第四章 船舶稳性分解
静力学03初稳性
ΔT= Δd：吃水变化；
GM=h: 初稳性高度；
： 密度； I L I xf ： 惯性矩。
§4-5 船内问题 ：船舶重量不变 重量移动对船舶浮态和初稳性的影响
重量 p 移动，排水量Δ不变，浮态和稳性变化，假设条件：稳心为定点，稳心
半径为定值，浮心的移动曲线 为一段圆弧
1 a a w1a 0 2 12w1 2
GM KB BM KG
6w12 6w1 1 0
解得： w1 0.21 或 所以：
w1 0.79
或
w1 0.21
0.79 w1 1.0 时物体处于稳定平衡状态
不同教材各种符号及含义对应关系
Δ= D ：排水量；
四、悬挂重量对船舶初稳性的影响
1、悬挂重物 p ，悬线长 l，重心 D，
WL W1L1
B B1
D D1
如图在 D 加一对共线力，则可看作G不变， 而有
M H pl sin
故有
M R1 GM sin pl sin (GM G1M GM pl pl
M R GZ
复原力臂
四、稳性分类 船舶在任何方向的倾斜可分成横倾和纵倾两种基本状态. 初稳性～一般指倾角小于10～15度或甲板边缘如水之前的稳性。 大倾角稳性～一般指倾角大于10～15度或甲板边缘如水之后的稳 性。 横稳性～船在横倾力矩（使船舶产生横倾，作用平面平行于yoz平 面的力距）作用下的力矩 纵稳性～纵倾力矩（使船舶产生纵倾，作用平面平行于xoz平面的 力距）作用下的力矩 静稳性～倾斜力矩逐渐加于船上，使船缓慢倾斜的稳性问题 动稳性～倾斜力矩突加于船上，使船快速倾斜的稳性问题
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 。
船舶静力学第4章 大倾角稳性(2)
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。 4、舷墙上开排水孔。使甲板上浪使甲板 上浪能迅速排水，减小附加横倾力矩。 5、采取措施防止载荷移动，减小附加横 倾力矩。
28
本次课小结
• 1、极限重心高度曲线的意义及相关 基本概念； • 2、绘制极限重心高度曲线的方法； • 3、船体几何要素、船舶重心位置等 对船舶稳性的影响； • 4、提高船舶稳性的主要措施。
6
实际极限重心高度曲线的简便形式
7
五、极限重心高度曲线的计算方法
国内航行海船（普通货船）的稳性要求 （1）初稳性高不小于0.15m。
（2）横倾角为30度处的复原力臂应不小于 0.2m。若进水角小于30度，则进水角处的 复原力臂应不小于0.2m。
（3）船舶最大复原力臂所对应的横倾角应 不小于30度。
24
三、提高船舶稳性的措施
（一）提高最小倾覆力矩 1、降低船舶重心。如：在船舶底部加 压载物；取轻型结构；简化机舱设备； 设备尽量往下布置等。 2、增加干舷高度。这是提高船舶稳性 的有效措施之一 ，某些稳性不足的老 船可将载重线降低以增加干舷高度。
25
3、增加船宽。这是提高船舶稳性的有效 措施之一 ，某些老船稳性不足时，常在 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。
20
一般地增加船宽能有效的改善船舶稳性
问题六：对船舶整体性能而言，初稳性 高越大越好吗？为什么？
21
3、横剖面形状对稳性的影响
一般地V型剖面船的稳性比U型剖面船好
22
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？
23
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。
4-运船舶的技术性能(一)详解
W G
xG=xB
W G B
zB zG d
B
o △ x
d
o△
y
W , W xG yG xcB , y ycB 0 x g x g y
Heeling condition 横倾状态
z
z
W G
xG=xB
W G B
o yB
zB
B
o △ x
d
zG
yG
△
y
W , x g xc W y y ( z z ) tg x x , y y g c g c B G B G
Ab dx 2
T
0
ydzdx
dz
T
M xoy M yoz
L 2 L 2 L 2 L 2
Ab zb dx 2 Ab xdx 2
浮心Ｃ的竖向位置为：
zc
M xoy
浮心Ｃ的纵向位置为：
xc
M yoz
L 2 L b b 2 L 2 L b 2 L 2 L b 2 L 2 L b 2
V 1119.23 2389.64 5095.12 7972.16 10931.66 13956.66 17021.74 20143.43 23364.80 26627.88 30009.00
D 1150.66 2456.73 5238.17 8195.98 11238.57 14348.49 17499.63 20708.95 24020.77 27375.46 30851.50
第四章 船舶的技术性能(一)
§1 船舶的浮性 一、重力与浮力
第四章 稳性、载重线、不沉性、吨位丈量
第四章 稳性、载重线、不沉性、吨位丈量第1节 稳 性4.1.1 一般要求4.1.1.1 下列船舶应按本节规定核算船舶稳性：(1)新船；(2)初次检验的现有船舶；(3)船舶因改装、改建或修理使船舶稳性恶化或空船状况变化较大的现有船舶；(4)对其船舶稳性发生怀疑的现有船舶。
4.1.1.2 船舶一般应按《渔业船舶法定检验规则》有关规定进行稳性核算和倾斜试验。
4.1.1.3 对于缺少资料的现有船，可按4.1.3规定的简易衡准方法校核稳性。
4.1.1.4 船舶稳性计算虽已符合本章的要求，但船长仍应注意船舶装载及气象、海况、航向等情况，谨慎驾驶和操作。
在船舶遭遇特殊情况或紧急情况而采取应变措施时，应注意船舶的稳性，防止发生倾覆的危险。
4.1.1.5 本节4.1.3、4.1.4的规定不适用于高速船。
4.1.2 完整稳性4.1.2.1 船舶应具有足够的稳性，稳性指标应满足4.1.1.2或4.1.3的要求。
4.1.2.2 高速船的完整稳性除满足以下要求外，尚应满足4.1.1.2要求。
.1 在换证检验时，应核查空船排水量和重心纵向位置，并与已批准的稳性资料相比较，如空船排水量的偏差值超过2％，或重心纵向位置的偏差值超过l ％船舶垂线间长时，则应重新进行倾斜试验。
.2 船舶最大复原力臂所对应的横倾角应不小于25º，如进水角小于最大复原力臂所对应的横倾角，则进水角即为最大复原力臂所对应的横倾角。
.3 对遮蔽航区的船，以下要求可作为以上要求的等效要求：.3.1 最大复原力臂对应的横倾角应不小于l5º；.3.2 最大复原力臂lm 应不小于按下式计算所得之值：0.20.022(30)m m l φ=+-式中：m φ——最大复原力臂m l 对应的横倾角，(º)。
.3.3 进水角小于最大复原力臂所对应的横倾角时，则进水角即为最大复原力臂所对应的横倾角，进水角处的复原力臂即为最大复原力臂。
.4 高速船在静水状态中，在任何允许的装载情况下受到可能产生的不可控制的乘员移动作用时，引起的横倾角应不大于12º。
第四章船舶稳性教案
第四章船舶稳性教学课题稳性的基本概念教学目的教学重点教学难点教学方法计划课时实际课时授课内容见表后内容板书设计作业布置课后小结（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。
第四部分(破损稳性)
相邻两主横舱壁间的任何位置经受破损--机舱不破，其他“一舱破损” 其他船舶，应假定在相邻两主横舱壁间的任何位置经受破损，除机舱的边界 舱壁之外，若相邻两主横舱壁的间距小于本节2.1.9.5所指的纵向范围时，应假 定其中一个主横舱壁破损--“一舱破损”
4、残存要求
1、破损后的浮态(破损水线的位置、横倾 角)
2、破损后的剩余稳性(初稳性高度、剩余 复原力臂的正值范围与面积)
ห้องสมุดไป่ตู้
第四部分 破损稳性
一． 破损稳性的概念
指船舶在破损进水后抵抗风、浪或其他 外力引起倾覆的能力。其衡准方法包括有确 定性方法和概率方法。
破损前 破损后
二． 破损稳性
（一）下列客船应进行破损稳性计算 三峡库区船长大于或等于40m的客船，其他 水域船长大于或等于80m的单体客船和船长 大于等于60m的双体客船。 （二）破损稳性的计算工况与本篇第8章(完 整稳性) 相同。 （三）计算时，应计及非破损范围的自由液 面对初稳性高度和剩余复原力臂曲线的影响 （四）破损稳性标准。
三峡库区和j级航段的船长大于等于80m的货船除机舱含机舱的边界舱壁外若相邻两主横舱壁的间距小于本节2195所指的纵向范围时应假定在相邻两主横舱壁间的任何位置经受破损机舱不破其他一舱破损其他船舶应假定在相邻两主横舱壁间的任何位置经受破损除机舱的边界舱壁之外若相邻两主横舱壁的间距小于本节2195所指的纵向范围时应假定其中一个主横舱壁破损一舱破损4残存要求1破损后的浮态破损水线的位置横倾2破损后的剩余稳性初稳性高度剩余复原力臂的正值范围与面积
1、假定破损范围
2、假定进水情况
3、破损标准
① 相邻两主横舱壁间的任何位置经受破损(“一舱不沉”) ② 船长范围内的任何位置上经受破损(“二舱不沉”)
平台稳性111(4)
图一
初稳性高度的计算
由图一知：初稳性高度GM=KM-KG（m） KM可以查静水力曲线图或静水力参数表 KG可以（1）用估算法确定载荷重心高度
（2）利用舱容曲线图确定载荷重心高 度
初稳性的主要特征
1 等体积的倾斜 2 倾斜前后两个水线面的交线通过漂心 F 3 倾斜前后稳心 M 可以认为固定不变 。
(3)最大复原力臂对应角θs·max
静稳性曲线最高点所对应的横坐标读数即 为最大复原力臂对应角，又称极限静倾 角，为保证船舶在大倾角时能安全航行， 要求θs·max有足够大的值。
（4）稳性消失角θv
曲线从原点出发，经过最高点后再次与 横轴相交时的角度成为稳性消失角。船 舶倾角超过θv时出现负的复原力矩。所 以，从零度到θv的范围成为船舶的稳性 范围。对于经常遇到大角度倾斜的海船 来说，足够大的θv值是必要的。
• (3) 排水量
对于同一艘船舶，排水量不同，其静稳 性曲线也不同，因为排水量不同时其形 状稳性力臂值不同，所以复原力臂也不 同。
不稳定平衡GM＜0：稳心低于重心，倾斜后，重量W和浮 力△形成一个与船倾斜方向相同的力矩，不但不能使船回复 到原来的状态，反而加速了船的倾斜，甚至翻倒。因此，这 种状况船舶是不稳定的。
随遇平衡GM＝0：稳心和重心重合在一点，倾斜后，重量 W和浮力△正好在一条铅垂线上，回复力矩为零。外力使船 倾斜到什么位置，船就在该位置平衡下来，不能回复到原来 的正浮状态。
由上面的分析我们可以得出，要使船舶稳定平衡，稳心必 须高于重心。
重心高度计算
1）用估算法确定载荷重心高度
首先，将统一舱内的货物中相邻的积载因数相近 的货物合并并视为一类货物；其次，分别按各 类货物的体积占舱容的比例求出其近似的货堆 高度；然后再根据装货舱室的形状，估算除各 类货物的重心高度；最后，求出舱内所有货物 的合重心。估算各类货物的重心高度时，对于 船舶平行中体部位的舱室，货物的重心可以取 在货堆高度的二分之一处，对于首尾部位的货 舱，则货物重心可取为 0.54—0.58的货堆高度。
第四章大倾角稳性
讨论
Mq
（1）总结
M H max
M f max
M
' f
max
1
d
' d
M' f max
从船舶发生倾斜的程度看,其是船舶所能承受的最大倾斜力矩；
从船舶是否发生倾覆来看,其是使船舶倾覆的最小力矩，称最小倾覆力矩;
（2） 说明
A:外力矩是随横倾角变化的，特别是风力矩，而且多
4、最大静稳性臂及对应的横倾角
结论：静稳性曲线上的最高点B代表船舶所能承受的最大静态横 倾力矩MHmax，即船舶本身所具有的最大复原力矩（臂），其对应 的横倾角为极限静倾角φmax
注：最大静稳性臂lmax和所对应的横倾角φmax是衡量船舶大倾角 稳性的重要指标。
5、稳性消失角及稳距
在静稳性曲线上的D点，其复原力矩MR=0，对应横倾角为稳性消失 角φV，OD的距离为稳距，船舶在该段范围内是具有复原力矩的， 当超过φV ，复原力矩为负，使船舶继续倾斜直至倾覆。
dl d
B M
cos2
yB
sin
B M
sin
2
zB
cos
KG cos
原点处 0，B M B0M0，zB KB0，sin 0，cos 1，
dl d
|0
B0M
0
KB0
KG
GM。
2、稳定平衡与不稳定平衡 MH为横倾力矩
ld ld o
三、静稳性、动稳性曲线的应用 1、横倾力矩的概念
(航海技术)船舶原理--第四章
B
• 对于同一艘船，其静稳性曲线随以下哪项 因素而变化：
– 船舶排水量 – 船舶吃水 – 船舶重心高度 – A、B和C都对
D
• 对于相似尺度的船舶，其静稳性曲线主要 随________因素而变。
– 船长与吃水 – 船宽与干舷 – 船长与船宽 – 船宽与吃水
D
• 某轮排水量为10000t，垂向力矩为810306 kN·m，船舶稳心距基线高度8.98m，则其 初稳性高度为________m。
– 0.92 – 0.72 – 0.86 – 0.88
B
• 以下哪一情况将使船舶稳性变小？ ________
– 船舶重吊装卸货物时 – 底舱装载重大件 – 加压载水 – A，B和C都有可能
– 自由液面对稳性的影响不变 – 自由液面对GM的影响不变 – 自由液面对稳性的影响随排水量而变化 – A、B都对
C
• 舱内悬挂一个15 t重物，悬挂点至货物重心 的距离为18m，排水量为12000t，则初稳 性高度的改变量为__________m。
– －0.0225 – －0.225 – 0.0225 – 0.225
– 必定发生倾覆 – 船舶可能会出现一个初始横倾角 – 可能会发生倾覆 – B和C都有可能
D
• 自由液面对船舶初稳性高的影响与______ 无关。
– 舱内液体的密度 – 液体舱的形状 – 船舶的横倾角 – 船舶的排水量
C
• 当船舶排水量一定时，船舶大倾角稳性的 大小与______。
– 复原力臂成正比 – 复原力臂成反比 – 复原力臂相等 – 初稳性高成正比
C
• 船舶不稳定平衡状态的主要特征是：
船舶静力学第4章 大倾角稳性(1)
§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
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
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)；
船舶稳性知识点讲解（word）资料
船舶稳性知识点讲解（word）资料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)。
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 i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W0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 s的大小。
由图（a）可见，该稳性力矩大小为式中：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。
船舶稳性的分类：船舶在外力矩作用下偏离其初始平衡位置而倾斜，当外力矩消失后船体能自行恢复到初始平衡状态的能力称为船舶稳性。
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
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其中：l — 舱长(m); b1、b2 — 前、后边宽(m)。 k — 系数，液面对称的舱柜取1/48，液面不对称的 舱柜取1/36
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减少自由液面影响的措施：
1）减少液舱柜的宽度 矩形液面的液舱内，设置一道纵向舱壁将其宽度二等分，ix 减少至原来的1/4；设置两道纵向舱壁将其宽度三等分， ix减 少至原来的1/9。对于等腰梯形或等腰三角型液面，设置设 置一道纵向舱壁将其宽度二等分，ix减少至原来的1/3。 设置横向舱壁则不会减少自由液面对稳性的影响 2）液舱柜应尽可能装满或空舱 3）保持甲板排水孔畅通，减小甲板上浪而形成的自由液面的影响 4）注意纵向水密分隔是否有漏水连通现象及是否有不必要的积水 5）在排水量较小时，更应重视自由液面对稳性的影响
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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。
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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)；
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第二节 船舶稳性的计算
②船内载荷垂向移动对初稳性高度的影响
设GM的调整值:δGM= 要求的GM2 - 调整前GM1
PZ GM
式中：Z —— P重心垂向移动距离(m),下移取“+‖，上移取“-‖。
当满载满舱时，可采用轻 重货物等体积互换方法调整： P = PH - PL SFHPH = SFLPL
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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。
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第二节 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);
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第二节 船舶稳性的计算
KG0计算
Pi Z i KG0
式中：Pi—— 组成船舶总重的第i项载荷重量。 Zi—— Pi载荷的重心距基线的高度(m)。
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
f d m
201、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。
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第一节 稳性的基本概念
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：
P i KG1 Z Pi GM 2 GM1 P i
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第二节 船舶稳性的计算
（2）影响初稳性高度的因素及计算
ix ①GMf计算： GM f
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：
2 ix klb1 b2 (b12 b2 )
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第二节 船舶稳性的计算
（i) Zi确定方法：估算法
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第二节 船舶稳性的计算
(ii) Zi确定方法：舱容曲线图
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（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。
四、稳性的分类 1.按倾斜方向 横稳性：船舶在横倾状态下所具有的稳性。 纵稳性：船舶在纵倾状态下所具有的稳性。
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第一节 稳性的基本概念
2.按倾斜角度大小 初稳性（小倾角稳性）：倾斜角度小于10 时船舶 所具有的稳性。 大倾角稳性：倾斜角度大于10船舶所具有的稳性。
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第一节 稳性的基本概念
重量移动原理 合重心的移动方向平行于局部重心的移动方向，即： G1G2 || g1g1’，而且，PG1G2 = P1 g1g1’ 。
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第二节 船舶稳性的计算
一、初稳性 1.初稳性公式： MR = GZ 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)。 满足假定条件时：MR = GMsin
第四章 船舶稳性
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。
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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)。
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第二节 船舶稳性的计算
③悬挂载荷对GM的影响
设悬挂物重P吨，其初始重心至悬挂点的垂 直距离l，则悬挂载荷对GM影响值为：
lP GM
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
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第一节 稳性的基本概念
3.按外力性质 静稳性：在静态力矩作用下，不计及倾斜角加速度 和惯性矩的稳性。 动稳性；在动态力矩作用下，计及倾斜角加速度和 惯性矩的稳性。
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第一节 稳性的基本概念
4.按船舱是否进水分 完整稳性：船体在完整状态时的稳性。 破舱稳性；船体破舱进水后所具有的稳性。