第四节任务2 船舶稳性讲解

船舶稳性（一）船舶重心与浮心的位置1．船舶重量和重心坐标的计算（1）船舶重量W

在船舶重量计算中，通常是将船舶总重量分为两个组成部分，即空船重量W0和总载重量DW之和：W=W0+DW。

W0（空船重量）等于D0（空船排水量），是一个固定重量，其数值由船厂提供。总载重量数值的大小在每一航次中由驾驶员根据装载的每一项重量进行计算。（2）船舶重心的坐标

计算时，首先必须知道装卸货物之前船舶的重量和重心坐标，然后需要知道要装（卸）的每项货物的重量和其重心坐标。根据合力矩定理（合力对某轴或某一平面之力矩等于各分力对同轴或同一平面之力矩的代数和）就可求得装卸后船舶的重量和重心坐标。2．船舶排水量和浮心坐标的计算（1）静水力曲线图计算

一般船舶出厂时，船舶设计部门或船厂根据船舶的各种性能计算结果与船舶吃水的函数关系，以一定的比例在一张图纸上进行绘制，表明各种性能参数与船舶吃水变化之间的曲线关系，这张图我们称之为船舶静水力曲线图。

船舶管理者一般可以根据静水力曲线图来方便近似的计算船舶的排水量、船舶排水体积几何中心的位置等性能参数。船舶静水力曲线图（2）载重量表尺（二）船舶稳性的概念及分类

稳性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。1.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。（2）按倾斜角度大小

初稳性：倾斜角度小于10-15

时船舶所具有的稳性。大倾角稳性：倾斜角度大于10-15

船舶所具有的稳性。（3）按外力性质静稳性：在静力作用下，不计及倾斜角加速度和惯性矩的稳性。

动稳性；在动力作用下，计及倾斜角加速度和惯性矩的稳性。（4）按船舶破损与否分完整稳性：船体完整无破损进水时的稳性。破舱稳性：船体破舱进水后所具有的稳性。

（三）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θ（＜10~15°）时的船舶稳性，即初稳性问题。1．横倾复原力臂与横倾复原力矩

稳性力矩MSMs=D

GZ

式中:GZ—船舶静稳性力臂(重心G向新的浮力作用线所做的垂线的距离)。2．稳心M在船舶的倾斜过程中，浮心B移动的轨迹BB1，称为浮心变化曲线。浮心变化曲线的曲率中心，称为船舶的稳心，并以符号“M”表示。

船舶在倾斜过程中，由于浮力作用线总是在浮心变化曲线的法线方向上，因此稳心M也可以看做是微倾前后两浮力作用线的交点。3．稳心高度KM与稳心半径r（BM）稳心M点距基线（龙骨）的高度“ZM”称为稳心高度，用KM表示。浮心B点到稳心M点之间的距离称为稳心半径，以符号r表示。4．初稳性高度GM稳心M在船舶重心G之上的高度，并以符号GM表示：重心G在稳心M之下，GM>0

重心G在稳心M之上，GM

<

0重心G与稳心M重合，GM=0。5．初稳性方程

Ms=D

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：Ms=D

GM

sin

6．初稳性高度的作用

①稳定平衡：稳心M位于重心G之上，复原力矩与倾斜力矩反向。MGMs②不稳定平衡：稳心M位于重心G之下，复原力矩与倾斜力矩同向MG-Ms③随遇平衡：稳心M与重心G重合，复原力矩等于0。MGMS=07．初稳性高度的影响因素船舶是否具有稳性，是与船舶所处的初始平衡状态的重心G与稳心M的相对位置有关。对于船体几何形状一定的船舶，船舶稳心M距基线的高度ZM是与船舶的吃水有关，吃水一定，稳心距基线高度就是一定的。船舶重心G与船舶的装载状态有关。在同一吃水下，由于货物等装载重量装载位置高低不同，船舶重心高度就不同。在同一航次中，由于航行中燃料、淡水等的消耗，在出港、航行中途和到港，船舶的重心高度都不会完全相同，因此初稳性高度GM也不会完全相同，而船舶的稳性也不会相同。五、静稳性曲线

大倾角稳性与初稳性的区别①两者对应的船舶倾斜角不同②大倾角横倾时相邻的浮力作用线的交点不再为定点M（小倾角横倾时忽略）③大倾角横倾时，倾斜轴不再过初始水线面漂心④大倾角稳性不能用GM作为衡量标志（M点不固定）

图1-102稳心轨迹曲线

大倾角稳性的衡量标志MR=D

GZ

排水量一定的条件下，大倾角下的稳性力矩MR取决于船舶重心G到倾斜后浮力作用线的垂直距离，即静稳性力臂GZ

衡量大倾角稳性的标志：静稳性力臂GZ1静稳性曲线的绘制（1）根据公式分别计算出船舶不同横倾角时的GZ（或MS）。（2）在以GZ（MS）为纵坐标，θ为横坐标的坐标系中标出相应点。（3）将各点连成一光滑曲线。2．静稳性曲线图上的稳性特征参数在静稳性曲线图上有几个重要的表示船舶稳性特征的参数：（1）静平衡角θs

（2）最大复原力臂GZmax（3）最大复原力臂对应角θsmax（4）稳性消失角θv（5）甲板浸水角θim3．静稳性曲线给予的提示（1）可以证明，通过静稳性曲线原点作曲线的切线，则该切线的斜率等于初稳性高度GM值。（2）如果将初稳性时的复原力臂GZ=GM·sinθ或复原力矩MS=