第三章船舶稳性

第三章 船舶稳性
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2.船舶平衡状态的判别 定义：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
字母M表示。 与稳心位置有关的因素：船舶吃水（或排水量）、船舶倾角不同。 原因：船舶倾斜后的吃水状态发生变化。 船舶的平衡状态分类： 稳定平衡： 重心G在稳心M之下，GM>0，MR>0
二、重量增减
1、重量大量增减 （P>10%Δ）
（1）求载荷变动后的排水量
设船舶原排水量为Δ，原重心距基线高度为KG，则载荷变动后的排水 为
? ? 1 ? ? ? Pi (t)
（2）根据载荷变动后的排水量Δ1查表确定新的横稳心距基线高度KM1 （3）计算确定载荷变动后的船舶重心高度KG1。
KG ?? ?
稳性的定义
第三章 船舶稳性
第三章 船舶稳性
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，船舶 具有抵抗外力并当外力矩消除后船舶还具有恢复原来平衡状态的能力。
第一节 船舶稳性基本概念 一、船舶平衡的3种状态
船舶漂浮于水面上，其重力为W，浮力为Δ，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。
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 式GM>0。
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由公式可知，静稳性力矩MS与排水量成正比。在排水量较小的状态下， 欲保持一定的静稳性力矩，则必须增大船舶的初稳性高度。 ①初稳性方程： MS = 9.81Δ?GZ=9.81Δ?GMsinθ ②衡量标志：GM ③影响初稳性因素：
Δ ↗、 GM↗ → MS↗ 规定：与外力矩Mh反向时，MS>0
与外力矩Mh同向时，MS<0
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第三节 载荷变动对稳性的影响及计算 船上载荷变动包括载荷移动、重量增减和货物悬挂，它们对船舶稳性 的影响是不同的。 一、载荷移动 移动原因：航行中的摇晃、配载时的调整船舶稳性等。 1.船内重物水平移动 平衡了移动原理：移动力则需附加力偶,且力偶大小=力*移动距离 注意：只改变浮态（倾角），不改变初稳性高度 由于浮力和重力不再作用于同一垂线上而形成力偶，该力偶矩将迫使船 舶向重物移动方向的一侧横倾。
随遇平衡 ：重心G与稳心M重合，GM=0，MR=0 不稳定平衡：重心G在稳心M之上，GM<0，MR<0
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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 力矩或复原力矩的大小。
MS = 9.81Δ?GZ=9.81Δ?GMsinθ 二、船舶稳性的分类 1.按倾斜方向分类 横稳性：系指船舶在横倾力矩的作用下，饶纵向X轴的横向倾斜称为横倾， 船舶在横倾时的稳性称为横稳性。 纵稳性：指船舶在纵倾力作用下，绕横向Y轴的纵向倾斜称为纵倾，船舶在 纵倾时的稳性称为纵稳性。
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2.按倾角大小分类 （1）初稳性（Initial stability）——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角扩大至10? ～ 15? 。 （2）大倾角稳性（Stability at large angle of inclination）——倾角大于 10? ～ 15?时的稳性。 3.按作用力矩的性质分类 静稳性：指船舶在倾斜过程中，不计及角加速和惯性矩时的稳性。它是研究 倾斜力矩和稳性力矩之间的静平衡问题。 动稳性：指船舶在动力作用下倾斜时，及计角加速或角速度的倾斜称为动力 倾斜。船舶在动力倾斜时的稳性称为动稳性。它是研究倾斜力矩所作功和稳 性力矩所作功之间的动平衡问题。
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4.按船舱是否进水分类 船体在完整状态的稳性称为完整稳性；船体破பைடு நூலகம்进水后的稳性称为破损
稳性，研究破损稳性对海难应急意义重大。
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第二节 船舶初稳性 三个假设前提：
1.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； 2.过初始漂心F微倾后船舶排水体积不变； 3.当排水量一定时，船舶的稳心M点为一定点。
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G1G2
?
py ?
tg? ? G1G2 GM0
py
tg? ?
(m)
? ?GM0
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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)
?
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一、船舶初稳性的基本标志 船舶在小倾角条件下，静稳性力矩MS可表示为
MS ? ? ?GZ ? ? ?GM ?Sin?
(9.81kN.m)
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式中：
GM表示船舶重心G 与稳心M间的垂直距离，称为初稳性高度（Initial stability hight）GM 。
θ船舶倾角 结论：在排水量及倾角一定的情况，静稳性力矩的大小取决于重心和稳心 的相对位置，即取决于GM的大小。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；当当M点在G点之下，GM为负值，此时 船舶具有倾覆力矩并与GM值成正比；当M点和G点重合，GM为零，此时稳 性力矩为零。
?? KG1 ?
?1 ?
Pi ?Zi Pi
(m)
（4）计算载荷变动后的初稳性高度
GM1 ? KM1 ? KG1 (m)
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。
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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。
稳性不足的后果
MT
G Bo
K
L
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MT
F
B1
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M
Mh
MR
θ
L1
W
L
W
GZ
W1
B
B1
K
L Z B1
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1）稳定平衡 船舶倾斜后在重力W和浮力Δ的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。
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