穩(wěn)性分類、船舶初穩(wěn)性、船舶穩(wěn)性的基本衡準(zhǔn)主講人：曹傳強(qiáng)船舶穩(wěn)性船舶穩(wěn)性stability船舶在外力作用下離開(kāi)平衡位置而傾斜，外力消除后船舶仍能自行地回復(fù)到原來(lái)平衡位置的能力。(所有船具有的性能）穩(wěn)性是船舶重要的安全性能，其實(shí)質(zhì)就是外力矩與船舶自身復(fù)原力矩平衡問(wèn)題船舶穩(wěn)性船舶穩(wěn)性分類01傾斜狀態(tài)穩(wěn)性transversestability縱穩(wěn)性longitudinalstability02傾斜角度大小初穩(wěn)性initialstability大傾角穩(wěn)性stabilityatlargeangle03傾斜時(shí)有無(wú)角加速度（力矩性質(zhì)）靜穩(wěn)性staticalstability動(dòng)穩(wěn)性dynamicalstability04是否破損完整穩(wěn)性Intactstability破艙穩(wěn)性damagedstability初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心船舶在傾斜過(guò)程中，浮心B的移動(dòng)軌跡BBl。船舶傾斜角度小，傾斜前后兩水線面積變化不大，浮心曲線BB1可看作為一段圓弧線浮心曲線初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心初橫穩(wěn)性中，浮心曲線的曲率中心(即圓弧線的圓心)，用符號(hào)“M”表示。穩(wěn)心M可看作是船舶小傾角傾斜前后浮力作用線的交點(diǎn)。它是圓弧線的圓心，可以認(rèn)為是一個(gè)固定點(diǎn)，其高度坐標(biāo)用ZM表示船舶穩(wěn)心Metacenter（橫穩(wěn)心或稱初穩(wěn)心M）初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心浮心曲線半徑，用符號(hào)“r”表示(r=Zm-Zb)。r隨吃水的增加逐漸減小穩(wěn)心半徑BM

初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心重力和浮力作用線之間的距離GZ復(fù)原力臂（穩(wěn)性力臂）初穩(wěn)性船舶穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心重心浮心初縱穩(wěn)性中，浮心曲線的曲率中心或船舶傾斜前后的浮力作用線的交點(diǎn)縱穩(wěn)心ML初穩(wěn)性初穩(wěn)性和初穩(wěn)性方程式當(dāng)船舶受到橫向的風(fēng)、浪或拖牽力以及貨物橫向移動(dòng)等作用力時(shí)，船舶會(huì)發(fā)生橫傾。01外力往往不通過(guò)船舶重心，是以力矩的形式作用在船上，這些外力為橫傾力矩，用符號(hào)“Mh”表示。02初穩(wěn)性初穩(wěn)性和初穩(wěn)性方程式穩(wěn)心重心浮心受外力傾斜后重力W大小不變（無(wú)重物增減）;重心G位置不變-縱坐標(biāo)改變（傾斜過(guò)程中沒(méi)有重物移動(dòng)）;浮力D大小不變（排水量不變）;浮心B的位置改變,由B向傾斜一側(cè)移至B1（排水體積不變化，排水體積形狀改變）初穩(wěn)性初穩(wěn)性和初穩(wěn)性方程式穩(wěn)心高度ZM、浮心高度ZB和穩(wěn)心半徑r都是隨船舶吃水的變化而變化,可分別表示為ZM=f(d)、ZB=f(d)、r=f(d)穩(wěn)心重心浮心初穩(wěn)性初穩(wěn)性高度GM01初穩(wěn)性高度GM：船舶在初穩(wěn)性時(shí)，穩(wěn)心M在重心G以上的高度。它是判別初穩(wěn)性的參數(shù)。由吃水和重心高度決定02初穩(wěn)性高度GM=KB（浮心高度Zb浮心距離基線高度）+BM（橫穩(wěn)心半徑r）-KG（重心高度Zg重心距離基線高度）=KM（橫穩(wěn)心距離基線的高度Zm）-KG（重心高度Zg）03GM=KB（Zb）+BM（r）-KG（Zg）=KM（Zm）-KG（Zg）初穩(wěn)性初穩(wěn)性高度GM利用初穩(wěn)性高度GM值可判斷船舶是否具有穩(wěn)性：重心G在穩(wěn)心M之下，GM＞0，船舶具有穩(wěn)性（重心太低，遇大風(fēng)浪橫搖周期太小）重心G在穩(wěn)心M之上，GM＜0，船舶不具有穩(wěn)性（重心太高，橫搖緩慢）重心G與穩(wěn)心M重合，GM＝0，船舶不具有穩(wěn)性大傾角穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性大傾角穩(wěn)性的基本原理在船舶橫傾角θ＞10°～15°時(shí)，船舶水線下的剖面形狀不是圓形，水線面的形狀變化大，浮心B的移動(dòng)軌跡曲線BB1不是一條圓弧線，浮心曲線曲率中心M不是一個(gè)固定點(diǎn)，隨橫傾角θ增大而逐漸地移動(dòng)。船舶大傾角傾斜時(shí)，重力和浮力作用線之間的垂直距離，即復(fù)原力臂GZ（重力和浮力作用線之間的距離）隨橫傾角θ變化比較復(fù)雜。大傾角穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性大傾角穩(wěn)性的基本原理穩(wěn)心軌跡曲線大傾角穩(wěn)性與初穩(wěn)性的區(qū)別大傾角時(shí)，不再等容傾斜，傾斜軸不再過(guò)初始漂心F橫穩(wěn)性不再是定點(diǎn)，而隨橫傾角變化而變化大傾角穩(wěn)性用復(fù)原力臂GZ衡量穩(wěn)性大小，不能以GM0作為其衡準(zhǔn)指標(biāo)大傾角穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性船舶動(dòng)穩(wěn)性實(shí)船在海上航行時(shí)受到的是突然作用的外力矩(例如大風(fēng)的突然吹襲、海浪的猛烈沖擊)。船舶在這種外力矩作用下將會(huì)很快傾斜，而且在傾斜過(guò)程中具有一定的角速度、角加速度。大傾角穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性船舶動(dòng)穩(wěn)性在橫傾角θ＝0～θS之間，外力矩Mh＞復(fù)原力矩MS→加速傾斜。當(dāng)θ＝θS時(shí)，Mh＝MS，外力矩不再使船舶傾斜，船舶具有一定的角速度、角加速度，在慣性的作用下船舶將繼續(xù)傾斜。在θ＝θS～θd之間，因MS＞Mh，船舶減速傾斜。當(dāng)θ＝θd時(shí)，角速度等于零，停止傾斜，由于MS＞Mh，船舶開(kāi)始回?fù)u。船舶左右搖擺，在水的阻尼作用下，擺幅逐漸減小，最后停止在Mh＝MS所對(duì)應(yīng)的橫傾角θs處。當(dāng)外力矩Mh消除后，船在MS作用下回復(fù)到原平衡狀態(tài)。大傾角穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性靜穩(wěn)性與動(dòng)穩(wěn)性區(qū)別

靜穩(wěn)性動(dòng)穩(wěn)性受力性質(zhì)靜態(tài)外力作用動(dòng)態(tài)外力作用表征復(fù)原力矩MR(力臂GZ)MR所作功AR(力臂ld)平衡條件當(dāng)MR=Mh時(shí)，船舶平衡于靜傾角當(dāng)AR=Ah時(shí)，船舶平衡于動(dòng)傾角穩(wěn)性的衡準(zhǔn)船舶穩(wěn)性的基本衡準(zhǔn)初穩(wěn)性高度GM最大復(fù)原力臂及其對(duì)應(yīng)的橫傾角計(jì)及自由液面、舷伸甲板及上層建筑等影響的到達(dá)進(jìn)水角處的復(fù)原力臂等衡量船舶穩(wěn)性的主要參數(shù)穩(wěn)性的衡準(zhǔn)船舶穩(wěn)性的基本衡準(zhǔn)船體幾何形狀一定，結(jié)構(gòu)和水密性符合要求，其穩(wěn)性∝海上風(fēng)浪大小+船舶吃水+船舶重心高度（裝載狀態(tài)或靜穩(wěn)性曲線形狀和大小）10船體幾何形狀一定時(shí)，衡量船的穩(wěn)性是否足夠的標(biāo)準(zhǔn)是：要求穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)K＝/Mf≥l，而影響K大小的Mq、Mf，是與船舶裝載狀態(tài)（吃水d和重心高度Zg）及船舶的航區(qū)有關(guān)10復(fù)原力臂GZ隨橫傾角θ大小而變→大傾角穩(wěn)性主要看最大復(fù)原力臂GZM(lM)、最大復(fù)原力臂所對(duì)應(yīng)的橫傾角θM和穩(wěn)性消失角θV，三個(gè)參數(shù)越大，表示大傾角穩(wěn)性越好對(duì)船舶穩(wěn)性的認(rèn)識(shí)穩(wěn)性大小和船舶航行的關(guān)系航行在不同航區(qū)的船舶,對(duì)穩(wěn)性要求是不同的,即使在同一航區(qū)航行的船舶,因裝載狀態(tài)不同：普通貨船滿載出港、滿載到港、空載(壓載)出港和空載(壓載)到港,船舶穩(wěn)性也是不同的。對(duì)船舶穩(wěn)性的認(rèn)識(shí)穩(wěn)性大小和船舶航行的關(guān)系由于船舶航行中因燃料、淡水等的消耗,船舶吃水和重心位置在不斷地變化,在同一個(gè)航次中,船舶在出港、航行途中和到港的整個(gè)航行過(guò)程中,船舶的穩(wěn)性是不同的。船舶出港時(shí)能滿足穩(wěn)性要求,而到港時(shí)不一定也能滿足穩(wěn)性要求。素材一45