稳性

稳性，是指船舶所具有的抵抗外力不使其倾覆，当外力消失后能回复到原平衡位置的能力。按船舶倾斜方向，可分为横稳性和纵稳性；按外力性质和计及船舶倾斜角速度与否，可分为初稳性和大倾角稳性；按船舶破舱进水与否，可分为完整稳性和破舱进水稳性。如无特别说明，一般系指横稳性。横稳性不足会导致船舶发生倾覆沉船事故。中国《船舶与海上设施法定检验技术规则》对国际和非国际航行海船规定了必须满足的具体稳性指标要求。

稳性概述

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。

（3）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。

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。

船舶的平衡状态

（1）稳定平衡：G（重心）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。

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。

稳性对航行的影响

（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。

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

静稳性与动稳性

从作用在船舶上的外力矩的性质出发，可将稳性分成静稳性和动稳性。

静稳性(static stability)

如果作用在船上的横倾力矩随时间的变化速率不超过稳性力矩随时间的变化速率，则将这种横倾力矩作为静横倾力矩对待。或者说，横倾力矩由一个数值变为另一数值时，船舶会有足够时间发生相应倾斜，并产生与横倾力矩大小相等、方向相反的稳性力矩与之平衡。

船舶在静稳性力矩作用下所产生的稳性称为静稳性。如果外力矩不大于船舶的最大静稳性力矩，则船舶产生的稳性力矩与横倾力矩始终保持相等。

动稳性(dynamic stability)

与静稳性的情况完全相反，如果作用在船上的横倾力矩随时间的变化速率超过稳性力矩的变化速率，则将这种横倾力矩作为动横倾力矩对待。或者说，横倾力矩由一个数值变为另一数值时，船舶无足够时间发生相应倾斜以产生了过量的稳性力矩；又在稳心力矩的作用下向相反的方向加速横倾；如此往复，即发生了横摇。这一过程中，船舶产生的稳性力矩与横倾力矩一般不相等，但稳性力矩与横倾力矩所作功相等。

船舶在动稳性力矩作用下所产生的稳性称为动稳性。

如果一个动横倾力矩在瞬间即刻达到某一固定数值，由于船舶产生的稳性力矩与横倾力矩不相等，船舶则会永远摇摆下去。但是由于水阻力作用的存在，船舶会经很长时间才稳定在一个固定倾角上。

小倾角稳性和大倾角稳性

小倾角稳性(initial stability)

小倾角稳性是指倾角在10°以内或15°以内时船舶的稳性，其特点是稳心M基本上不动。严格说来，小倾角的范围与船舶的吃水和结构有关，吃水较大或较小时小倾角的范围均较小，吃水在半载水线附近时小倾角的范围较大；船体形状在垂向上变化较大时小倾角的范围较小，船体形状在垂向上变化较小时小倾角的范围较大。

大倾角稳性(large angle stability)

大倾角稳性是指倾角超过10°或15°时船舶的稳性，其特点是稳心M随船舶倾角的变化而移动。

实际船舶的倾角在10°或15°附近时常难以确定应按大倾角问题处理还是应按小倾角问题处理。为了保证安全，在可能的情况下应按大倾角问题处理。

横稳性和纵稳性

横稳性(transverse stability)

船舶横倾时的稳性称为横稳性。

纵稳性(longitudinal stability)

船舶纵倾时的稳性称为纵稳性。一般，船舶纵向上没有倾覆的危险，纵稳性主要研究船舶吃水差的变化规律。

生产中的船舶经常在纵倾的情况下发生横倾。

完整稳性和破损稳性

船舶未受损即完整状态下所具有的稳性称为完整稳性(intact stability)；相应地，船舶在受损状态下所具有的稳性称为破损稳性(damaged stability)或抗沉性(insubmersibility)。

波浪中的稳性

在波浪中，任意时刻作用在船体上的重力和浮力一般并不相等，而且还可能有浪、风、流、车、舵、锚、缆等其它外力作用，因此船舶将处在不断的运动状态。这种运动一般可分解为6个分量，即纵向、横向和垂向线性运动及绕这3个方向的旋转运动。研究这种运动中的稳性自然十分复杂，事实上，这种问题属于船舶动力学问题。

稳性特殊要求

所有船舶在各种装载状态下都应满足关于稳性的基本要求。单考虑到船舶在使用过程中实际可能的装载状态是众多的、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稳性计算、校核的不同典型载况，只要这些典型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，比规定计算的典型载况差(偏于危险)，则应加算这种情况的稳性。

在计算各种载况的稳性时，对燃料、淡水及备品的携带量一般是这样规定的：出港为100%，航行中途为50%，到港为10%。关于各种典型船初稳性高度h值的选取问题以及核算的载况大致如下。

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。这类船在满载到港时稳性最差，对船宽B>12m的船舶，如果取满载出港时的h/B为0.04～0.05，一般可保证满载到港时的h值(h在0.25m以上)，且毋需在中途加压载水；但对油水所占重量较大，而又考虑不在中途加压载水的船，可能需较大的h/B值。对中小型船，h/B取0.05~0.07才能满足；如果考虑在中途加压载水，满载出港时的h/B相对可取得低些。但应注意，干舷低的船，若h过小，常不能满足稳性规范对稳性曲线消失角的要求。

对于装运散装谷物的船舶，由于散装谷物具有孔隙性和散落性，即使是满载谷物的货舱，船舶在航行巾的摇摆、颠簸和振动，会使谷物下沉从而产生间隙。此外，舱口端等货舱形状突变处也存在装货的空档。这些间隙和空档的存在使船横摇时谷物发生横移而产生倾侧力矩，从而影响船舶的稳性。

液货船

(1)应核算稳性的基本装载情况有满载出港、满载到港、部分装载出港、部分装载到港、压载出港、压载到港。

(2)船舶在各种装载情况下，初稳性高度和复原力臂曲线应计及自由液面的影响。

(3)对于部分装载出港、部分装载到港这两种装载情况的每一品种液货，至少应考虑一个中心舱或一对边舱为部分装载舱，且所取的舱或舱组的自由液面应为最大者。

(4)对未在所有货油舱内设置纵舱壁的双壳油船，应在设计阶段考虑使装卸货油过程中计及自由液面修正后的初稳性高度不小于0.15m。如需借助操作措施达到此要求时，则应按法规相关要求编制油船装卸操作手册。

(5)对未在所有货油舱内设置纵舱壁的双壳油船，设计时和建造完成投入营运后，应采取措施尽可能减小双层底压载水舱排空后剩余液体自由液面的影响，如该影响使船舶在装卸货油过程中或航行状态下的初稳性高度小于0.15m，则可要求采取相应的补救措施。

对小型油船，经自由液面修正后的h值大于即可；中型油船初稳性易于保证，大型油船从横摇角度看h值经常偏大。

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