第4讲 法规-2：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 。
保证船舶适度的稳性的措施
保证船舶适度的稳性的措施船舶稳性是指船舶在静态和动态条件下保持平衡和稳定的能力。
这是船舶设计的重要因素之一。
保证船舶适度的稳性对于船舶的安全和航行效率至关重要。
以下是保证船舶适度的稳性的措施。
1. 船舶操作船舶稳性与船舶操作密切相关。
船舶在航行时要合理控制舵，控制货物的位置和负载等，以保证船舶适度的稳性。
船员应该经过专业培训，有足够的经验和技能来操作船舶。
2. 负载计算负载的计算对于船舶的稳性至关重要。
在运输货物时，必须确保船舶的总载重不超过其设计吨位。
船舶在装载货物时，船舶的设计要求必须被考虑在内。
此外，货物应该被合理地分配在船舶上，避免船舶重心过高或过低，从而影响船舶的稳性。
3. 转向惯性转向惯性是指船舶在转向过程中的惯性力。
转向惯性会对船舶的稳性产生影响。
解决这个问题的方法是通过良好的船舶设计和建造，使船舶具有适当的弯曲和剪切，以平衡转向惯性的力量。
4. 稳性试验船舶稳性试验是为了确定船舶的稳性特征。
这个试验可以帮助设计师和船舶经营者确保船舶适度的稳性。
稳性试验包括静态稳性试验和动态稳性试验。
其中静态稳性试验是在船舶处于稳定状态，不受外力干扰的情况下进行的。
动态稳性试验是为了检查船舶在波浪中的动态稳定性能。
5. 船舶维护船舶维护是保证船舶适度的稳性的关键。
船舶的船体结构，船舶设备和船舶的各个部分经常需要进行定期检查和维护。
维护可以预防故障和损坏，并在必要时进行修理或更换。
船舶的设备维护可以确保设备正常工作，以避免在运行过程中出现不良后果。
6. 泊船泊船是指停靠在码头或锚地。
在停靠时，需要考虑船舶与码头或锚的角度和距离。
船舶停靠时必须采取适当的措施以确保船舶适度的稳定。
必要时，可以使用锚或辅助锚来保持船舶的稳定。
7. 静荷库静荷库是一种可用于提高船舶稳性的设备。
静荷库可以通过吸收和分散液体负载的作用，可以控制船舶的稳定性和减少船舶的颠簸和摆动。
以上是保证船舶适度的稳性的措施。
这些措施对于确保船舶的安全和航行效率至关重要。
保障船舶稳性的措施
保障船舶稳性的措施船舶稳性是指船舶在静态和动态状态下，其结构能够保持良好的平衡性和自稳性，以保障船舶在航行中不发生倾覆、沉没或其他严重事故。
为了保障船舶稳性，在船舶设计、制造和航行过程中，需要采取一系列的保障措施。
本文将穿插介绍一些船舶稳性的基本概念，着重阐述保障船舶稳性的措施。
船舶稳性的基本概念水线原理船舶在浮行状态下，其重心应与浮力的重心位于同一水平线上。
这个水平线就是船舶的水线。
根据水线的不同位置，一艘船舶可以分为以下几种类型：满载线、标准线、干舷线和极低线。
稳性稳性是指船舶在航行中受到外部和内部影响，能够保持平衡并自行恢复原来的状态。
影响船舶稳性的因素很多，主要有重心和浮力等因素。
保持船舶稳性的措施为了保障船舶在航行中稳定性，需要采取一系列的措施。
下面将分别介绍一些措施。
船舶设计中的稳性措施船舶设计中优化船型和布设舱室是保障船舶稳性的重要措施。
船型设计船舶的船型会直接影响其稳性，其主要包括船体的宽度、长度、宽深比等。
在设计时需要考虑船体结构和载货能力等浮力因素，以便达到较好的稳性目的。
布设舱室舱室的布设对船舶稳性同样有很大的影响。
设计时需要考虑到舱室的形状、容积和位置等因素，使其布局合理并能够相互平衡。
船舶建造中的稳性措施船舶建造过程中的稳性措施主要是为了保障船体结构的强度和防漏性。
具体措施如下：钢材选择船舶钢材的选择不能仅仅考虑到强度，还需要考虑到材料的密度、延展性、热膨胀系数等因素，以保证船体结构在航行时能够满足稳性要求。
焊接技术焊接技术也是保障船体结构强度和防漏性的重要措施。
在建造过程中需要严格按照生产标准，采用高质量的材料和先进的技术，以确保焊接质量。
船舶操作中的稳性措施船舶操作中的稳性措施主要是为了保证船舶在航行过程中稳定性。
具体措施如下：货物搭载船舶在运输货物的过程中，需要合理搭载货物，以充分利用船舶的载货能力，同时保证船体平衡。
燃油控制燃油是驱动船舶的主要动力源，但在航行过程中，如果燃油过多或过少，都将对船舶的稳定性产生影响。
“船舶稳性”定义的预备知识及教学
“船舶稳性”定义的预备知识及教学◎ 邹忠胜 三亚航空旅游职业学院摘 要：《船舶结构与货运》是航海技术专业的主干课程，“船舶稳性”难点之一。
“船舶稳性”定义在课程中起到承上启下的作用。
根据教学反馈，部分学生对定义的掌握较差，进而影响后续内容的学习。
基于此，本文梳理了“船舶稳性”形成过程所需要的预备知识，探索其教学过程，以期提高课堂教学质量。
关键词：船舶结构与货运 船舶稳性 预备知识 云班课1.引言在《海船船员培训大纲(2016版)》中，明确了稳性的学习要求。
对于营运船舶来说，船舶稳性是至关重要的。
如果稳性过小，船舶将不能抵御恶劣天气和较大的风浪而导致沉没；如果稳性过大，船舶结构和设备受力过大容易损坏，同时船上人员也会感觉不舒服；如果稳性丧失，很小的外力矩就会导致船舶倾覆。
因此，对于航海技术的学生来说，掌握船舶稳性是必要而且是重要的。
以三亚航空旅游职业学院的学生为例，他们普遍对“船舶稳性”相关知识的掌握较差，主要表现：定义是船舶稳性的理论基础，学生对此一知半解，影响后续知识的学习，如大倾角静稳性、船舶动稳性、船舶吃水差和船舶强度；对初稳性影响的计算未能深刻理解其物理意义，不能灵活应用和解决实际问题。
因此，深刻领会其定义是学习“船舶稳性”的关键。
教材指出：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，当外力矩消失后船舶能自行恢复到初始平衡状态的能力。
目前笔者所在学校所用的教材为《船舶结构与货运》，用于海船船员适任考试培训，受学制为专科所限，其先修课程没有安排《船舶原理》作为铺垫。
而教材中关于“船舶稳性”的预备知识较为分散，如船舶结构、船舶重力/重心、船舶浮力/浮心、船舶坐标系、稳心等分散在教材的不同章节，学生不能系统应用相关知识理解“船舶稳性”定义；力矩/力偶的相关内容虽为高中物理知识，但部分学生限于学习基础，不能很好理解，这些原因导致定义理解起来无从着手。
因此，学习“船舶稳性”前，学生系统学习相关的预备知识是很有必要的。
船舶稳性—船舶稳性衡准要求
二、IMO对船舶稳性的要求
《IMO稳性规则》对船舶完整稳性
的七项基本衡准：
1．GM≥0.15m
初稳性
2. A0~30 ≥0.055m.rad
3. A0~X≥0.090m. Rad
动稳性
x=min(40°,θf)
4. A30~X≥0.030m.rad
二、IMO对船舶稳性的要求
GM GZ
KGc = KM - GMc
KGc曲线
应用
GM ≥ GMc KG ≤ KGc
一、《规定规则》的要求
（4）稳性特殊要求 客船、木材船、液货船、集装箱船、拖船、高速船等。
整个航程满足稳性要求； 压载问题
一、《规定规则》的要求
（5）注意事项：
1）四点要同时满足或GM≥GMc 2）基本要求适用于杂货船、油轮 3）经自由液面修正
GZmax A2 A1
57.3
0
15
30
40
θ
二、IMO对船舶稳性的要求
5. GZ|θ=30°≥ 0.20m
6.Θsmax > 30°至少25°
大倾角稳性
二、IMO对船舶稳性的要求
7．天气衡准 （船长LBP≥24m的船舶） 图中面积b≥a lw1——稳定风压力臂 θ0——lw1对应静倾角 lw2——突风力臂 lw2=1.5lw1 θ2=min(θf,50°,θc) θc——lw2为GZ曲线第二个交点
第四章船舶稳性讲述
第二节 船舶稳性的计算
（2）影响初稳性高度的因素及计算
①GMf计算：
GM f
ix
式中:——液体密度(g/cm3);
ix——自由液面对其横倾轴的面积惯性距(m4)
ix值可查取“液舱自由液面惯性矩ix表”或用下式近似计算：
ix klb1 b2 (b12 b22 )
其中：l — 舱长(m); b1、b2 — 前、后边宽(m)。
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：MR = GMsin
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MR = GMsin GM可以作为衡量船舶大小的标志。欲使 船舶具有稳性，必须使GM>0。
2020/10/5
第二节 船舶稳性的计算
2.初稳性衡准指标 GM计算
油水载荷Zi确定方法：
(i)满舱时取舱容中心 （ii)未满舱时取载荷重心
货物载荷Zi确定方法：
（i)估算法
（ii)舱容曲线图法
（iii)舱内货物合重心法
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第二节 船舶稳性的计算
（i) Zi确定方法：估算法
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第二节 船舶稳性的计算
(ii) Zi确定方法：舱容曲线图
GM l P
因GM值等于将载荷P垂向移至悬挂 点所产生对GM影响，所以称悬挂点为 悬挂载荷的虚重心。 GM与悬挂索的 长度无关
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第二节 船舶稳性的计算
④少量载荷(Pi10%)变动
若设Pi变动前后KM = 0，则：
GM 2
GM1
Pi
KG1
Pi
Z Pi
式中：GM1、GM2 —— 载荷变动前、后船舶的初稳性高度(m)。
船舶稳性
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。
船舶稳性知识点讲解(word)
第一节 稳性的基本概念 一、稳性概述1. 概念：船舶稳性(Stability)是指船舶受外力作用发生倾斜，当外力消失后能够自行回复到原来平衡位置的能力。
2. 船舶具有稳性的原因1)造成船舶离开原来平衡位置的是倾斜力矩，它产生的原因有：风和浪的作用、船上货物的移动、旅客集中于一舷、拖船的急牵、火炮的发射以及船舶回转等，其大小取决于这些外界条件。
2)使船舶回复到原来平衡位置的是复原力矩，其大小取决于排水量、重心和浮心的相对位置等因素。
S M GZ =∆⋅ (9.81)kN m ⋅式中:GZ ：复原力臂，也称稳性力臂，重力和浮力作用线之间的距离。
◎船舶是否具有稳性，取决于倾斜后重力和浮力的位置关系，而排水量一定时，船舶浮心的变化规律是固定的(静水力资料)，因此重心的位置是主观因素。
3. 横稳心(Metacenter)M ：船舶微倾前后浮力作用线的交点，其距基线的高度KM 可从船舶资料中查取。
4. 船舶的平衡状态1)稳定平衡：G 在M 之下，倾斜后重力和浮力形成稳性力矩。
2)不稳定平衡：G 在M 之上，倾斜后重力和浮力形成倾覆力矩。
3)随遇平衡：G 与M 重合，倾斜后重力和浮力作用在同一垂线上，不产生力矩。
如下图所示例如：1)圆锥在桌面上的不同放置方法；2)悬挂的圆盘5. 船舶具有稳性的条件：初始状态为稳定平衡，这只是稳性的第一层含义；仅仅具有稳性是不够的，还应有足够大的回复能力，使船舶不致倾覆，这是稳性的另一层含义。
6. 稳性大小和船舶航行的关系1)稳性过大，船舶摇摆剧烈，造成人员不适、航海仪器使用不便、船体结构容易受损、舱内货物容易移位以致危及船舶安全。
2)稳性过小，船舶抗倾覆能力较差，容易出现较大的倾角，回复缓慢，船舶长时间斜置于水面，航行不力。
二、稳性的分类1. 按船舶倾斜方向分为：横稳性、纵稳性2. 按倾角大小分为：初稳性、大倾角稳性3. 按作用力矩的性质分为：静稳性、动稳性4. 按船舱是否进水分为：完整稳性、破舱稳性三、初稳性1. 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)。
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第4讲法规相关内容简介-稳性
完整稳性-稳性衡准
气象衡准
气象街准(weather criterion)也称为突风和横 摇街准，该衡准规定船舶所受的风浪等外力， 计算出倾侧力矩与船舶的复原力矩，如果船的 复原力矩大于等于倾侧力矩，则认为船舶满足 气象衡准的稳性要求，即通常所说的稳性衡准 数〉=1 的要求。倾侧力矩计算中外力作用的 物理模型有两种 ( 国内法规与 IMO A.749(18)) 。
稳性衡准数
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第4讲法规相关内容简介-稳性
、压载 满载、压载
到港（油水10%）
第4讲法规相关内容简介-稳性
从设计角度考虑应注意的相关问题
初稳性
保证船舶安全和使用要求-下限 保证船舶尽可能小的幅度作缓和的横摇-上限 保证必要的海损稳性
稳性衡准数
船海zy1101
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船舶设计原理 主讲人： 陈顺怀
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数(国内）
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
第4讲法规相关内容简介-稳性
分舱以及破舱稳性
第4讲法规相关内容简介-稳性
确定性衡准
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第4讲法规相关内容简介-稳性
概率衡准
第4讲法规相关内容简介-稳性
概率衡准
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完整稳性
完整稳性是指船舶未受破损时受外力作 用发生倾斜而不致倾覆，当外力作用消失 后，船仍能回复到原来平衡位置的能力。 完整稳性对船舶的安全性有重要的影响， 也是船舶最基本的一项重要技术性能。法 规对各类船舶的完整稳性规定了衡准要求。
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稳性曲线特征
第4讲法规相关内容简介-稳性
气象衡准两种模型
MR
第一种模型是假定船舶无航速横对 波浪发生共振横摇，当横摇到向风一 侧的最大幅度时，遇到一阵突风的吹 袭，此情况下要求船舶不倾覆。这种 模型要求计及共振横摇后的船舶最小 倾覆力矩应大于等于风压倾侧力矩。 我国法规原来都采用这种模型，现行 法规对非国际航行船舶仍然这样要求。
第4讲法规相关内容简介-稳性
船舶要素对初稳性的影响
4）改变Cwp
Z Cwp GM 2r b 2 Cwp
Z Cb 5）改变L、Cb GM r b 2 Cb
6）改变D
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第4讲法规相关内容简介-稳性
结论-设计阶段注意事项
第4讲法规相关内容简介-稳性
从设计角度考虑应注意的相关问题
船型及尺度比对稳性曲线的影响规律
GZ (m) lmA lmB
B船 A船 B船
A船
Φ
Φ
ΦmB ΦmA
Φ (o)
干舷不同的两艘船。
在其他条件相同情况下，干舷小的船由于甲板较早入 水，因此最大复原力臂和对应角较小。
Φ
W
Δ
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性曲线特征
l (m) GZ (m)
lm
30
40
GM≮0.15
≮0.2
lm
≮25 57.3 静稳性曲线特征值
Φv
Φ (o)
第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性曲线特征
l (m) GZ (m)
静稳性曲线
Cb
Cb
L B T
L B T
0
1）同时改变B和T B GM 3r Z b
B
GM
2）同时改变B和L GM 2r 3）同时改变T和L
B
B
B 1 3r Z b B T 2 T
, r 0
T
T
GM r Z b
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第4讲 法规相关内容简介 ---稳性
第4讲法规相关内容简介-稳性
完整稳性
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性基本原理
MR
MR
M
GM
Φ
G W
K
Z B
Φ
Δ
Δ
G Z
r
W
K
B
第4讲法规相关内容简介-稳性
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第4讲法规相关内容简介-稳性
从设计角度考虑应注意的相关问题
船型及尺度比对稳性曲线的影响规律
GZ (m)
B船 GM2
B/d不同的两艘船。
Φ
A船
Φ
d1
GM1
B1 57.3
B2 B船
ΦmB ΦmA
Φ (o)
A船
B/d大的船，在小横倾角时，复原力臂很大，通常最大复原 力臂也较大，但最大复原力臂对应角小。此类船横摇性能差。
船舶要素对初稳性的影响
GM Z b r z g a1T a2 B
2
T
D
1 C 11.4
2 wp
1 C 2 诺吉德公式 Zb wp C T b 2
1
方-杰-佛 里特公式
r
Cb
B2
T
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lm
30
40
GM≮0.15
≮0.2
lm
IMO稳性衡准中对一般 船舶静稳性曲线的要求：
≮25 57.3 静稳性曲线特征值
Φv
Φ (o)
①至横倾角30°时复原力臂曲线下的面积应不小于0.055m﹒rad。 ②至横倾角40°或进水角φF（若φF＜40°）时的复原力臂曲线下的面积应不小于 0.09m﹒rad。 ③在横倾角30°与40°之间或30°与φF之间（若φF＜40°）复原力臂曲线下的面积 应不小于0.03m﹒rad。 ④横倾角等于或大于30°处的复原力臂最大值至少为0.2m。 ⑤最大复原力臂对应角最好大于30°，但不得小于25°。 ⑥经自由液面修正后的初稳性高应不小于0.15m。
第4讲法规相关内容简介-稳性
改善稳性的设计措施
适当控制初稳性 控制静稳性曲线的形状特征 控制自由液面的影响 增大横摇阻尼，减小共振横摇角
控制GM 增大横摇阻尼（Cm，舭龙骨、竖龙骨等）
减少横倾力矩
d2
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第4讲法规相关内容简介-稳性
第4讲法规相关内容简介-稳性
船舶要素对初稳性的影响
GM 2r
Z b Cwp Z C T B D r b b r Zb 2r zg zg T B D 2 Cwp 2 Cb
假设 0
Φv
Φ (o)
ld
Φd
动稳性曲线
Φv
Φ (o)
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性曲线特征
l (m) GZ (m)
静稳性曲线的特征和要求
（1）曲线在0度处的斜率为初稳性高 因为小倾角时有： GZ=GMsinΦ≈GMΦ （2）最大复原力臂lm和对应角Φm （3）稳性消失角
第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性曲线特征
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
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第4讲法规相关内容简介-稳性
稳性衡准数
第4讲法规相关内容简介-稳性
突风
G
B
第二种模型是假定船舶首先在一个定常风作用下产生一个初倾角，然后 受波浪作用而发生横摇，当横摇到向风一侧的最大幅度时，再受到一突 风的吹袭，船舶在此状态下不倾覆。突风的作用力规定为定常风的1．5 倍。国际海事组织(IMO)关于完整稳性的衡准采用这种模型。我国现行法 规规定国际航行船舶采用IMO的稳性衡准和计算方法。