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船舶静力学第4章 大倾角稳性(1)汇总

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大连理工大学船舶静力学打印_-_副本汇总

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船舶静力学知识点归纳1. 船舶的抗沉性是如何保证的（p.167)船舶的抗沉性是用水密舱壁将船体分割成适当数量的舱室来保证的，当一舱或数舱进水后，船舶下沉不超过规定的极限位置，并保持一定的稳性。

2. 写出船舶的初稳性公式？（p.783. 何谓MTC 如何计算? 引起船舶纵倾1厘米所需的纵倾力矩大小4.通常船舶的重心、浮心和稳心之间有什么关系？（p.80性的重要指标，可写成GM=KB+BM-KG,其中KB 为浮心高度，BM 为初稳性半径，KG 为重心高度。

5. 船舶各有几个船型系数，各是如何定义的？（p.6）共有五个船型系数，它们是：①水线面系数C WP ----与基平面相平行的任意水线面面积Aw 与由船长L 、型宽B 所构成的长方形面积之比。

②中横剖面系数C M -----中横剖面在水线以下的面积A M 与由型宽B 、吃水T 所构成的长方形的面积之比。

③方形系数CB -----船体水线以下的型排水体积▽与由船长L 、型宽B 、吃水T 所构成的长方体的体积之比。

④棱形系数C P -----又称纵向棱形系数。

船体水线以下型排水体积▽与由相应的中横剖面面积Aw ，船长L 所构成的棱柱体积之比。

⑤垂向棱形系数C VP -----船体水线以下的型排水体积▽与由相应的水线面面积Aw 、吃水T 所构成的棱柱体体积之比。

6. 船舶的静稳性和动稳性？（p.74）引起船舶产生倾斜的倾斜力矩若它的作用是零开始逐渐增加的，使船舶倾斜时的角速度很小，可以忽略不计，则这种倾斜下的稳性称为静稳性。

若倾斜力矩是突然作用在船上，是传播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。

7. 什么是船舶的储备浮力？（p.69）所谓储备浮力是指满载水线上主题水密部分的的体积，它对稳性、抗沉性，淹湿性等有很大影响。

8. 船舶的浮性和稳性各研究船舶的什么问题？（PPT 第三章第一句话）浮性研究船舶的平衡问题，稳性研究船舶平衡的稳定性问题。

第04章 大角稳性

第04章 大角稳性

.05
.04 .01
.11
.07 .04
.19
.13 .06
.27
.27 .14
.42性曲线的特征
1. 静稳性曲线在原点处的斜率，等于初稳性高。 2. 稳定平衡和不稳定平衡
某一静外力矩MH与静稳性力矩曲线相交于A,C两点，在 A点处船舶有稳定平衡；在C点处于不稳定平衡。
计算步骤
4. 横倾角间隔一般取5°或10 °海船计算到70-80度，河 船算到40-60度。
5. 量取每站入水、出水点的宽度a 和b 。
2/4
计算步骤
6. 对每个吃水、横倾角用近似计算方法求倾斜水线的
v v1 v2
"
1 2 0


L/2
L / 2
(a 2 b 2 )dxd
第四章 大角稳性
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 概述 变排水量计算法 等排水量计算法 上层建筑与自由液面的影响 静稳性曲线的特征 动稳性 船舶稳性校核 临界初稳性高 船形对稳性的影响 作业
高昌古城
4.1 概述
一、大角横倾的特殊性 二、静稳性曲线 三、大角稳性讨论
.11
.11 .10
.11
.11 .11
.10
.11 .11
.09
.10 .11
.08
.09 .11
.07
.09 .10
.06
.08 .10
.04
.06 .08
1
.75 .5
.01
.01 .00
.01
.02 .01
.02
.02 .01
.03
.02 .02
.05

第四章 船舶稳性

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 。

大倾角稳性介绍

大倾角稳性介绍
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．
2 -4
概述
大倾角时的静稳性臂（见图4 一1 ）只能用下式来表示
或写作
式中，lb——B0R为浮心沿水平横向移动的距离，其数值 完全由排水体积的形状所决定，因此称为形状稳性臂，
lb yB cos zB sin
lg＝B0E-B0Gsinφ，其数值主要由重心位置所决定，因此 称为重量稳性臂。 静稳性臂l随横倾角φ的变化比较复杂，不能用简单的公 式来2表- 5示。
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 9- 1 船体几何要素等对稳性的影响
2 -7
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
根据合力矩原理，由图4 一4 可以看出：▽φ对于NN 的 体积静矩
船舶浮于倾斜水线NN时浮力作用线至轴线的距离
令
2 -8
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
则式（4 一4 ）为
由式（4 一5）的可见，欲求得了φ的关键在于：必须先
求得人水楔形和出水楔形的体积差δ▽φ=vl 一v2，以及
2 -6
4 一2 船舶静稳性曲线的变排水 量计算法
一、基本原理 如图4 一4 所示，船舶正浮于水线WoLo，吃水为do，排水 体积为▽o，浮心在Bo处，其高度为KBo。当船舶横倾φ角 ，假定倾斜水线为WφLφ，并与 WoLo相交于O 点。V1为入水楔形 的体积，V2为出水楔形的体积， NN 为通过O 点的计算静矩的参考 轴线，c为旋转点O 至中心线的 距离（即偏离值）。水线WφLφ 下的排水体积▽φ必然是

第四节 船舶大倾角稳性

第四节 船舶大倾角稳性

第四节船舶大倾角稳性1．液舱自由液面对静稳性力臂GZ的影响（）。

A．随横倾角的增大而增大B．随横倾角的增大而减小C．不随横倾角变化D．以上均可能2．静稳性曲线的纵坐标是（）。

A．复原力臂B．形状稳性力臂C．复原力矩D．A或C3．某船Δ＝15000t，GM=2.3m，查得横倾角θ=20 °时的形状稳性力臂MS为0.64m，则静稳性力力矩为（）t·m。

A．2250B．15000C．21450D．420004．（）表示船舶重心G至浮力作用线的垂直距离。

A．GZB．GMC．KND．KH5．船舶横倾角在通常范围内增加时，其重量稳性力臂（）。

A．增大B．不变C．减小D．以上均有可能6．液舱自由液面对静稳性力臂GZ的影响是（）。

A．使静稳性力臂减小B．使静稳性力臂保持不变C．使静稳性力臂增大D．以上均有可能7．液舱自由液面对静稳性力矩M S的影响是（）。

A．使静稳性力矩减小B．使静稳性力矩保持不变C．使静稳性力矩增大D．以上均有可能8．液舱自由液面对静稳性力矩M S的影响与（）有关。

A．液面大小B．液面形状C．横倾角D．以上均是9．液舱自由液面对静稳性力臂GZ的影响与（）有关。

A．液面大小B．液面形状C．横倾角D．以上均是10．通常情况下，横倾角不同时液舱自由液面对静稳性力臂GZ的影响（）。

A．不同B．相同C．与横倾角无关D．以上均对11．通常情况下，横倾角不同时液舱自由液面力矩（）。

A．不同B．相同C．与横倾角无关D．以上均对12．已知船舶形状稳性力臂KN｜θ=30°=5.25m，船舶重心高度KG=8.20m，自由液面对初稳性的修正值为0.20m，则船舶的静稳性力臂GZ为（）m。

A．0.95B．1.05C．1.15D．1.2013．某船装载后△=18000t，未经自由液面修正的KG0=7.3m，查得30°时的形状稳性力臂KN=4.5m和自由液面倾侧力矩为1080×9.81kN·m，则此时复原力臂为（）m。

第一篇第4章大倾角稳性

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
假定重心S 位置一般取在基线上 ，即KS=0。 倾角间隔一般海船取δφ＝10º，算至φ＝80 º；江船取 δφ＝5 º，算到φ＝40 º～50º，倾斜角度通常取为右倾 。
2 - 21
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
( 3 ）计算复原力臂． 分别计算各倾斜水线下的排水体积▽φ和浮心位置Bφ（yφ， zφ) ，然后按下式计算假定重心高度zs为零的复原力臂 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。
2 -2
概述
式中l=GZ为重力作用线与浮力作用线之间的垂直距离， 称为复原力臂或静稳性臂。对于一定的船，静稳性臂l 随排水量△ 、重心高度KG及横倾角φ而变。在排水量△ 及重心高度KG一定时，GZ只随φ而变，如图4 一2 所示 。 讨论大倾角稳性的关键是确定复原力矩MR （或复原力臂 l ) ，而求复原力臂的关键是确定船舶在横倾φ后的浮 心位置Bφ( yφ,zφ）。因此计算复原力臂的途径一般是 根据水线WφLφ，计算倾斜后的浮心位置Bφ（yφ, zφ） 或利用重心移动原理计算倾斜后浮心位置的移动距离 B0Bφ。
2 -7
船舶静稳性曲线的变排水量计算法
根据合力矩原理，由图4 一4 可以看出：▽φ对于NN 的 体积静矩
船舶浮于倾斜水线NN时浮力作用线至轴线的距离

第四章 大倾角稳性

第四章 大倾角稳性



dl B M cos 2 yB sin B M sin 2 z B cos KG cos d 原点处 0， M B0 M 0，z B KB0， 0， 1， B sin cos dl | 0 B0 M 0 KB0 KG GM。 d
dM 1
按
2 l 2
l
dm dx
L
2 l 2
l
l 1 3 1 a cos ddx M 1 l2 a 3 cos ddx 0 2 3 3
1 3 0 3 b cos ddx 2 L '' 1 2 M M 1 M 2 L 0 a 3 b 3 cos ddx 2 3 按照前一章的内容：水线面对NN轴线的面积惯性矩 M2
故M ' 0 OF 0 d 0 KB0 sin C cos



三、楔形（入水、出水）计算
V1 V2
1 2
2 L
L
2
a
0
2
b 2 ddx

V2
1 2

2 l 2
l


0
b 2 ddx
1 的计算
入水楔形取一微体积元d A dV1
Ld BO G cos y B sin (Z B KBO ) cos BO G
dy B dZB dLd BOG sin cos y b cos cos ( Z B KBO ) sin d d d dZ B dy B B M sin B M cos d d

第四章 大倾角稳性

第四章 大倾角稳性
故 'φ = 0 ×OF = 0 d0 KB0 sin φ + C cosφ M
[(
)
]
三、楔形（入水、出水）计算
δφ =V1 V2 =
1 2∫
2 L
L
2
∫ (a
φ
0
2
b2 ddx
)
V2 =
1 l2 φ 2 0 b d dx l 2∫ 2∫
(1)δφ的计算
入 楔 取 微 积 dA = 水 形 一 体 元 dV1 = ∫
二、动稳性曲线与静稳性曲线的关系
1、 T = φ M dφ = φ ldφ = φ ldφ = ×l R d ∫O R ∫o ∫o 动稳性曲线是静稳性曲线的积分曲线。 动稳性曲线是静稳性曲线的积分曲线。
2、动稳性臂的物理含义
Ld物理意义是：船舶倾斜后的重心与浮心位置在垂向变化的增量。 物理意义是：船舶倾斜后的重心与浮心位置在垂向变化的增量。
结论：自由液面对静稳性曲线是不利的。 注：从0度就开始影响
φ = 300时 l300 δ φ300 δl均 δl30 取 δ 线 变 00 300的 l按 性 化
1 2 即 δl10 = δl30 ;δl20 = δl30 ： 3 3
§4-5 静稳性曲线的特性
一、静稳性曲线的特征
1、曲线在原点处的曲率为初稳性高；
稳性消失角也是表示船舶稳性好坏的标志之一。 稳性消失角也是表示船舶稳性好坏的标志之一。
6、静稳性曲线下的面积
倾斜力矩所做的功 ， 倾斜后船舶具有的位能等于静稳 倾斜力矩所做的功，
性曲线下的面积，面积越大，船舶稳性越好。 性曲线下的面积，面积越大，船舶稳性越好。
T = ∫ φ MH dφ = ∫ φ MRdφ 0 0

船舶静力学：第四章 大倾角稳性

船舶静力学：第四章 大倾角稳性

3
1
2
3
GZ K
GZ K
GZ K
对于小倾角
GZ GM sin GM
初稳性假设: 1) 等体积倾斜轴线过正浮水线面的漂心; 2) 浮心移动曲线是一圆弧,圆心为初稳心M,半径为 初稳心半径 BM
大倾角情况下，出水和入水楔形形状不对称，等体积倾斜水 线不通过正浮水线面的漂心，浮心的移动曲线在横剖面上的投影 不能看作是圆弧，初稳心M不是固定不动，稳心半径 r 随着横倾
N
+a
+a
+b
+b
O
N
（a）
+a
+a
N
-b
O
N
（b）
N
+b
O
+a
N
（c）
从交点O处量起，凡是到横剖线内侧的入 水和出水坐标值 a i和 b i 均取为正值，到横剖线 外侧的值都取为负值。这个规律可以简称为：
“内正、外负”
(4) 计算 和 M"
将和M" 的积分公式写成乞氏法则的形式：
1 v1 v2 2
n
a
3 j
j 1
n
b
3 j
cos( )i
j 1
i
1 3
L n
m i 1
Ii
cos(
)i
其中：i——为倾斜水线号；j——为乞氏剖面号。
n
n
Ii (
a
3 j
b3j )i
j 1
j 1
以图所示的倾斜水线旋转点为O，按乞氏法表达的 及 M"
公式分别计算横倾角=10o，20o ﹑30o ﹑ 40o 、…时的入水和出 水楔形的体积差及其对NN轴线的静矩。

船舶静力学第4章大倾角稳性

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

船舶静力学第四章习题答案

船舶静力学第四章习题答案

第四章 大倾角稳性4-1某船正浮时浮心垂向坐标z B0=2.9m ，重心垂向坐标z G =4.5m ，横倾角Φ=40°时的浮心横向、垂向坐标分别为y B40=1.75m 和z B40=3.2m ，求此时的静稳性臂l 40。

解：()()︒--︒-+︒=40sin 40sin 40cos 00404040B G B B B z z z z y l =1.75*0.766+(3.20-2.90)*0.643-(4.50-2.90)*0.643 =0.505m答：此时该船的静稳性臂l 40=0.505m4-4某船在横倾角Φ=45°时，动稳性臂l d =0.7m ，这时浮心横向坐标y B Φ=2.55m ，求船在该横倾角时的复原力臂，船正浮时重心在浮心之上的距离a=2.1m 。

动稳性臂的几何意义为：()G B KB z y G B G B zB l B B d 0000cos sin cos ---+=-=φφφφφφ即0.7=2.1*22+2.55*22-()0KB z B -φ*22-2.1 解得：()0KB z B -φ=0.69m()φφφφφsin sin cos 00G B KB z y l B B --+==2.55*22+0.69*22-2.1*22 =0.806m答：该船此状态的复原力臂l =0.806m 。

4-5某船在横倾角Φ=30°时的复原力臂l =2.60m ，动稳性臂l d =0.73m ，重心在龙骨以上高度z g =10.58m ，正浮时重心在浮心以上的高度a=5.99m ，求Φ=30°时浮心在龙骨以上的高度。

解：又∵()φφφφφsin sin cos 00G B KB z y l B B --+=即：()50.0*99.550.0*59.4866.0*60.2--+=φφB B z y ② 将式①②联立解得06.6=φB z ，61.5=φB y答：Φ=30°时浮心在龙骨以上的高度m z B 06.630=。

船舶静力学第4章 大倾角稳性(1)

船舶静力学第4章 大倾角稳性(1)
静力学第四章 大倾角稳性
§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

第四章船舶稳性

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。

船舶稳性—船舶大倾角静稳性

船舶稳性—船舶大倾角静稳性

50 smax
60
70 θ v 80 θ °
静稳性曲线的基本特征
2）曲线上的反曲点 甲板浸水角θim 原点到最高点间的反曲点，θim后GZ增长减缓
3）静稳性曲线上的极值
Maximum Righting Arm (GZmax) 或Maximum Righting moment (Mrmax)
4）稳性消失角 (Capsizing angle )θv 静稳性曲线x横轴交点对应角
θv θf↗
三、静稳性曲线
3.影响静稳性曲线的因素：
2）船宽 B：↗GZmax ↗
θim、θf 、θsmax 、 θv↘
3.影响静稳性曲线的因素
3）重心高度 KG↗
GZ 、θv↘
GZ
KG3 KG2 KG1
KG1>KG2>KG3
θ
3.影响静稳性曲线的因素
4） Δ↗ KN↘ GZ↘ 但MR随Δ↗而增加 5）自由液面Ix：大倾角稳性的Ix随θ的增大而变大 6）初始横倾角θ
Z
G Z0
G0
B1
B0
N
KH
4）自由液面对大倾角稳性修正
复原力臂值减少：δGZ=δGMf sinθ(重量稳性力臂增加)
此法未考虑自由 液G面M对f横倾轴惯性(矩mi变x) 化。
三、静稳性曲线(Curve of Intact Statical Stability or Righting Arm Curve )
Δ一定时：GZ↗MR ↗
L1
W
Z
L
W1
θG
Δ B1
WN
H
K
图 静稳性力臂
二、静稳性力臂的求算 1. GZ表达式 1）基点法： GZ0=KN-KH

第四章大倾角稳性-PPT课件

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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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32
3、船舶在恒定静横倾力矩作用下一般有两个 平衡位置，分别处于横倾力矩与静稳性曲线 的上升段和下降段的交点。在上升段的交点 为稳定平衡位置，在下降段的交点为不稳定 平衡位置。
33
4、复原力矩等于零的点D对应的横倾角称为 稳性消失角，原点到D的距离称为稳矩。在稳 矩范围内，复原力矩为正值；超出稳矩范围 ，复原力矩为负值，使船无复原可能而继续 倾斜至倾覆；
57
2）有进 水角时 ，船舶 最小倾 覆力矩 的确定 方法。
58
§4-7 船舶稳性校核计算
• 一、稳性衡准数K • 稳性衡准数K是对船舶稳性重要基本的要求
之一。规则规定：船舶在所核算的各种装 载情况下的稳性，应满足：
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1、最小倾覆力矩（最小倾覆力臂）的计算
最小倾覆力矩（最小倾覆力臂）是根据 静稳性曲线或动稳性曲线以及横摇角来 确定的。关键是计算横摇角。
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
静力学第四章 大倾角稳性
§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。
定动倾角。
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4、静稳性和动稳性的特点
回复力矩是衡量船舶静稳性的重要指标。 船舶静稳性是以回复力矩来表达的。
回复力矩所做的功是衡量船舶动稳性的重 要指标。船舶动稳性是以回复力矩所做的 功来表达的。
40
二、动稳性曲线
复原力矩所 作的功：
41
复原力矩所 作的功又可 写成：
42
动稳性曲 线与静稳 性曲线的 关系：动 稳性曲线 是静稳性 曲线的积 分曲线。
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。
22
§4-4 上层建筑与自由液面对静稳性 曲线的影响
23
24
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自由液面对静稳性曲线的影响
26
自由液面产生了一个倾斜力矩 船舶的实际复原力矩
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50
1）利用静稳性曲线确定
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1）利用动稳性曲线确定
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在风 浪作 用下 的稳 性曲 线
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船舶能承受的三种最大倾斜力矩
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4、特别说明
1）外力矩一般是随横倾角变化的，特别是风力 矩，多半随横倾角的增大而减小。前面的讨论 都是假定外力矩是不随横倾角变化的定值（中 国和日本的规范都是这样处理），且往往取可 能的最大值，这样选取在实用上偏于安全。
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5、静稳性曲线下的面积越大，船舶所具有可 抵抗横倾力矩的位能就越大，即船舶的稳性 就越好。
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§4-6 动稳性
• 一、基本概念
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1、船舶在倾斜和复原过程中的运动情况
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2、倾斜过程中船舶的往复摆动
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3、动倾角
只有当外力矩 所作的功完全 由复原力矩所 作的功抵消时 ，船的角速度 才变为零而停 止倾斜。根据 这个原理，确
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28
结论：
在接近满舱或空舱时，自由液面对稳性的影响 很小；但在半舱时，其影响较大。
在稳性计算中，应把影响最大的情况作为进行 修正的依据。
29
§4-5 静稳性曲线的特征
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一、 静稳性曲线的特征
1、静稳性曲线在原点处的斜率等于初稳性 高。常用此特性来绘制或检验静稳性曲线 的起始阶段。
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2、静稳性曲线的最高点B的纵坐标值是船 舶在横倾过程中所具有的最大复原力矩（ 或复原力臂），表示船舶所能承受的最大 静态横倾力矩。其对应的横倾角（B点的横 坐标值）称为极限静倾角。
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三、静稳性和动稳性曲线的应用
1、动倾角的 确定
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1）利用静稳性曲线确定
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2）利用动稳性 曲线确定
当倾角为1 弧度时， 动倾力矩 所作的功 在数值上 与力矩相 等。
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2、求极限动倾力矩和极限动倾角
1） 利用 静稳 性曲 线确 定
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2）利用动稳性曲线确定
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3、风浪联合作用下，极限动倾力矩 和极限动倾角
9
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的计算：
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浮力作用线至 重力作用线（ 通过假定重心 S）的水平距
离：
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13
的计算：
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同理可得：
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入水小三角形的 面积对N-N轴线 的面积静矩为：
16
沿船长L积分得微楔体对N-N轴线的 体积静矩为：
整个入水楔形对N-N轴体积静矩为：
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整个出水楔形对N-N轴体积静矩为：
2）如果选外力矩为定值，则用动稳性曲线求解 比用静稳性曲线方便。
3）如果选外力矩为变值，则用静稳性曲线求解 比用动稳性曲线方便。
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四、进水角与进பைடு நூலகம்角曲线
1）进水角：船舶倾斜时，使船舶最先进水的那 个非水密开口处的倾斜角度，称为进水角。
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2、进水角曲线
1）船舶的进水角随排水体积的变化而变化，进 水角随排水体积变化的曲线称为进水角曲线。
2
三、复原力臂随倾斜角的变化
3
四、大倾角时的静稳性臂
4
五、静稳性臂曲线图
5
§4-2 静稳性曲线的变排水量法
• 求得船舶在横 倾后浮力作用 线的位置就可 方便地进行静 稳性曲线的计 算。
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一 基 本 原 理
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船舶倾斜后水线下的排水体积： 根据合力矩原理，有：
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浮力作用线至轴线N-N的距离：
计算时使用的稳性曲线必须经过自由液 面修正和考虑进水角影响后的曲线。
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横摇角的计算： 根据图形查得
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2、最小风倾力矩（最小风倾力臂）的计算
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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。