第四章 船舶稳性

船舶初稳性高度计算稳性（stability）是指船舶在外力矩（如风、浪等）的作用下发生倾斜，当外力矩消除后能自行恢复到原来平衡位置的能力。

船舶稳性，按倾斜方向可分为横稳性和纵稳性；按倾斜角度大小可分为初稳性（倾角100以下）和大倾角稳性；按外力矩性质可分为静稳性和动稳性。

对于船舶来说，发生首尾方向倾覆的可能性极小，所以一般都着重讨论横稳性。

船舶是否具有稳性以及稳性好坏，决定于G点与M点的相对位置和G和M间距离的大小，即GM值是衡量船舶稳性好坏的标准，称GM值为初稳性高度。

它与稳性的关系是：当M点在G点之上时，GM＞0，船舶具有稳性，GM值越大，稳性越好，但船舶摇摆就会加剧；当M点在G点之下时，GM＜0，船舶不具有稳性，一旦受到外力矩作用很容易使船倾覆；当M点和G点重合一点时，GM=0，船舶也不具有稳性，因为一旦受到外力矩作用，船舶处于随遇平衡状态，对船舶也极不安全。

1.船舶装载后的初稳性高度GM：GM=KM--KG{KM--为船舶横稳心距基线高度（米）KG--为船舶装载后重心距基线高（米）KM--可由船舶资料静水曲线图按平均吃水查得}2.舶装载后重心距基线高KG:KG=( DZ g+∑P i Z i)/Δ { D--空船重量（吨）;查船舶资料得；Zg--空船重心距基线高度（米）；查船舶资料得；Pi--包括船舶常数，货物总重量，船员及供应品，备品，油水重量（吨）；Z i--载荷Pi的重心高度（米）；∆--船舶排水量（吨）；}3.自由液面的影响δGM f :δGM f=∑ρi x/Δ {ρ—舱内液体的密度（克/立方米）ix---液舱内自由液面对液面中心轴的面积横矩（M4）}4.经自由液面修正后的初稳心高度G o M:G o M=KM--KG--δGM f5.船舶横摇周期Tө:Tө=0.58f√(B+4KG)/G o M {0.58为常数；f—可由B/d查出；B—船舶型宽；d—船舶装载吃水；}常识：20尺柜：20’0” x8’ 0” x8’ 6”，6.058x2.438x2.591米，内容积为5.69x2.34x2.18米,,体积为24-26立方米。

船舶货运符号1、船舶形状2、船型系数3、常用位置点3．其它4．稳性参数基本公式：第二章：近似算法梯形法 )2(00nni i y y y l A +-=∑= 辛一法 )4(31321y y y l A ++=辛二法 )33(834321y y y y l A +++=第三章：浮性1．重量、重心计算：i P D D ∑+=1 11)(1D M D X P X D X xp i g g i =⋅∑+⋅= 1)(1D Y P Y D Y i p i g g ⋅∑+⋅=11)(1D M D Z P Z D Z Zp i g g i =⋅∑+⋅=注意：利用合力矩定理，∑==n1i (力矩）分力对该轴或支点取的的力矩合力对某一支点或轴取其中：11g g 1g 1Z ,Y ,X ,∆为装卸后重量、重心。

g g g Z ,Y ,X ,∆为装卸前重量、重心，Pi Pi i P iZ ,Y ,X ,P ，为装卸货物重量、重心，装货为+，卸货为—x M ：全船重量纵向力矩； Z M ：全船重量的垂向力矩；2．少量装卸对吃水影响TPC100Pd P =δ W A TPC ρ01.0=其中：TPC -当前水域密度下的每厘米吃水吨数。

P -装卸货物重量，装货为+，卸货为—3．舷外水密度变化对船舶吃水的影响⎰=b aydxA⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=1100211ρρδρTPC Dd 其中： 1ρ-先前的水域密度；2ρ-后来的水域密度第四章 稳性1．初稳性高度定义式：g M Z Z GM -= M Z 根据型吃水查静水力资料，g Z 利用公式计算 2．船内垂移货物（初始正浮）： Dpl GM M G z-=1 3．船内横移货物（初始正浮）：GMD P tg y ⋅=θ4．自由液面的影响 Di GM M G xii ∑-=ρ1其中：自由液面修正量为 DiGMix i f∑=ρδx i -水线面的自由液面惯矩，对于矩形液面 3x lb 121i =对于等腰梯形液面)b b )(b b (481i 222121x ++=注意：GM 是指船舶装载与液体同重的固体时的初稳性高度，即没有考虑液体的流动性。

保证船舶稳性的措施船舶稳性是指船舶在航行、靠泊和装卸货物等情况下不发生危险倾覆的能力。

良好的船舶稳性措施能够确保船舶运输更加安全可靠。

下面我们将介绍一些保证船舶稳性的措施。

1. 货物摆放与配载船舶的货物摆放和配载是影响船舶稳性的重要因素。

为了保证船舶良好的稳定性，货物应该按照规定的配载图纸和指示进行合理摆放和配载。

在船舶装运过程中，货物的压载线高度和货物集中度也是必须要考虑的因素。

此外，也要根据海况进行调节。

2. 船舶水线的控制船舶的水线必须在控制范围之内，才能够保证船舶的稳定性。

通常而言，根据船舶的状况和要求，水线的控制有以下几个措施：•加载计算，确定船舶的准载吃水和准载排水量•每船舶厂家确定的吃水测量标点•水下测量的水位标志高度采用这些措施可以有效控制船舶的水位，在规定的范围内保持船舶稳定性。

3. 液体负载均衡措施船舶在携带液体物品运输时，需采取一定的液体负载均衡措施。

刘续晨和沈海生的研究表明，优秀的液体负载均衡方法应该满足以下三个原则：•随时避免危险油位•避免液体货物操作时的不良后果•通化油轮吨位和运输能力，或装船型号宽限范围内的货物种类以上提到的几点原则可以保证船舶在液体负载均衡时能够保持稳定。

4. 打捞设备和替代动力设备配置船舶在遇到不时之需的时候，需要及时配置打捞设备和替代动力设备来帮助船舶克服风浪、船体遭受损坏等问题。

在配置时，应该按照船舶的类型、航行区域和日常工作等因素进行选择，从而确保设备的有效应用。

5. 安装冷水元素船舶船体内装冷水元素也是一种能够保证船舶稳定性的措施之一。

冷水元素质量要求高且安装需要专业技术。

在使用时，船员要按照相关的操作规定进行水位的流加，以确保其稳定性。

总之，船舶稳定性措施的科学运用始终是船员们保证船舶普遍运输安全的关键。

船舶需要在满足各种规范、技术和安全要求的条件下才能达到稳定性，从而保证人们在出海旅游和海洋运输方面的舒适和安全。

稳性定义又称“复原性”。

船舶在外力作用消除后恢复其原平衡位置的性能。

概述稳性船舶受外力作用偏离其正浮平衡位置，当外力消失后能自行恢复到原平衡位置的能力，称之为稳性。

具有这种能力的船是稳定的，否则是不稳定的或随遇平衡的（即能停留在任何倾斜角状态）。

按倾角大小可分为初稳性（即小倾角稳性）和大倾角稳性。

按倾角的方向可分为横稳性和纵稳性。

船的横倾最为常见，故单讲稳性时即指横稳性。

按船舶破损浸水与否，又可分为破损稳性和完整稳性。

初稳性又称小倾角稳性。

船舶在外力作用下作小角度倾斜时的稳性。

如无特别注明，初稳性则指横向初稳性。

小角度倾斜一般是指横倾角不大于10°——15°，或横倾角不大于上甲板边缘浸入水中及舭部不露出水面的角度的状态。

其重要特征参数是初稳性高。

除考虑船舶在正常漂浮状态下的稳性外，在下水、进坞、搁浅、受凤浪袭击、甲板上浪、船上部结冰，以及受武器攻击、触礁和碰撞破舱等情况下也需分析其稳性。

船舶稳性是保证安全的一项重要性能，各国都制定有船舶稳性规范。

近代船舶稳性的研究已关注到船舶在风浪中运动时的稳性。

通过计算或用船模进行各种稳性试验可预报船舶稳性。

图中，a的状态是稳定的，b的状态是不稳定的。

国内航行船舶稳性特殊要求所有商船在各种装载状态下都应满足上述关于稳性的基本要求。

但考虑到船舶在使用过程中，实际可能的装载状态是千差万别、千变万化的，为了简化计算工作，法规对各种类型的船规定了应校核的标准装载情况，只要这些标准载况下船舶的稳性满足规范的要求，则可认为船舶稳性符合要求。

法规同时指出，船舶如有某种装载情况，比规定计算的标准载况差时，则应加算这种情况的稳性。

在计算各种载况的稳性时，除另有规定外，对燃料及备品的计算重量，一般是这样规定的：出港取为100%，航行中途为50% ，到港为10％。

法规对各类船舶规定核算的载况简述如下：1.干货船应核算以下四种基本装载情况的稳性：满载出港、满载到港、压载出港、压载到港。

第2章完整稳性衡准第1节一般规定2.1.1当船上设置除毗龙骨以外的防摇装置时，应确保该装置工作时上述衡准仍能保持，且供电系统的失效或装置的故障不会导致船舶无法满足本篇的有关要求。

2.1.2应在必要的范围内考虑一些不利于稳性的影响因素，诸如顶部和舷部结冰、甲板上浪O2.1.3考虑到类似由于吸水和结冰引起的重量增加，及由于燃料和备品的消耗引起的重量减少等因素，应为航程的各阶段的稳性安全界限做出规定。

2.1.4每船均应备有1份由验船部门批准的稳性手册，该手册应含有足够的资料以使船长能够按本篇规定的使用要求操纵船舶。

2.1.5如果最小营运初重稳距（GM）曲线（或表）或者最大重心坐标（KG）曲线（或表）用于表示符合完整稳性衡准，这些限制曲线应包含整个营运纵倾范围，但验船部门认为纵倾影响不大时除外。

当上述曲线或表格无法囊括营运纵倾，船长应当核实作业情况没有偏离经设计的装载工况，或通过计算证实考虑到纵倾影响后该装载工况满足稳性衡准。

应为气象衡准数，这是稳性衡准数之一!图 2.2.2.12.2.2.2动稳性曲线因进水角为影响而中断时，除了用经过动稳性曲线中断处的割线代替上 述切线外，其余均同上述2.221所述(如图2.222)。

图 2.2222.2.3风压倾侧力臂。

按下式计算：Z P∖Zl v = -------- m v9810Δ式中：p —单位计算风压，p a ；按225要求计算；4——船舶装载水线以上受风面积，(包括甲板上装载物)，m 2,按226要求计算；Z ——计算风力作用力臂，m ；按224计算；」——所核算装载情况下船舶排水量，32.2.4 计算风力作用力臂Z 为在所核算装载情况下船舶正浮时受风面积中心至水线的垂向距离。

受风面积中心应用通常确定图形形心的方法求得。

2.2.5 单位计算风压P 应按计算风力作用力臂Z 及不同航区由表2.2.5线性插值查得：单位计算风压P (Pa)表2.2.5本来2000规则已经回归成了光顺曲线的数据，应作为一个鱼腥味的亮点，现在又抄回去了，真佩服这复旧的能力！其航区之间有L83和2.00倍的关系。

第1篇第一章总则第一条为加强船舶安全管理，保障水上交通安全，预防船舶事故，保护人民生命财产安全，根据《中华人民共和国船舶安全法》、《中华人民共和国海事法》等法律法规，制定本规定。

第二条本规定适用于在我国管辖水域内航行、停泊、作业的船舶及其所有人、经营人、船员和有关人员。

第三条船舶安全管理应当遵循以下原则：（一）安全第一、预防为主；（二）责任明确、管理到位；（三）依法治理、科学管理；（四）加强培训、提高素质。

第二章船舶安全管理制度第四条船舶所有人、经营人应当建立健全船舶安全管理制度，明确安全管理责任，确保船舶安全。

第五条船舶安全管理制度应当包括以下内容：（一）船舶安全管理组织机构及职责；（二）船舶安全技术管理；（三）船舶船员管理；（四）船舶设备管理；（五）船舶应急处理；（六）船舶安全管理监督。

第六条船舶所有人、经营人应当对船舶进行定期检查、维护和保养，确保船舶安全技术状态良好。

第七条船舶船员应当具备相应的资格和技能，严格遵守船舶安全操作规程。

第八条船舶设备应当符合国家规定的技术标准，定期进行检查、维修和更换。

第九条船舶应急处理制度应当包括以下内容：（一）应急组织机构及职责；（二）应急预案；（三）应急演练；（四）应急物资储备；（五）应急通信保障。

第三章船舶安全技术管理第十条船舶安全技术管理应当包括以下内容：（一）船舶设计、建造、改造应当符合国家规定的技术标准；（二）船舶所有人、经营人应当对船舶进行安全技术审核，确保船舶符合安全技术要求；（三）船舶应当配备必要的安全设施和设备，并保持其完好；（四）船舶应当按照规定进行定期检验、试验和检查。

第十一条船舶设计、建造、改造应当符合以下要求：（一）船舶结构安全可靠；（二）船舶稳性、载重能力符合规定；（三）船舶抗沉性、抗风浪能力符合规定；（四）船舶消防、救生设备齐全、有效；（五）船舶通信、导航设备齐全、有效。

第四章船舶船员管理第十二条船员应当具备相应的资格证书，并经过专业培训。

船舶稳性第二章我们学习了船舶的浮性，知道船舶在静水中平衡时受到重力和浮力两个力的作用，这两个力方向相反、大小相等、作用点（重心和浮心）在同一铅垂线上，那么当船受到另外一个倾斜力的作用后，船能否在倾斜力消失后恢复到平稳状态呢？这就是我们今天要学习的“船的稳性”问题。

本节课我们的主要内容有：稳性的概述，讨论稳性问题的关键知识点（也就是初稳性公式推导的准备和过程），初稳性公式及应用。

下面我们先看一下“稳性的概述”，这一部分主要有三个知识点：稳性概念、稳性分类、倾斜力矩和复原力矩。

一、稳性：船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置的能力，称为船舶稳性。

或者说：是船舶在外力作用消失后保持其原有位置的能力。

二、稳性分类：按作用力矩性质分为：静稳性和动稳性，静稳性：假若倾斜力矩的作用是从零开始逐渐增加，使船舶倾斜时的角速度很小，可忽略不计，因此船舶在倾斜过程中不计角加速度和惯性矩；动稳性：若倾斜力矩是突然作用在船上，使船舶倾斜有明显的角速度的变化，则这种倾斜下的稳性称为动稳性。

船舶在倾斜过程中计角加速度和惯性矩。

按倾斜方向分：横倾和纵倾，船舶的横向倾斜，即向左舷或右舷一侧的倾斜(简称横倾)；纵向的倾斜，即向船首或船尾的倾斜(简称纵倾)；倾斜力矩的作用平面平行于中横剖面时称为横倾力矩；倾斜力矩的作用平面平行于中纵剖面时称为纵倾力矩；按倾斜角度分：初稳性（或称小倾角稳性）：倾斜角度小于10度～15度或上甲板边缘开始入水前的稳性；大倾角稳性：一般指倾角大于10度～15度或上甲板边缘开始入水后的稳性。

因为在研究船舶小倾角稳性时可以引入某些假定，既使浮态的计算简化，又能较明确地获得影响初稳性的各种因素之间的规律。

所以小倾角稳性即初稳性的研究具有重要意义。

三、力矩：船舶在停泊或航行过程中会受到各种外力，这些外力作用对船施加一个力矩，即倾斜力矩；倾斜力矩的来源有：1）风浪的作用；2）船上货物的移动；3）旅客集中于某一船舷；4）拖船的急牵、火箭的发射、船舶回转等，倾斜力矩大小取决于这些外界条件的作用，是外因。

具体实验内容：格式样板如下，字体均用宋体。

（填空，每空1分，共25分）船舶稳性实验1、实验目的（10）船舶的初稳心高度h是衡量船舶稳定性的重要指标，因此正确地求出初稳心高度h是十分重要的。

在船舶设计阶段，通常是按分配计算方法求取空船的重量和重心位置，与船舶建成后的实际重量和重心位置往往有一定差异，故在船舶建成后都要进行船舶倾斜试验，以便正确地求得船舶重量和重心位置，因此船舶倾斜试验的目的：1．确定船舶重量和重心高度，并将试验结果整理成空船状态下的重心位置及初稳性高度。

2．检验设计阶段计算的船舶重量和重心，为以后设计同类船舶提供能考资料。

2、实验原理（15）船舶倾斜试验是采用重物的移动使船舶产生倾斜所形成的力矩平衡原理。

当船舶正浮于水线WL时，其排水量为D。

若将船上A点处的重物P横向移动距离L至1A时，则船将产生倾斜角，并浮于新的水线W1L1，如图所示。

稳动重量所形成的横倾力矩力：MQ=PLcosθ船在横倾 角后回复力矩为：Mh=Dhsinθ由于船舶横倾至θ角时已处于平衡状态，根据力矩平衡原理，Mθ=Mh，则试验状态的重心高度为：式中为试验状态横稳心距基线的高度，D 为试验状态的排水量，可根据试验时的吃水由静水力曲线查得。

3、实验步骤（10）倾斜试验所用的移动重物一般为生铁块，并分成四组堆放于甲板指定的位置，每组重量相等，即P1=P2=P3=P4,为了形成足够的斜倾力矩使船舶产4~2°的横倾角，移动重物的总量约为船舶排水量的1~2%，移动距离L 约为船宽的3/4.1.试验开始前，记录移动重物的重量及其布署位置，每组重量移动的距离L 。

3．按顺序搬动重物。

4、实验数据及其处理（40）根据测得的倾角数据计算船舶初稳心高度，并给出算例 船舶排水量D=9kg移动重物质量m=5g ，m=10g ，移动的位移L=6.96cm ，L=4.66cm以第二组数据计算过程为算例：移动重物质量为5g ，移动距离为6.960cm ，倾角为0.18° 移动力矩：M=5*6.960=34.8gcm tan Φ=0.003初稳性高cm 2889.1003.090008.34tan h =⨯=∆=φM同理可得剩余实验数据处理结果：5、思考题（20）（1）装卸小量载荷应该控制在什么范围内？为什么？控制载荷不会导致船舶倾斜角度大于10到15度或上甲板边缘开始进水。