第四章船舶稳性教案
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 。
4.船舶稳性
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4.8. Inclining Experiment
倾斜试验的目的 试验方法及原理
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Байду номын сангаас
4.9. Stability at Large Angles of Inclination and Metacentric Stability 大倾角稳性与初稳性的比较 大角度倾斜时的回复力矩 静稳性曲线 稳性交叉曲线
Stable Equilibrium Neutral Equilibrium Unstable Equilibrium Conditions that Have Ship Initial Stability
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4.3.Initial Metacnetric Height and Initial Stability Formula
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2. The Effect of Loading and Unloading a Large Number of Cargos on Ship Floating and Stability
大量装卸（一般超过10%排水量）： 大量装卸（一般超过 排水量） 排水量 步骤： 步骤：
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4.10. Dynamic Stability
动稳性与静稳性的区别 动稳性的衡量标准 静稳性曲线的应用 动稳性曲线 动稳性曲线与静稳性曲线的关系
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4.11. Criterion of Stability
“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。
船舶原理教案2(稳性和吃水差)
船舶原理
船舶原理
湛江海洋大学航海学院
船舶原理----第四章 稳性
§4-1 §4-2 §4-3 §4-4 §4-5 §4-6 §4-7 §4-8 稳性及其分类和初稳性方程 稳心半径及其与船型的关系 初稳性方程的应用---船内问题 初稳性方程的应用---少量、大量装卸问题 静稳性图、横倾力矩 动稳性图 稳性衡准 船长的责任
第四章 稳性----稳心半径
规则体稳心半径计算
① ② ③
箱体船 纵柱体船 垂柱体船
3
I xf = a i L B 2 B r = ar d
稳性----稳心半径
1.
箱体船 箱体船的水线面为矩形；
1 Ix f = LB 12 2 r = 1 B 12 d
3
稳性----稳心半径
2.
横剖面为等腰三角形纵柱体船
1 Ixf = Lb3 12 2 r = 2 tg 2 rd = b 3 6d
稳性----稳心半径
水线面为菱形的垂柱体船
1 3 Ixf = LB 48 2 1 B r= 24 d
第四章 稳性---初稳性方程的应用(1)
散装货物
减少散货移 动的措施 货移形成一个静倾角，船将不能 返回正浮状态，船在摇摆中静倾 角将愈摇愈大。 最基本的措施：防止货移。 1.设置纵舱壁（止移板） 2.表层装袋装货 3.特殊的船舱结构end
第四章 稳性---初稳性方程的应用(1)
倾斜试验
试验目的 基本原理 重心高度 注意事项
1.确定船舶空船重心距基线的高度 2.重心高度的作用（或重要性） 3.原理
第四章 稳性---初稳性方程的应用(2)
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。
第一篇第4章大倾角稳性
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
三、稳性横截曲线 通常，按式（ 4 一2）、（4 -4 ）和（4 一7 ）分别 计算4～5 根水线下不同横倾角时的排水体积▽ φ和ls （见图4 一6 ）。然后以
ls为纵坐标，▽ φ为横坐标绘制 如图4 一7 所示对应不同横倾角 φ的ls=f （φ）曲线图，该图 称为稳性横截曲线图。
2 - 13
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
沿整个船长 L积分得微楔形对 NN 轴线的体积静矩 整个入水楔形对 NN 轴线的体积静矩 同理，出水楔形对 NN 轴线的体积静矩 则 由于水线面 WφLφ对于NN 轴线的面积惯性矩
2 - 14
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
将式（4 一6 ）、（4 一8 ）和（4一11 ）代人式（ 4 一 5 ) ，便可求得浮力作用线至 NN 轴线的距离 lφ，再将此 lφ代人式（4 - 7 ) ，即可求得浮力ω▽ φ，至假定重心 S 的距离ls。
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．
式中ls可以从稳性横截曲线图上查得。 按式(4一12 ）计算不同横倾角沪时的静稳性臂 ls，据此 即可绘制船舶在某一排水量时（即某一装载情况下）的静 稳性曲线。
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 -91 船体几何要素等对稳性的影响
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
第四章 船舶稳性教案
第四章船舶稳性（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。
船舶静力学 第四章 大倾角稳性
以及它们对NN轴线的体积静矩：
N
' 至于 M 0 OF 的数值是容易确定的，
从图可看出：
故
OF FO OO d 0 KB0 sin c cos
' M 0 OF 0 d 0 KB sin c cos （4-8）
（4-4）
排水体积 对NN 轴的静矩：
v2 B0 K
c
l
M OE
N
M l OE
v1 OA v 2 OB 0 OF （4-5） v1 OA v 2 OB 0 OF （4-6）
0 v1 v 2
" M v1 OA v 2 OB
例题：长方体长、宽、高分别为a、b、c，正浮时吃水深为d， 写出“绘制静稳性曲线”的详细框图（那些初值、每一步的 目的、所用计算公式）。
c
d0 a b
课堂作业：画出 30o 时的lS曲线。
(1) 绘制乞氏剖面
75º 65º 45º 35º
25º
15º 5º 0º
海船dφ =10º ， φ =70º ~80º 江船dφ =5º ， φ =35º ~40º 利用AUTOCAD通用软件绘制乞氏剖面，一般取 7~12个剖面。乞氏剖面要画到甲板边线并绘出梁拱线。 舯前剖面和舯后剖面分别画在两张图上以免混淆。
50
60
70
变排水量法的特点:
根据船舶倾斜后的入水和出水楔形所 形成的体积矩，求得不同排水体积、不同 横倾角时的浮力作用线至假定重心的距离 l S，然后绘制成稳性横截曲线。最后按表 4-1 的形式对重心加以修正。 该法不能越过绘制稳性横截曲线图而 直接求取某一排水体积下的静稳性曲线。 在所需核算的装载情况较多时或计算 船舶改装后的静稳性曲线具有明显的优越 性。
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
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
第四章大倾角稳性-PPT课件
重心修正后为：
' l' lS KG KS Sin
结论：上层建筑对静稳性曲线的影响是有利的。
注：影响是从一定角度开始的。
二、自由液面对静稳性曲线的影响
船内设有一定数量的燃油舱，淡水舱和压载水舱，具有自由液面，
舱内的液体重心，随船舶倾斜而移动，形成倾斜力矩 。
船舶正浮时，舱内液体的表面为ab，重心位于g。横倾φ 时，舱
1 L 3 3 2 I a b dx L 3 2
' ' M I cos d 0
四、稳性横截曲线
§4-3 静稳性曲线的等排水量计算法
一、基本计算公式
L GZ B R B E y cos Z KB sin B G si 0 0 B B 0 0
l 2 l 2
0
2 a d dx
' ' ( 2 ) M 的计算式
2 13 入水楔形 dm dA a cos a cos d 3 3
l 1 1 3 2 dM dm dx a cos d dx M a d d 1 l 0 cos 23 3 l 2 1 l 2 l 23 l 2
2 V' 1 Adx 2 2 M 1 m dx 2 1 1
。
设上层建筑入水部分的 横剖面面积为 A ,面积形心在 g处。
其中 l为上层建筑长度
' ls l C cos d KS Sin s 0
考虑上层建筑以后的浮 力作用线到假定重心 S 的距离
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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。
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。
船舶稳性通常可按以下方法分类：1．按船舶倾斜方向分类。
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．按倾角大小分类。
可分为初稳性和大倾角稳性。
初稳性（小倾角稳性）指船舶微倾时所具有的稳性，微倾在实际营运中将倾斜角扩大至10°～15°；大倾角稳性指当倾角大于10°～15°时的稳性。
3．按作用力矩的性质分类。
可分为静稳性和动稳性。
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．按船舱是否进水分类。
可分成完整稳性和破舱稳性。
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。
第一节 船舶初稳性船舶初稳性的基本标准： 理论证明：船舶在微倾条件下，倾斜轴过初始水线面的面积中心即初始漂心F ；过初始漂心F 微倾后船舶排水体积不变；当排水量一定时，船舶的稳心M 点为一定点。
船舶初稳性是以上述结论为前提进行研究和表述的。
船舶在小倾角条件下，稳性力矩M s 和稳性力臂GZ 可表示为M s ＝ΔGM sin θGZ ＝GM sin θ式中：GM ───船舶重心与稳心间的垂直距离，称为初稳性高度（m ）； θ───船舶横倾角（°）。
由上式可见，在排水量及倾角一定情况下，静稳性力矩大小取决于重心和稳心的相对位置，即取决于GM 大小。
当M 点在G 点之上，GM 为正值，此时船舶具有稳性力矩并与GM 值成正比；当M 点在G 点之下，GM 为负值，此时船舶具有倾覆力矩亦与GM 值成正比；当M 点和G 点重合，GM 为零，此时稳性力矩为零。
由此分析可知，GM 可以作为衡量船舶初稳性大小的基本标志。
欲使船舶具有稳性，必须使GM ＞0。
初稳性高度GM 的计算： 1．由装载排水量查取横稳心距基线高度KM ；2．根据装载方案按下式计算船舶KG ：0i ip zKG =∆∑3．按式GM ＝KM －KG 计算船舶初稳性高度GM 。
自由液面对初稳性高度的影响：船上各液体舱柜在液体未充满整个舱内空间时随船舶横倾而向倾斜一侧移动，该自由流动的液体表面称为自由液面。
当船舶倾斜时，舱柜内液体随之流动，使液体的重心向倾斜一方移动，产生了一与稳性力矩方向相反的倾斜力矩，从而减少了原有的稳性力矩，也即降低了船舶初稳性高度。
自由液面对初稳性高度的修正值表达式： 由于自由液面影响而使初稳性高度减小，其减小值δGM f 可表示为xf i GM ρδ=∆式中: ρs -―液体密度（g/cm 3）；i x ───液舱柜内自由液面对液面中心轴的面积惯矩（m 4）。
当存在多个自由液面时，δGM f 为x f i GM ρδ=∆∑减少自由液面影响的措施：船舶在建造和营运中，应尽量减小自由液面对稳性的影响，其具体措施包括：1．减小液舱（柜）宽度。
液体散装货船因装载大量液体货，其自由液面对稳性影响较大，为此船舶在设计时，通常都设置一道或两道纵向舱壁，将液舱宽度减小。
对于普通货船的双层底内，其左右也是水密分隔成两个液柜。
矩形液面的液舱内设置一道纵向舱壁将其宽度二等分，i x 将减至原来的1/4；设置两道纵向舱壁将其宽度三等分，i x 则减至原来的1/9。
对于等腰梯形或等腰三角形液面的液舱，若中间设置一道纵向舱壁，将其左右宽度等分，i x 则会减至原来的1/3。
增设横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。
对于液体散装货船，各液体货舱在考虑适当的膨胀余量后应尽量装满，若舱容有剩余，则可保留若干空舱，以减少具有自由液面的舱数。
对于普通货船的油水舱，应逐舱装载和使用，这样可保持在航行中船舶未满液柜数最少。
3．保持甲板排水孔畅通。
在开航前应认真检查上甲板两舷排水孔是否畅通，并防止航行过程中堵塞，以确保甲板上浪后能迅速排出，减小因上浪而在上甲板形成自由液面的作用时间。
航行中如遇严重甲板上浪，应适当采取改向或减速措施，并注意排除排水孔排水障碍物。
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。
液舱（柜）内纵向隔壁因锈蚀、不适当受力或建造缺陷，致使漏水连通而形成较大自由液面。
另外，船舶在营运中各污水舱内会积聚一定污水，应及时测量并排出。
5．在排水量较小时，更应重视液舱内自由液面对稳性的不利影响。
第三节载荷移动、重量增减、货物悬挂对稳性的影响及计算载荷移动对稳性的影响：1．船内重物水平横移船内重物水平横移，船舶重心偏离中纵剖面，横坐标改变，使之原有的平衡状态发生变化，将使船舶产生横倾角，初始水线WL与横倾后的水线W1L1之间的夹角θ即为船舶横倾角。
船在海上航行由于横摇导致重物横移时，同样使船横倾。
2．船内重物垂移船内重物垂向移动，将引起船舶重心的垂向改变，从而导致初稳性高度的变化。
由于重物移动前后船舶排水量Δ不变，故初稳心距基线高KM也未发生改变，因而重物垂移引起的初稳性高度改变量δGM在数值上等于船舶重心的垂移量GG。
船内重物上移，船舶重心上移，GM降低；船内重物下移，船舶重心下移， GM 1增大。
重量增减对稳性的影响：根据重量增减的不同数量及求取初稳性高度改变量的不同方法，重量增减可分成大量增减和少量增减两种情况。
若船舶初始排水量为△，重量增减量为∑p i，则一般认为当∑p i＞10%时为重量的大量增减，当∑p i＜10%时为重量的少量增减。
1．重量大量增减设船舶重量增减后排水量发生变化，从而引起初稳心距基线高KM的改变，重量增减量产生的垂向重量力矩为∑p i z i，导致则重量增减后船舶重心高度改变，根据初稳性高度计算公式，可求得重量增减后的GM。
2．重量少量增减在假设加载后初稳心M点位置不变的前提下，首先将重量在船舶原重心处增减，则重量少量增减后船舶的重心位置不变；然后将重量移至实际装载位置上，从而引起船舶重心位置改变。
显然，当重量增加时，重量装于船舶原重心之上，船舶重心提高，初稳性高度减小；反之，船舶重心降低，初稳性高度增大。
当重量减少时，与之当重量增加时的情况相反。
货物悬挂对稳性的影响：船内重量为P的悬挂货物其重心位于q1点且悬挂于m点时，当船舶横倾 角时，P在其重力作用下将由1q点移到2q点。
由此悬挂货物对船舶产生横倾力矩，从而减少了原有的稳性力矩，船舶的初稳性高度也相应减小。
显q点垂直上移到悬挂点m 而易见，悬挂货物对初稳性的影响相当于把货物自重心1处，从而使船舶重心G点上移，致使初稳性高度减小，可以把它的重心理解为在悬挂点m处，m点称为悬挂重物的虚重心。
第二节船舶大倾角静稳性大倾角静稳性基本概念： 1．船舶在海上航行中，由于风浪的作用往往使船舶横倾角超过10°～15°，这时船舶的稳性就称为大倾角静稳性。
大倾角稳性和初稳性的区别为：首先，两者对应的船舶横倾角不同。
船舶横倾角θ小于10°～15°时对应的稳性为初稳性，而横倾角大于10°～15°时对应的稳性即为大倾角稳性。
其次，船舶在大倾角横倾时相邻两浮力作用线交点不再为定点M。
再次，船舶大倾角横倾时倾斜轴不再过初始水线面漂心。
最后，船舶大倾角稳性不能GM作为基本标志来衡量。
2．大倾角静稳性的基本标志船舶在外力矩作用下发生大倾角横倾，当外力矩消失后，船舶重力和浮力仍然形成力偶，其力矩即为静稳性力矩或称复原力矩，表示式为：M＝Δ·GZs船舶在排水量一定的条件下，稳性力矩M s大小取决于船舶重心G到倾斜后浮力作用线的垂直距离，即取决于静稳性力臂GZ，并与GZ成正比，因此，静稳性力臂GZ可以作为衡量大倾角静稳性的基本标志。
自由液面对大倾角稳性的影响：在计算各倾角时的静稳性力臂或静稳性力矩值时，如初稳性计算一样，也需进行自由液面修正，即液舱内自由液面使静稳性力臂及静稳性力矩减小。
液舱内的液体随船舶倾角的增大而引起自由液面较大变化，从而引起自由液面力矩的较大变化。
静稳性曲线上特征参数的含义：静稳性曲线的主要特征体现在：1．静稳性曲线在原点处的斜率。
静稳性曲线在原点处的斜率等于初稳性高度G0M。
2. 静稳性曲线上的反曲点。
当横倾角增大至甲板浸水角时，静稳性曲线上升段出现一反曲点，在该点以前，曲线上升较快；在该点之后，曲线上升趋势减缓，反曲点处曲线斜率最大，这是因为船舶横倾至甲板浸水角前后浮心位置改变最大所决定的。