ， 尤 其是 这种 剧烈 的摇 摆直接 影 响到 船在 大 风浪 中的安 全 驾驶 ， 发 生事故 的一个 不可 忽视 的原 因 。 是 （） ３ 由于货 源 的不充足 ， 可能每 个航 次都 达到满 不 载 或接 近满载 ， 比如 ２ ３满载该如 何 应对 呢？ 种情况 ／ 这 变 数更 大 ， 难把握 ， 更 对此如 果 只是一 味地采 取 如上所
提高战斗机大迎角稳定性的方法
尾翼之间的协调设计。先进的气动
布局设计加上推力矢量对于现代战 斗机而言简直就是如虎添翼，相信
下一代战斗机能够在ｏ。一３６００迎 角范围内进行无忧虑机动。
学．北京：北京航空航天大学出版社，
１９９ｌ
２方宝瑞主编．飞机气动布局设计．北
京：航空工业出版社，１９９７
３钱丰学，梁贞桧．边条机翼布局战 斗机稳定性改进研究．飞行力学．２００２
前的中央翼结构前部到机头的这一 段。为了平衡机翼上洗气流的影响， 苏一２７前机身呈弓形，机头下垂，座 舱后的机身部分开始向机翼和尾部 平滑过渡，形成良好的翼身融合体 造型。
四、结束语
推力矢量控制技术也可以弥补 战斗机纵横向稳定性的不足，其在 苏一３５和Ｆ一２２、Ｆ与５上都已应用。 推力矢量控制技术的应用需要先进 的发动机技术和控制技术，但必须 更加注意发动机尾喷管、机身后体、
参议院拨款委员会还将增加３．４亿美元给Ｆ一３５联合攻击战斗机（Ｌ】ＳＦ） 的替换发动枧作为下一年的经费。在附予拨款清单的一份报告中，该委员会 说，它对国防部在２００７财年预算申请中姗去替换发动机项目感到“沮丧”。 在承认国防部面临着“困难的预算挑战”的同时，该委员会还是认为，“竞争 对以最低价格采购最有价值的发动机是很关键的，而且，竞争将导致在寿命 期内的全面节省”。
4.会议论文 孟宣市.乔志德.高超.罗时钧.刘锋 带背鳍细长平板三角翼大迎角下的流场特性 2006
对细长平板三角翼和加上不同高度背鳍后的组合体在低速风洞进行了六分量天平测力实验和烟/激光片光流场显示实验,三角翼后掠角82.5度,背鳍当 地高度与模型当地半展长比值分别为0.3、0.6、0.75和1.5.实验结果分析表明:零侧滑角下,在翼面上发生旋涡破裂前,单独细长平板三角翼在实验迎角范 围的流场始终对称、锥型和定常;加上低背鳍后,对原来旋涡的稳定性有削弱和破坏的作用,流场变得非对称;在更大的迎角下,流场变得非对称、非锥型和 非定常.背鳍的高度不同,流场变得非对称进而变得非定常的迎角不同;而在相同的迎角下加上高背鳍后,平板三角翼的旋涡流场会恢复到稳定的状态.实验 结果初步验证Cai,Liu和Luo(J.F1uod Mech.,2003,480:65-94)等人关于细长锥体分离涡的稳定性理论,给出了旋涡失稳后,随着迎角的增大,流场进一步发 展的状态,并分析了加上不同高度背鳍后三角翼流场形态变化的趋势.
船舶静力学第4章 大倾角稳性
1
浮力作用线至 重力作用线（ 通过假定重心 S）的水平距
离：
12
13
的计 算：
14
同理可得：
15
入水小三角形的 面积对N-N轴线 的面积静矩为：
16
沿船长L积分得微楔体对N-N轴线的 体积静矩为：
整个入水楔形对N-N轴体积静矩为：
17
整个出水楔形对N-N轴体积静矩为：
回复力矩所做的功是衡量船舶动稳性的重 要指标。船舶动稳性是以回复力矩所做的 功来表达的。
41
二、动稳性曲线
复原力矩所 作的功：
42
复原力矩所 作的功又可 写成：
43
动稳性曲 线与静稳 性曲线的 关系：动 稳性曲线 是静稳性 曲线的积 分曲线。
44
三、静稳性和动稳性曲线的应用
1、动倾角的 确定
动稳性
37
1、船舶在倾斜和复原过程中的运动情况
38
2、倾斜过程中船舶的往复摆动
39
3、动倾角
只有当外力矩 所作的功完全 由复原力矩所 作的功抵消时 ，船的角速度 才变为零而停 止倾斜。根据 这个原理，确
定动倾角。
40
4、静稳性和动稳性的特点
回复力矩是衡量船舶静稳性的重要指标。 船舶静稳性是以回复力矩来表达的。
计算时使用的稳性曲线必须经过自由液 面修正和考虑进水角影响后的曲线。
61
横摇角的计算： 根据图形查
得
62
63
2、最小风倾力矩（最小风倾力臂）的计算
64
二、初稳性高与静稳性曲线
三、船舶稳性横准的基本思想
稳性曲线只是表示了船舶本身所具有的抵抗 外力矩的能力，或者说，只表示了船舶本身 所具有的稳性能力。 至于船舶受到的力矩究竟有多大，以及是否 经受得住，这要看外力矩的作用情况而定。
浮力作用线至 重力作用线（ 通过假定重心 S）的水平距
离：
12
13
的计 算：
14
同理可得：
15
入水小三角形的 面积对N-N轴线 的面积静矩为：
16
沿船长L积分得微楔体对N-N轴线的 体积静矩为：
整个入水楔形对N-N轴体积静矩为：
17
整个出水楔形对N-N轴体积静矩为：
回复力矩所做的功是衡量船舶动稳性的重 要指标。船舶动稳性是以回复力矩所做的 功来表达的。
41
二、动稳性曲线
复原力矩所 作的功：
42
复原力矩所 作的功又可 写成：
43
动稳性曲 线与静稳 性曲线的 关系：动 稳性曲线 是静稳性 曲线的积 分曲线。
44
三、静稳性和动稳性曲线的应用
1、动倾角的 确定
动稳性
37
1、船舶在倾斜和复原过程中的运动情况
38
2、倾斜过程中船舶的往复摆动
39
3、动倾角
只有当外力矩 所作的功完全 由复原力矩所 作的功抵消时 ，船的角速度 才变为零而停 止倾斜。根据 这个原理，确
定动倾角。
40
4、静稳性和动稳性的特点
回复力矩是衡量船舶静稳性的重要指标。 船舶静稳性是以回复力矩来表达的。
计算时使用的稳性曲线必须经过自由液 面修正和考虑进水角影响后的曲线。
61
横摇角的计算： 根据图形查
得
62
63
2、最小风倾力矩（最小风倾力臂）的计算
64
二、初稳性高与静稳性曲线
三、船舶稳性横准的基本思想
稳性曲线只是表示了船舶本身所具有的抵抗 外力矩的能力，或者说，只表示了船舶本身 所具有的稳性能力。 至于船舶受到的力矩究竟有多大，以及是否 经受得住，这要看外力矩的作用情况而定。
舰艇生命力_第9讲保障舰船不沉性的措施
保障舰船不沉性的结构措施
无论在物质配置上，还是在舰船机动
和舰员行动上，都设法防止破损灾害 的发生，或使其发生的可能性最小。 舰船一旦发生破损灾害，应极力阻止 其蔓延，使其局限在最小范围内。而 后再设法消除破损灾害，并迅速恢复 舰船的正常状态。由此可见，对破损 灾害的“预防、限制、消除”是保持 舰船不沉性的基本原则。
舰艇航海性。
舰体强度等都有不利影响。
不沉性指标
二、不沉性指标 设计时，对不沉性的要求是：
在标准排水量（ V 标 ）条件下，舰艇内彼此相邻的 舱室 ( 舱段 ) 对称或非对称地灌注时，舰艇须保持浮 在水面上而不倾覆，并有一定的贮备干舷，可以使 用武器和技术装备，能抗一定的风浪（h，lθ）
舰船的水密区划的作用
⑴限制水在舰体内的蔓延、保证舰艇的贮
备浮力与稳度、大角稳性 ⑵造成武器与技术装备工作的独立性，防 原子； ⑶对局限火灾、蒸汽、毒气和放射性沾染 物质的作用范围 ⑷合理分布载荷（油、水），保证强度； ⑸给舰员在生活和工作上提供方便。
（一）水密舱壁的合理分布
保障舰船不沉性的结构措施
⑴合理的水密区划 ⑵在舰内设置防沉管路系统 ⑶提供各种有关损管器材及不沉性图表、
文件、资料等。
一、舰船的水密区划
为了保证舰船具有良好的不沉性，要求舰
船在破损后仍然有适当的贮备浮力和足够 的稳度，应将舰船合理地分隔为若干个水 密隔舱。
★水密区划的定义
舰船上用水密舱壁、平台、甲板等划分的 若干个独立的水密区域称为舰船的水密区 划。
为什么首尾部隔舱间距较小而中部较大？
舰船隔舱划分应考虑哪些因素？
第二节 不沉性恶化的影响和不沉性指标
船舶稳性知识相关介绍
措施以提高其稳性。
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。
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。
船舶静力学第4章大倾角稳性
1、主要就是减小船舶的受风面积，也就 是减小上层建筑的高度和长度。某些小 型海洋船舶以及渔船等，为了保证优良 的航海性能，不得不降低船员的生活条 件和工作条件，将居住室和驾驶室等做 的矮小一些。
2、降低急牵力矩。如拖船的拖钩应尽量
放低。
•船舶静力学第4章大倾角稳性
•26
3、增大船舶的横摇阻尼，减小横摇角。 可通过设置减摇装置，如舭龙骨来实现。
船的两舷水线附近加装相当厚的护木和 浮箱等，或可在舷侧加装一个凸出体。
4、提高船舶的进水角。注意船舶水线以 上的开口位置、风雨密性和水密性。
5、减小自由液面的面积。船上较大的油
舱、水舱等通常都要设置纵向舱壁，以 减小自由液面对稳性的不利影响。
•船舶静力学第4章大倾角稳性
•25
（二）减小风压倾斜力矩
•船舶静力学第4章大倾角稳性
•21
二、重心位置对稳性的影响
问题七：重量的垂向移动对船舶初稳性有什 么影响？
•船舶静力学第4章大倾角稳性
•22
结论：重心位置对船舶稳性有 重大影响。提高重心将使初稳 性复原力臂和稳矩都相应减小 ；降低重心，则作用相反。
•船舶静力学第4章大倾角稳性
•23
三、提高船舶稳性的措施
来进行大倾角稳性的校核？简要说明原因。）
• 4、进水角与进水角曲线
•船舶静力学第4章大倾角稳性
•2
• 二、船舶稳性校核计算
• 1、我国《海船法定检验技术规则》中有关 稳性的要求
• （问题三：普通货船需要进行稳性校核的装 载情况有哪四种？）
• 2、稳性横准数
• 3、初稳性高和静稳性曲线
•船舶静力学第4章大倾角稳性
5、绘制极限重心高度曲线
取若干个不同的排水量作类似计算，便可获得
船舶原理复习思考
7、螺旋桨敞水试验，螺旋桨敞水性征曲线及对应个参数定义；
8、什么是伴流，伴流产生的原因，伴流分数定义及意义；
船在航行时,附近的水会受到船体的影响而运动,表现为船体的周围伴随着一股水流,这股水流叫伴流.
势伴流:~船身周围的流线运动
摩擦伴流:水的粘性作用
波浪伴流:船的兴波作用.
伴流分数:W=
意义:将船速和螺旋桨进速联系起来
高速船:兴波阻力:40~50%,摩擦阻力:30~40%,粘压阻力:5%
中速船介于两者之间.
5、阻力系数定义，付汝德相似定律，
Fn=
6、付汝德换算方法基本原理；
设缩体比为：λ,则船模和实体船的付如德数满足
7、海军系数法的应用；
如果两船的船型相似,尺度和航速相近,则海军系数相等.如果能找到母型船,根据母型船算出海军系数,然后就可以算出设计船的有效功率
由海入江，船舶是首倾还是尾倾？
通常情况下：当漂心在浮心之后时，由淡水进入海水，船舶发生尾倾，由海水进入淡水，船舶发生首倾。
反之则相反.
某船正浮时由淡水进入海水，漂心在浮心之后，则在海水中时：
A、首倾
B、尾倾
C、正浮
D、纵倾状态不定
参考答案：A
8、稳性定义，倾覆力矩，回复力矩，稳性分类，初稳性和大角稳性主要研究船舶什么问题；
9、什么是推力减额，产生推力减额原因，推力减额分数及定义；
推力减额:的航速下,船后螺旋桨产生的推力与船被拖曳时的总阻力之差额.
原因:1旋浆的抽吸作用,船后的压力下降,船体总阻力增加,2.螺旋桨的抽吸作用,船边的流速增加,摩擦力增加.
推力减额分数:t= (T-
意义:将螺旋桨的推力与船舶的阻力联系起来
10、用流程图表达从主机功率至船体有效功率之间能量传递过程，包括各效率、各功率表达；
8、什么是伴流，伴流产生的原因，伴流分数定义及意义；
船在航行时,附近的水会受到船体的影响而运动,表现为船体的周围伴随着一股水流,这股水流叫伴流.
势伴流:~船身周围的流线运动
摩擦伴流:水的粘性作用
波浪伴流:船的兴波作用.
伴流分数:W=
意义:将船速和螺旋桨进速联系起来
高速船:兴波阻力:40~50%,摩擦阻力:30~40%,粘压阻力:5%
中速船介于两者之间.
5、阻力系数定义，付汝德相似定律，
Fn=
6、付汝德换算方法基本原理；
设缩体比为：λ,则船模和实体船的付如德数满足
7、海军系数法的应用；
如果两船的船型相似,尺度和航速相近,则海军系数相等.如果能找到母型船,根据母型船算出海军系数,然后就可以算出设计船的有效功率
由海入江，船舶是首倾还是尾倾？
通常情况下：当漂心在浮心之后时，由淡水进入海水，船舶发生尾倾，由海水进入淡水，船舶发生首倾。
反之则相反.
某船正浮时由淡水进入海水，漂心在浮心之后，则在海水中时：
A、首倾
B、尾倾
C、正浮
D、纵倾状态不定
参考答案：A
8、稳性定义，倾覆力矩，回复力矩，稳性分类，初稳性和大角稳性主要研究船舶什么问题；
9、什么是推力减额，产生推力减额原因，推力减额分数及定义；
推力减额:的航速下,船后螺旋桨产生的推力与船被拖曳时的总阻力之差额.
原因:1旋浆的抽吸作用,船后的压力下降,船体总阻力增加,2.螺旋桨的抽吸作用,船边的流速增加,摩擦力增加.
推力减额分数:t= (T-
意义:将螺旋桨的推力与船舶的阻力联系起来
10、用流程图表达从主机功率至船体有效功率之间能量传递过程，包括各效率、各功率表达；
陈绍蕃-钢结构第四章答案
第四章4. 1有哪些因素影响轴心受压杆件的稳定系数？ 答：①残余应力对稳定系数的影响；②构件的除弯曲对轴心受压构件稳定性的影响； ③构件初偏心对轴心轴心受压构件稳定性的影响； ④杆端约束对轴心受压构件稳定性的影响；4.3影响梁整体稳定性的因素有哪些？提高梁稳定性的措施有哪些？ 答：主要影响因素：①梁的侧向抗弯刚度y EI 、抗扭刚度t GI 和抗翘曲刚度w EI 愈大，梁越稳定； ②梁的跨度l 愈小，梁的整体稳定越好；③对工字形截面，当荷载作用在上翼缘是易失稳，作用在下翼缘是不易失稳； ④梁支撑对位移约束程度越大，越不易失稳； 采取措施：①增大梁的侧向抗弯刚度，抗扭刚度和抗翘曲刚度； ②增加梁的侧向支撑点，以减小跨度；③放宽梁的受压上翼缘，或者使上翼缘与其他构件相互连接。
4.6简述压弯构件中等效弯矩系数mx β的意义。
答：在平面内稳定的计算中，等效弯矩系数mx β可以把各种荷载作用的弯矩分布形式转换为均匀守弯来看待。
4.10验算图示焊接工字形截面轴心受压构件的稳定性。
钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为N =1500kN 。
解：由支承条件可知0x 12m l =，0y 4m l =23364x 1150012850025012225012476.610mm 12122I +⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭3364y 5001821225031.310mm 1212I =⨯+⨯⨯⨯=⨯2225012500810000mm A =⨯⨯+⨯=x 21.8cm i ===，y 5.6cm i ===0x x x 12005521.8l i λ===，0y y y 40071.45.6l i λ===，翼缘为火焰切割边的焊接工字钢对两个主轴均为b 类截面，故按y λ查表得=0.747ϕ整体稳定验算：3150010200.8MPa 215MPa 0.74710000N f A ϕ⨯==<=⨯，稳定性满足要求。
船舶静力学第4章 大倾角稳性(1)
静力学第四章 大倾角稳性
§4-1 概述
一、研究方法 1、仍然是研究船舶倾斜后产生复原力矩以阻 止其倾覆的能力，而且着重研究复原力矩随横 倾角变化的能力； 2、假定船舶处于静水中，水线面为一水平平 面，并且不考虑横倾与纵倾之间的耦合作用。
1
二、关键问题
是确定复原力矩的大 小，而求复原力矩的 关键是确定船舶在横 倾后的浮心位置。有 两种方法： 1、利用倾斜水线计算 横倾后的浮心位置。 2、利用重心移动原理 计算倾斜后浮心位置 的移动距离。
60
横摇角的计算：
根据图形查得
61
62
2、最小风倾力矩（最小风倾力臂）的计算
63
二、初稳性高与静稳性曲线 三、船舶稳性横准的基本思想
稳性曲线只是表示了船舶本身所具有的抵抗 外力矩的能力，或者说，只表示了船舶本身 所具有的稳性能力。 至于船舶受到的力矩究竟有多大，以及是否 经受得住，这要看外力矩的作用情况而定。 外力矩主要来自风浪的作用，而风浪的大小 又与离岸距离以及水域开阔程度有关
式中 为 水线面对 N-N轴的面 积惯性矩 。
18
三、 稳性 插值 曲线
19
四、稳性横截曲线图
20
五、静稳性曲线
计算不同横倾角时的静稳性臂 l，据此可以绘制船舶在某一 排水量（即某一装载情况下） 时的静稳性曲线。
21
§4-3 静稳性曲线的等排水量法
• 一、基本原理 • 首先确定各倾角的等体积倾斜水线，然后分 别计算这些水线下的浮心位置，在计算各倾 角下的复原力臂并绘制该排水量时的静稳性 曲线。 • 二、具体计算方法 • 反复试算，以确定某一倾角下的等体积倾斜 水线。
43
三、静稳性和动稳性曲线的应用
1、动倾角的 确定
§4-1 概述
一、研究方法 1、仍然是研究船舶倾斜后产生复原力矩以阻 止其倾覆的能力，而且着重研究复原力矩随横 倾角变化的能力； 2、假定船舶处于静水中，水线面为一水平平 面，并且不考虑横倾与纵倾之间的耦合作用。
1
二、关键问题
是确定复原力矩的大 小，而求复原力矩的 关键是确定船舶在横 倾后的浮心位置。有 两种方法： 1、利用倾斜水线计算 横倾后的浮心位置。 2、利用重心移动原理 计算倾斜后浮心位置 的移动距离。
60
横摇角的计算：
根据图形查得
61
62
2、最小风倾力矩（最小风倾力臂）的计算
63
二、初稳性高与静稳性曲线 三、船舶稳性横准的基本思想
稳性曲线只是表示了船舶本身所具有的抵抗 外力矩的能力，或者说，只表示了船舶本身 所具有的稳性能力。 至于船舶受到的力矩究竟有多大，以及是否 经受得住，这要看外力矩的作用情况而定。 外力矩主要来自风浪的作用，而风浪的大小 又与离岸距离以及水域开阔程度有关
式中 为 水线面对 N-N轴的面 积惯性矩 。
18
三、 稳性 插值 曲线
19
四、稳性横截曲线图
20
五、静稳性曲线
计算不同横倾角时的静稳性臂 l，据此可以绘制船舶在某一 排水量（即某一装载情况下） 时的静稳性曲线。
21
§4-3 静稳性曲线的等排水量法
• 一、基本原理 • 首先确定各倾角的等体积倾斜水线，然后分 别计算这些水线下的浮心位置，在计算各倾 角下的复原力臂并绘制该排水量时的静稳性 曲线。 • 二、具体计算方法 • 反复试算，以确定某一倾角下的等体积倾斜 水线。
43
三、静稳性和动稳性曲线的应用
1、动倾角的 确定
海上货物运输 二、船舶稳性
时的稳性
14
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一、船舶稳性的基本概念
3.船舶的三种平衡状态
G
稳定平衡 不稳定平衡
M
M
随遇平衡
G
M
G
B
B
B
M点在G点上方 复原力矩MR为正值
15
M点在G点下方 复原力矩MR为负值
M点和G点重合 复原力矩MR为0
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一、船舶稳性的基本概念
20
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二、船舶初稳性
3.初稳性高度的基本计算方法
1) GM＝KM－KG
2)求取KM：
方法1：以dm查静水力曲线图
方法2：KM=KB0+B0M KB0查静水力曲线图，
B0M=
IX ▽M
(m)
21
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二、船舶初稳性
3)求取KG：
4.稳性的影响因素 ·船体几何形状：船宽及船体外部形
状 ·船舶重心高度：货物重量上下分布
状况
16
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二、船舶初稳性
1.船舶初稳性的特征 1).初稳性Initial stability ·船舶作小角度(θ≤10～15)倾斜时
的稳性
θ
17
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二、船舶初稳性
2).初稳性的特点(即三个假设条件)
M
右舷水线
左舷水线
V1
θ V2
B
漂心
X轴
·等体积倾斜，V1=V2
·稳心M位置固定不变，浮
心B沿着以M为圆心、B0M 为半径的圆弧轨迹移动
14
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一、船舶稳性的基本概念
3.船舶的三种平衡状态
G
稳定平衡 不稳定平衡
M
M
随遇平衡
G
M
G
B
B
B
M点在G点上方 复原力矩MR为正值
15
M点在G点下方 复原力矩MR为负值
M点和G点重合 复原力矩MR为0
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一、船舶稳性的基本概念
20
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二、船舶初稳性
3.初稳性高度的基本计算方法
1) GM＝KM－KG
2)求取KM：
方法1：以dm查静水力曲线图
方法2：KM=KB0+B0M KB0查静水力曲线图，
B0M=
IX ▽M
(m)
21
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二、船舶初稳性
3)求取KG：
4.稳性的影响因素 ·船体几何形状：船宽及船体外部形
状 ·船舶重心高度：货物重量上下分布
状况
16
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二、船舶初稳性
1.船舶初稳性的特征 1).初稳性Initial stability ·船舶作小角度(θ≤10～15)倾斜时
的稳性
θ
17
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二、船舶初稳性
2).初稳性的特点(即三个假设条件)
M
右舷水线
左舷水线
V1
θ V2
B
漂心
X轴
·等体积倾斜，V1=V2
·稳心M位置固定不变，浮
心B沿着以M为圆心、B0M 为半径的圆弧轨迹移动
船舶静力学课后习题答案
0
画出该水线面，先进行端点修正，再并计算其面积。
10
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
站号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
y(m)
梯形法：A=δL(∑-ε)=12*+/2)= m2
第二章 浮性 复习思考题
1．船舶的平衡条件是什么？船舶的漂浮状态通常有哪儿种 情况（绘出示意图）？表征各种浮态的参数有哪几个？根据 静力平衡条件，列出各种浮态的平衡方程。 2．船舶的重量 W 和重心位置 G(xg,yg,zg)如何计算?
解：∵Cb=V/LBd=V/(5B*B*B/ ∴B=(*25)/(5*)1/3= m
L=5*B= m
d=B/== m
Exercise 1-6
某内河驳船的水下体积 V=4400m3，吃水 d=，方 形系数 Cb=，水线面系数 Cw=，求水线面面积 Aw。
已知：Cb=;Cw=;V=4400t 解：Cvp=Cb/Cw==
3．民用船舶的空载排水量和满载排水量的含义如何？军用 舰艇的排水量有哪几种？其含义如何 4．按垂向计算系统和纵向计算系统叙述船舶的排水体积 V 和浮心位置 B（xb，yb，zb）的计算原理及具体步骤。并分 别写出其积分基本公式和数值积分公式，同时熟悉表格计算 形式。
复习思考题
5．垂向和纵向计算系统通常各应具备哪种浮态？
第一章 复习思考题
1．船舶静力学研究哪些内容？
2．在船舶静力学计算中，坐标系统是怎样选取的？
3．作图说明船体的主尺度是怎样定义的？其尺度比的 主要物理意义如何？
4．作图说明船形系数是怎样定义的？其物理意义如 何？试举一例说明其间的关系。
大倾角稳性
的大小主要取决于 重心的位置。
L
G lZ
B0 E
R B
L0
K
为使计算问题简便，引入假定重心概念，——规定假
定重心不随船舶的装载情况而变，既选定固定的假定重 心位置S，计算船舶倾斜后浮力作用线至S点的距离 ls ：
ls OE OO' SQ l c cos d0 KS sin （4-2）
第四章 大倾角稳性
4-1 概述 4-3 船舶静稳性曲线的等排水量计算法 4-2 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 4-4 上层建筑及自由液面对静稳性曲线的影响 4-5 静稳性曲线的特征 4-6 动稳性 4-7 船舶在各种装载情况下的稳性校核计算 4-8 临界初稳性高曲线 4-9 船体几何要素等对稳性的影响及改进稳性的措施 4-10 移动式钻井平台稳性概述
j 1
i
1 3
L n
m i 1
Ii
cos(
)i
式中：
n
n
I
a
3 j
b3j
j 1
j 1
其中：i——为倾斜水线号；j——为乞氏剖面号。
具体列下表进行计算：
W 和 I 计算表
旋转点偏离值c = 排水体积0 =
m， 计算吃水d0= m，
m3，
计算水线编号
入水楔形横坐标
乞氏剖 面站号
i=1
i=2
水边b i ，若是内部，则为入水边a i ；向右看则相反 。 从O点处量起，凡是到横剖线内侧的坐标值 a i和 b i
均取为正值，到横剖线外侧的值都取为负值。这个规律
可以简称为：“内正、外负”
(4) 计算W和I
将和 ”的积分公式写成乞氏法则的形式：
1 v1 v2 2
L
G lZ
B0 E
R B
L0
K
为使计算问题简便，引入假定重心概念，——规定假
定重心不随船舶的装载情况而变，既选定固定的假定重 心位置S，计算船舶倾斜后浮力作用线至S点的距离 ls ：
ls OE OO' SQ l c cos d0 KS sin （4-2）
第四章 大倾角稳性
4-1 概述 4-3 船舶静稳性曲线的等排水量计算法 4-2 船舶静稳性曲线的变排水量计算法 4-4 上层建筑及自由液面对静稳性曲线的影响 4-5 静稳性曲线的特征 4-6 动稳性 4-7 船舶在各种装载情况下的稳性校核计算 4-8 临界初稳性高曲线 4-9 船体几何要素等对稳性的影响及改进稳性的措施 4-10 移动式钻井平台稳性概述
j 1
i
1 3
L n
m i 1
Ii
cos(
)i
式中：
n
n
I
a
3 j
b3j
j 1
j 1
其中：i——为倾斜水线号；j——为乞氏剖面号。
具体列下表进行计算：
W 和 I 计算表
旋转点偏离值c = 排水体积0 =
m， 计算吃水d0= m，
m3，
计算水线编号
入水楔形横坐标
乞氏剖 面站号
i=1
i=2
水边b i ，若是内部，则为入水边a i ；向右看则相反 。 从O点处量起，凡是到横剖线内侧的坐标值 a i和 b i
均取为正值，到横剖线外侧的值都取为负值。这个规律
可以简称为：“内正、外负”
(4) 计算W和I
将和 ”的积分公式写成乞氏法则的形式：
1 v1 v2 2
舰艇生命力_第4讲 舰船的初稳性
四、扶正力矩 当舰船自平衡位置作无限小等容倾斜时，重力与浮力
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
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
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.05
.04 .01
.11
.07 .04
.19
.13 .06
.27
.27 .14
.42性曲线的特征
1. 静稳性曲线在原点处的斜率，等于初稳性高。 2. 稳定平衡和不稳定平衡
某一静外力矩MH与静稳性力矩曲线相交于A,C两点，在 A点处船舶有稳定平衡；在C点处于不稳定平衡。
计算步骤
4. 横倾角间隔一般取5°或10 °海船计算到70-80度，河 船算到40-60度。
5. 量取每站入水、出水点的宽度a 和b 。
2/4
计算步骤
6. 对每个吃水、横倾角用近似计算方法求倾斜水线的
v v1 v2
"
1 2 0
L/2
L / 2
(a 2 b 2 )dxd
第四章 大角稳性
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 概述 变排水量计算法 等排水量计算法 上层建筑与自由液面的影响 静稳性曲线的特征 动稳性 船舶稳性校核 临界初稳性高 船形对稳性的影响 作业
高昌古城
4.1 概述
一、大角横倾的特殊性 二、静稳性曲线 三、大角稳性讨论
.11
.11 .10
.11
.11 .11
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.11 .11
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.10 .11
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.01 .00
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.02 .01
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.02 .01
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.02 .02
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.04 .02
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.05 .04
.09
线 1 2 3 ▽φ lφ ▽φ lφ
2/2
四. 计算步骤
1. 计算中吃水、倾斜水线面变化很大。对横剖面沿船长 积分时，最好采用首尾加密的不等间距的近似方法。 2. 选择计算水线时，应当使最高计算水线超过船舶的最 大吃水；使最低计算水线低于船舶的最小吃水。一般应 有4-6根水线，水线等间距。 3. 选择旋转中心应使通过它的各 倾斜水线下的排水体积的变化比 较小。一般可按图示方法确定。 最好可以通过试算，调整到最佳 位置。 1/4
计入上层建筑和货舱口的排水体积，将提高船舶稳性。 但是只有满足规范要求的上层建筑才能计入： 外走道的宽度≤4%B； 其结构强度和开口的关闭装置满足规范要求；
当其封闭时有通往上、下层的内通道。
1/5
上层建筑的影响
计算上层建筑入水部分的排水体积和对参考轴NN的 静矩。
v Adx 排水体积： 0
1/2
δ▽φ和M”φ计算公式
将它们先对ψ从0到φ积分，求得各站入水面积及其静矩； 然后沿船长积分，便可得到船体入水部分的体积及静矩：
v1 M1
a ddx dmdx a cos( )ddx
L / 2 L/2
L/2
dAdx
L / 2
L/2 2 1 2 L / 2 0 L/2 3 1 3 L / 2 0
二、静稳性曲线
这时, GZ应是横倾角的函数 l = f (φ)，称为静稳性曲线。
1/3
静稳性曲线
小角度时与初稳性公式吻合；大角度时明显不同。
2/3
静稳性曲线
图中静稳性臂 l 可视为两部分的差：
l B0 R B0 G sin l b l g
l b 是正浮的浮心到横倾φ角时浮力作用线的距离。只 与排水形状有关，称为形状稳性臂； l g 与正浮时浮心到重心的距离和横倾角有关，称为重 量稳性臂。
体积静矩： M
l 0
Aopdx
l
A:上层建筑剖面入水面积
op:入水面积中心到NN距离
l:上层建筑的长度
当上层建筑形状简单时,可以直接计算。
2/5
上层建筑的影响
其中梯形的面积中心可以按下列步骤确定： 1. 将梯形分成两个三角形，分别求得它们的形心g’,g‖； 2. 连接g’g‖与ac 边交于k 点； 3. 截取gg‖= kg’，则g 点就是梯形的形心。
.07 .04
.10
.08 .05
.12
.12 .09
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.15 .16
.13
.16 .18
.13
.16 .21
.13
.17 .25
.3
.2 .1
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.00
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.01
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.01
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.02
.01 .01
.03
.02 .01
.03
.02 .01
对于出水部分也可导出类似的公式。于是：
v v1 v 2 M" M1 M I M"
L/2 2 1 2 L / 2 0 L/2 1 2 3 L / 2 0
(a
(a b 2 )ddx
3
b 3 ) cos( )ddx
1/3
基本原理
如图所示： 正浮：WOLO, BO,VO 。
在WOLO上指定一点O, 做 横倾φ角的水线WφLφ。并做 WφLφ的垂线N-N作为计算面 积矩的参考轴。
入水部分体积v1 ，形心到 NN的距离为OA，向上； 出水部分体积v2 ，形心到 NN的距离为OB，向下； 2/3
基本原理
l 0 d sin C cos l
9. 利用上述结果绘稳性横截曲线。 10.根据核算排水体积截取相应的 相对假定重心的静稳性臂。则对 实际重心的静稳性臂为：
l l 0 KGsin
4/4
4.4 上层建筑与自由液面的影响
一、上层建筑的影响
二、自由液面的影响
1/1
一、上层建筑的影响
1/4
静稳性曲线的特征
3. 甲板边缘入水角
通常甲板边缘入水前，随着横倾角增加浮心向外移动 较快；而甲板边缘入水后会缓慢回移。在静稳性曲线上 可能出现拐点。 4. 最大静稳性臂及其对应角 静稳性曲线最高点表示船舶能够承受的最大静倾力矩， 其对应角称为最大静稳性臂对应角或极限静倾角。
2/4
静稳性曲线的特征
3/3
2
二. δ▽φ和M”φ计算公式
如图将0~φ角等分成足够多的楔形小块，考虑中心角为
ψ的楔形，其边长为a，形心到NN的距离2acos(φ-ψ)/3。
2 面积： dA 1 a d 2 1 2 1 3 静矩： dm 2 a cos( ) a d a cos( )d 3 2 3
水 线 1 2 3 4 Φ=5 ▽φ lφ Φ=10 ▽ φ lφ Φ=15 ▽ φ lφ Φ=20 ▽φ lφ
1/2
静稳性臂插值曲线
将表格中的数据以横倾角为参数分组，便可绘制下图所 示的平面图或立体图，称为稳性横截曲线。 对于某个指定排水体积的核算状态，只要在稳性横截曲 线上绘出表示该体积的垂线，则垂线与横截曲线的交点， 就是该横倾角对应的形状稳性臂。 Φ=20 水 Φ=10
M fs k1bv
δ= v / (lbh) 液舱的方形系数;
v: 液舱的体积 m3 ; l, b, h：液舱最大长, 宽, 高 m ； 3/4
自由液面的影响
b/h
φ
5
10
15
20
30
40
45
50
60
70
75
80
90
20
10 5
.11
.07 .04
.12
.11 .07
.12
.12 .10
.12
2/4
自由液面的影响
方法一、计算各液舱最大横倾力矩：一般舱50%液量30° 角；满舱98%载量5°角。然后在0~30°(5°)内按线性插值； 超过30°(5°)取30°(5°)的值。
方法二、船舶任何液舱的自由液面横倾力矩M f s按下式算：
k：由b/h和φ决定的系数，见下表； ω1：液体的重度 t / m3；
.12 .11
.11
.11 .11
.10
.10 .11
.09
.10 .10
.09
.09 .10
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.05 .07
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.03
.03 .05
.01
.01 .03
3
2 1.5
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.01 .01
.04
.03 .02
.07
.04 .03
.09
.06 .05
.11
.09 .07
计算形状稳性臂的方法很多，常用的有：
变排水量法； 等排水量法。
1/1
4.2 变排水量计算法
一、基本原理 二、δ▽φ和M‖φ计算公式
三、静稳性臂插值曲线
四、计算步骤
1/1
一. 基本原理
Φ=5 水 线 ▽ lφ φ 1 2 3 4 Φ=10 ▽φ lφ Φ=15 ▽φ lφ Φ=20 ▽φ lφ
3/5
上层建筑的影响
考虑了上层建筑影响后的静稳性曲线，如图所示： 如果有外走道，则静稳性曲线可能有两个峰值，其中 第一个峰值在主甲板入水处；第二个在上层建筑甲板入 水处。原规范要求第一个峰值对应角不小于25度。
4/5
梯形重心计算
证明：设Δacb的面积为S1;Δacd的面积为S2。(补)
如果 g 点为形心，则有： S1*g’g = S2*g‖g S1/S2 = g’k / g‖k 所以有：g’k/g‖k = g‖g /g’g 只有当 g‖k=g’g时，有g’k=g‖g 故 g 点为形心成立。 5/5 → S1/S2 = g‖g / g’g