第四節(jié)任務(wù)2 船舶穩(wěn)性講解

船舶穩(wěn)性（一）船舶重心與浮心的位置1．船舶重量和重心坐標的計算（1）船舶重量W

在船舶重量計算中，通常是將船舶總重量分為兩個組成部分，即空船重量W0和總載重量DW之和：W=W0+DW。

W0（空船重量）等于D0（空船排水量），是一個固定重量，其數(shù)值由船廠提供?？傒d重量數(shù)值的大小在每一航次中由駕駛員根據(jù)裝載的每一項重量進行計算。（2）船舶重心的坐標

計算時，首先必須知道裝卸貨物之前船舶的重量和重心坐標，然后需要知道要裝（卸）的每項貨物的重量和其重心坐標。根據(jù)合力矩定理（合力對某軸或某一平面之力矩等于各分力對同軸或同一平面之力矩的代數(shù)和）就可求得裝卸后船舶的重量和重心坐標。2．船舶排水量和浮心坐標的計算（1）靜水力曲線圖計算

一般船舶出廠時，船舶設(shè)計部門或船廠根據(jù)船舶的各種性能計算結(jié)果與船舶吃水的函數(shù)關(guān)系，以一定的比例在一張圖紙上進行繪制，表明各種性能參數(shù)與船舶吃水變化之間的曲線關(guān)系，這張圖我們稱之為船舶靜水力曲線圖。

船舶管理者一般可以根據(jù)靜水力曲線圖來方便近似的計算船舶的排水量、船舶排水體積幾何中心的位置等性能參數(shù)。船舶靜水力曲線圖（2）載重量表尺（二）船舶穩(wěn)性的概念及分類

穩(wěn)性船舶受外力作用而不致傾覆，當外力消失后仍能回復(fù)到原平衡位置的能力。1.穩(wěn)性的分類（1）按傾斜方向

橫穩(wěn)性：船舶在橫傾狀態(tài)下所具有的穩(wěn)性。

縱穩(wěn)性：船舶在縱傾狀態(tài)下所具有的穩(wěn)性。（2）按傾斜角度大小

初穩(wěn)性：傾斜角度小于10-15

時船舶所具有的穩(wěn)性。大傾角穩(wěn)性：傾斜角度大于10-15

船舶所具有的穩(wěn)性。（3）按外力性質(zhì)靜穩(wěn)性：在靜力作用下，不計及傾斜角加速度和慣性矩的穩(wěn)性。

動穩(wěn)性；在動力作用下，計及傾斜角加速度和慣性矩的穩(wěn)性。（4）按船舶破損與否分完整穩(wěn)性：船體完整無破損進水時的穩(wěn)性。破艙穩(wěn)性：船體破艙進水后所具有的穩(wěn)性。

（三）船舶初穩(wěn)性船舶在一橫傾力矩Mh作用下，從正浮位置傾斜一個小角度θ（＜10~15°）時的船舶穩(wěn)性，即初穩(wěn)性問題。1．橫傾復(fù)原力臂與橫傾復(fù)原力矩

穩(wěn)性力矩MSMs=D

GZ

式中:GZ—船舶靜穩(wěn)性力臂(重心G向新的浮力作用線所做的垂線的距離)。2．穩(wěn)心M在船舶的傾斜過程中，浮心B移動的軌跡BB1，稱為浮心變化曲線。浮心變化曲線的曲率中心，稱為船舶的穩(wěn)心，并以符號“M”表示。

船舶在傾斜過程中，由于浮力作用線總是在浮心變化曲線的法線方向上，因此穩(wěn)心M也可以看做是微傾前后兩浮力作用線的交點。3．穩(wěn)心高度KM與穩(wěn)心半徑r（BM）穩(wěn)心M點距基線（龍骨）的高度“ZM”稱為穩(wěn)心高度，用KM表示。浮心B點到穩(wěn)心M點之間的距離稱為穩(wěn)心半徑，以符號r表示。4．初穩(wěn)性高度GM穩(wěn)心M在船舶重心G之上的高度，并以符號GM表示：重心G在穩(wěn)心M之下，GM>0

重心G在穩(wěn)心M之上，GM

<

0重心G與穩(wěn)心M重合，GM=0。5．初穩(wěn)性方程

Ms=D

GZ初穩(wěn)性假定條件：(1)船舶微傾前后水線面的交線過原水線面的漂心F；(2)浮心移動軌跡為圓弧段，圓心為定點M(穩(wěn)心)，半徑為BM(穩(wěn)心半徑)。滿足假定條件時：Ms=D

GM

sin

6．初穩(wěn)性高度的作用

①穩(wěn)定平衡：穩(wěn)心M位于重心G之上，復(fù)原力矩與傾斜力矩反向。MGMs②不穩(wěn)定平衡：穩(wěn)心M位于重心G之下，復(fù)原力矩與傾斜力矩同向MG-Ms③隨遇平衡：穩(wěn)心M與重心G重合，復(fù)原力矩等于0。MGMS=07．初穩(wěn)性高度的影響因素船舶是否具有穩(wěn)性，是與船舶所處的初始平衡狀態(tài)的重心G與穩(wěn)心M的相對位置有關(guān)。對于船體幾何形狀一定的船舶，船舶穩(wěn)心M距基線的高度ZM是與船舶的吃水有關(guān)，吃水一定，穩(wěn)心距基線高度就是一定的。船舶重心G與船舶的裝載狀態(tài)有關(guān)。在同一吃水下，由于貨物等裝載重量裝載位置高低不同，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會完全相同，因此初穩(wěn)性高度GM也不會完全相同，而船舶的穩(wěn)性也不會相同。五、靜穩(wěn)性曲線

大傾角穩(wěn)性與初穩(wěn)性的區(qū)別①兩者對應(yīng)的船舶傾斜角不同②大傾角橫傾時相鄰的浮力作用線的交點不再為定點M（小傾角橫傾時忽略）③大傾角橫傾時，傾斜軸不再過初始水線面漂心④大傾角穩(wěn)性不能用GM作為衡量標志（M點不固定）

圖1-102穩(wěn)心軌跡曲線

大傾角穩(wěn)性的衡量標志MR=D

GZ

排水量一定的條件下，大傾角下的穩(wěn)性力矩MR取決于船舶重心G到傾斜后浮力作用線的垂直距離，即靜穩(wěn)性力臂GZ

衡量大傾角穩(wěn)性的標志：靜穩(wěn)性力臂GZ1靜穩(wěn)性曲線的繪制（1）根據(jù)公式分別計算出船舶不同橫傾角時的GZ（或MS）。（2）在以GZ（MS）為縱坐標，θ為橫坐標的坐標系中標出相應(yīng)點。（3）將各點連成一光滑曲線。2．靜穩(wěn)性曲線圖上的穩(wěn)性特征參數(shù)在靜穩(wěn)性曲線圖上有幾個重要的表示船舶穩(wěn)性特征的參數(shù)：（1）靜平衡角θs

（2）最大復(fù)原力臂GZmax（3）最大復(fù)原力臂對應(yīng)角θsmax（4）穩(wěn)性消失角θv（5）甲板浸水角θim3．靜穩(wěn)性曲線給予的提示（1）可以證明，通過靜穩(wěn)性曲線原點作曲線的切線，則該切線的斜率等于初穩(wěn)性高度GM值。（2）如果將初穩(wěn)性時的復(fù)原力臂GZ=GM·sinθ或復(fù)原力矩MS=