船舶管理（二三管輪）1-4 船舶穩(wěn)性控制

第四節(jié)

船舶穩(wěn)性控制一、排水量（一）排水量與載重量

表示船舶重量方面的量度有船舶排水量和載重量，包括空船排水量、滿載排水量、載重量、凈載重量等。1）排水量

船舶排水量，是指船舶自由漂浮于靜水中，保持靜態(tài)平衡所排開水的質(zhì)量或重量，通常以符號“D”表示。排水量等于船舶重量。因此，當(dāng)船舶的載重不同時(shí)，就有不同的排水量。對于民用船舶有實(shí)用意義的排水量為空船排水量和滿載排水量。

（1）空船排水量

空船排水量等于空船重量。是指民用船舶裝備齊全，但無載重時(shí)的船舶排水量。除了船體和機(jī)器設(shè)備等的重量之外，空船重量還包括固定壓載、備件、管系中的液體、液艙中不能吸出的液體、給水，以及鍋爐和冷凝器中的水在內(nèi)，但不包括船員、糧食、淡水、供應(yīng)品、燃料、滑油、貨物和旅客。（2）滿載排水量

滿載排水量等于空船排水量加上總載重量時(shí)的排水量。滿載排水量是反映船舶大小的一個(gè)重要量度，是船舶的許多性能、結(jié)構(gòu)、載重能力等計(jì)算的主要依據(jù)。（3）裝載排水量

指船舶在空載吃水與滿載吃水之間任一吃水下的排水量。2）載重量

船舶載重能力主要表現(xiàn)在它的載重量上。載重量分為總載重量和凈載重量。（1）總載重量DW

船舶總載重量，通常簡稱為載重量，是船舶允許裝載的可變載荷的最大值，通常以符號“DW”表示?？傒d重量包括船員、糧食、供應(yīng)品、淡水、燃料、滑油、貨物和旅客等重量。它是表示船舶運(yùn)輸中總的載重能力。例如稱某船是萬噸級的船，意思是說該船的總載重量為一萬噸左右。（2）凈載重量NDW

船舶凈載重量，是載重量中允許裝載的貨物與旅客，包括行李及隨身攜帶的物品在內(nèi)的最大重量。它是反映船舶的運(yùn)輸能力，其值的大小影響船舶的運(yùn)輸成本。（2）凈載重量NDW

船舶凈載重量，是載重量中允許裝載的貨物與旅客，包括行李及隨身攜帶的物品在內(nèi)的最大重量。它是反映船舶的運(yùn)輸能力，其值的大小影響船舶的運(yùn)輸成本。

船舶排水量D和載重量W滿載排水量：=空船排水量+總載重量空載排水量：=滿載排水量-凈載重量實(shí)際排水量：=空船排水量+實(shí)際載重量

（二）每厘米吃水噸數(shù)TPC

TPC：是指船舶在任意吃水時(shí)，水線平行地改變（下沉或上?。?cm所引起排水量變化的噸數(shù)，通常以符號“TPC”（TonnesperCentimetreImmersion)表示。

（二）每厘米吃水噸數(shù)TPC

TPC的主要用途：在船舶平行沉浮時(shí)，可以較方便地求出在小量裝卸時(shí)船舶的吃水改變量?d,或根據(jù)?d求船舶裝卸的重量。船舶要平行沉浮，則必須滿足的條件是：（1）必須裝卸小量重物。d改變量小，原水線面積≈新水線面積，則新增加（減?。┑母×?D的作用中心C（Xc，Yc，Zc）可近似認(rèn)為位于原水線面的漂心F之上（或之下）。（2）裝卸重物P的重心g必須位于原水線面的漂心F之垂線上，即Xp＝Xf，Yp＝0。

因?yàn)椋b卸之前船舶的重心和浮心在同一垂線上，小量裝卸之后，新增加（或減?。┑母×?D的浮心Xc位于漂心Xp的垂線上，即Xc＝Xf，因此裝卸的小量重物P的重心Xp必須與新增加（或減小）的浮力?D的浮心Xc位于同一垂線上，船舶才不會(huì)縱傾，即Xp＝Xc時(shí)船才會(huì)平行沉浮。漂心---船舶水線面的幾何中心（三）船型系數(shù)船型系數(shù)是表示水線下船體肥瘦程度的各種無因次系數(shù)的統(tǒng)稱。它能表征水線下船體的體積和面積沿著各個(gè)方向分布的情況。1）水線面系數(shù)是平行于基平面的任一水線面面積與對應(yīng)的水線長和水線面最大寬的乘積之比（如圖1-38所示）。水線面系數(shù)表征船體水平剖面的肥瘦程度。其值的大小對船舶的快速性、穩(wěn)性和甲板面積等都有影響。2）中橫剖面系數(shù)

是中橫剖面的浸水面積與對應(yīng)的水線寬和型吃水的乘積之比（如圖1-39所示）。中橫剖面系數(shù)表征船舶中橫剖面的肥瘦程度。其值的大小對船舶的快速性和耐波性等有影響。3）方形系數(shù)

是在與基線平行的任一水線下型排水體積與對應(yīng)的水線長、中橫剖面處的水線面寬和型吃水三者乘積之比（如圖1-40所示）。

方形系數(shù)表征船體的肥瘦程度，是表示船體形狀的重要系數(shù)，方形系數(shù)的大小對船舶的排水量、艙室容積、快速性、耐波性等均有影響。二、船舶浮力（一）船舶的浮力與重力圖1-93浮力（二）船舶靜浮于水中的平衡條件

根據(jù)靜力學(xué)的物體平衡條件，船舶靜止地浮于水中的條件是：作用于船上的重力和浮力，必須大小相等方向相反，且作用在同一條垂直于靜水面的鉛垂線上；即船舶的重力等于船舶的浮力，船舶的重量W等于船舶的排水量D。（三）船舶的浮態(tài)W=D,XG=XB,YG=YB=0（三）船舶的浮態(tài)W=D,XG=XB,YG≠YB（三）船舶的浮態(tài)W=D,XG≠XB,YG=YB=0（三）船舶的浮態(tài)W=D,XG≠XB,YG≠YB（四）保持水密完整性的要求及破艙穩(wěn)性的要求1．《2008年國際完整穩(wěn)性規(guī)則》對普通貨船的完整穩(wěn)性基本衡準(zhǔn)要求①

復(fù)原力臂曲線（GZ曲線）下的面積，在橫傾角φ＝30°或以下時(shí)，應(yīng)不小于0．055，在橫傾角為φ＝40°或以下或者進(jìn)水角為φf＝40°或以下時(shí)，應(yīng)不小于0．09。此外，當(dāng)橫傾角在30°和40°之間或在30°和φf之間，而φf小于40°時(shí)，復(fù)原力臂曲線（GZ曲線）下的面積應(yīng)不小于0．03。②

在橫傾角等于或大于30°時(shí)，復(fù)原力臂（GZ）至少為0．2米。③

最大復(fù)原力臂應(yīng)出現(xiàn)在不小于25°的橫傾角時(shí)。如果這樣要求不現(xiàn)實(shí)，應(yīng)經(jīng)主管機(jī)關(guān)批準(zhǔn)后，適用基于等效安全水平的替代衡準(zhǔn)。④

初始穩(wěn)心高度GM0應(yīng)不小于0．15米。（四）保持水密完整性的要求及破艙穩(wěn)性的要求2．我國《法定檢驗(yàn)規(guī)則》中的完整穩(wěn)性要求（1）初穩(wěn)性高度應(yīng)不小于0．15m；（2）橫傾角等于30°處的復(fù)原力臂應(yīng)不小于0．20m；（3）最大復(fù)原力臂對應(yīng)的橫傾角應(yīng)不小于30°。如復(fù)原力臂曲線因計(jì)

及上層建筑及甲板室而有兩個(gè)峰值時(shí)，則第一個(gè)值對應(yīng)的橫傾角應(yīng)不小于25°；（4）穩(wěn)性消失角應(yīng)不小于55°；（5）穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)應(yīng)不小于1．00。3．船艙破損浸水后船舶不沉的浮性和穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)①浮態(tài)

在任何情況下，船舶浸水的終了階段不得淹沒限界線，即船體破損浸水后的最終平衡水線，沿船舷距艙壁甲板的上邊緣至少要有76mm的干舷高度。②穩(wěn)性

在對稱浸水情況下，當(dāng)采用固定排水量法計(jì)算時(shí)，最終平衡狀態(tài)的剩余穩(wěn)性高度GM≥50mm；在不對稱浸水情況下其總橫傾角不得超過7°，但在特殊情況下，可允許橫傾角大于7°，不過在任何情況下其最終橫傾角不應(yīng)超過15°。三、淡水吃水余量

由式D＝ρV可知，當(dāng)船舶的重量W或排水量D不變時(shí)，由于舷外水密度ρ的不同，則船舶的排水體積不同，即船舶的吃水d就不同。顯然，當(dāng)船舶由淡水區(qū)域進(jìn)入海水區(qū)域時(shí)，由于舷外水密度增加，船舶的排水體積會(huì)減少，船舶的平均吃水減小，每厘米吃水噸數(shù)會(huì)增加；當(dāng)船舶由海水區(qū)域進(jìn)入淡水區(qū)域時(shí)，結(jié)果相反。三、淡水吃水余量

因舷外水密度不同而產(chǎn)生的吃水改變量?d是很小的，為了方便近似計(jì)算船舶吃水改變量，可近似地認(rèn)為是平行沉浮。

舷外水密度改變時(shí)的浮態(tài)變化SW→FW：吃水增加，船尾肥大，浮心后移，首傾FW→SW：吃水減少，浮心前移，尾傾海水區(qū)裝貨略帶尾傾三、淡水吃水余量

船舶由海水（淡水）駛?cè)氲êＫ?，吃水改變量的?jì)算：

船在海水中的排水量

船在淡水中的排水量

因?yàn)槌运淖冚^小，所以海水與淡水的水線長

≈

，水線寬

≈

，方形系數(shù)

≈

。

因此：四、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(biāo)的計(jì)算（1）船舶重量W

在船舶重量計(jì)算中，通常是將船舶總重量分為兩個(gè)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(gè)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(xiàng)重量進(jìn)行計(jì)算。（2）船舶重心的坐標(biāo)

計(jì)算時(shí)，首先必須知道裝卸貨物之前船舶的重量和重心坐標(biāo)，然后需要知道要裝（卸）的每項(xiàng)貨物的重量和其重心坐標(biāo)。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(biāo)。2．船舶排水量和浮心坐標(biāo)的計(jì)算（1）靜水力曲線圖計(jì)算

一般船舶出廠時(shí)，船舶設(shè)計(jì)部門或船廠根據(jù)船舶的各種性能計(jì)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(jìn)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(jì)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(Stability)

船舶受外力作用而不致傾覆，當(dāng)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(shí)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(jì)及傾斜角加速度和慣性矩的穩(wěn)性。

動(dòng)穩(wěn)性；在動(dòng)力作用下，計(jì)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(jìn)水時(shí)的穩(wěn)性。

破艙穩(wěn)性：船體破艙進(jìn)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(gè)小角度θ（＜10~15°）時(shí)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)。MGMs2．穩(wěn)心M在船舶的傾斜過程中，浮心B移動(dòng)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(diǎn)。3．穩(wěn)心高度KM與穩(wěn)心半徑r（BM）穩(wěn)心M點(diǎn)距基線（龍骨）的高度“ZM”稱為穩(wěn)心高度，用KM表示。浮心B點(diǎn)到穩(wěn)心M點(diǎn)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(dòng)軌跡為圓弧段，圓心為定點(diǎn)M(穩(wěn)心)，半徑為BM(穩(wěn)心半徑)。滿足假定條件時(shí)：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(huì)完全相同，因此初穩(wěn)性高度GM也不會(huì)完全相同，而船舶的穩(wěn)性也不會(huì)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(shí)相鄰的浮力作用線的交點(diǎn)不再為定點(diǎn)M（小傾角橫傾時(shí)忽略）③大傾角橫傾時(shí)，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(biāo)志（M點(diǎn)不固定）

圖1-102穩(wěn)心軌跡曲線

大傾角穩(wěn)性的衡量標(biāo)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(biāo)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(jì)算出船舶不同橫傾角時(shí)的GZ（或MS）。（2）在以GZ（MS）為縱坐標(biāo)，θ為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系中標(biāo)出相應(yīng)點(diǎn)。（3）將各點(diǎn)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(gè)重要的表示船舶穩(wěn)性特征的參數(shù)：（1）靜平衡角θs（Angleofstaticallyinclination）（2）最大復(fù)原力臂GZmax（Maximumrightinglever）（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(diǎn)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(shí)的復(fù)原力臂GZ=GM·sinθ或復(fù)原力矩MS=D·GM·sinθ圖示在靜穩(wěn)性曲線圖上，則為一條正弦曲線。比較該正弦曲線與靜穩(wěn)性曲線可以發(fā)現(xiàn)，在小角度橫傾時(shí)，兩條曲線重合，隨著橫傾角的增大，兩條曲線逐漸分離。這說明靜穩(wěn)性曲線更能全面正確地反映船舶的穩(wěn)性全貌，而初穩(wěn)性高度GM只能表征小角度橫傾時(shí)的穩(wěn)性狀況。六、橫傾及其糾正

對船體幾何形狀一定、結(jié)構(gòu)和水密性符合要求的船舶，其穩(wěn)性不僅與海上風(fēng)浪的大小有關(guān)，而且與船舶吃水d、船舶重心高度Zg有關(guān)，即與船舶裝載狀態(tài)有關(guān)，或者說與靜穩(wěn)性曲線的形狀和大小有關(guān)。1．靜態(tài)橫傾力矩與動(dòng)態(tài)橫傾力矩

作用在船上的橫傾力矩，若按其性質(zhì)劃分，可分為靜態(tài)橫傾力矩和動(dòng)態(tài)橫傾力矩。（1）靜態(tài)橫傾力矩（2）動(dòng)態(tài)橫傾力矩

（1）

靜態(tài)橫傾力矩

船舶在橫傾力矩的作用下，橫傾過程中不會(huì)產(chǎn)生角加速度時(shí)，該橫傾力矩稱為靜態(tài)橫傾力矩。

（2）

動(dòng)態(tài)橫傾力矩

當(dāng)作用在船上的橫傾力矩，使船舶傾斜的過程中產(chǎn)生角加速度，該力矩稱為動(dòng)態(tài)橫傾力矩。2靜平衡與動(dòng)平衡（1）靜平衡靜平衡條件靜態(tài)橫傾力矩最大靜穩(wěn)性力矩（2）動(dòng)平衡

船舶在動(dòng)態(tài)外力矩的作用下計(jì)及橫傾角加速度和慣性矩的穩(wěn)性。

如陣風(fēng)突然襲擊、海浪的猛烈沖擊、拖輪急拖或急頂?shù)取?/p>

衡量船舶動(dòng)穩(wěn)性的重要指標(biāo)——最小傾覆力矩Mq即能使船舶傾覆的最小外力矩。在此最小傾覆力矩的作用下所對應(yīng)的動(dòng)傾角稱為極限動(dòng)傾角θdm

保證船舶不致傾覆的條件：Mh≤Mq3．最小傾覆力矩Mq

4．船舶受到的動(dòng)態(tài)橫傾力矩

以為依據(jù)

（1）風(fēng)壓側(cè)傾力矩的影響因素

航區(qū)海上風(fēng)壓

船舶受風(fēng)面積

受風(fēng)面積中心距水面的高度

5．穩(wěn)性基本衡準(zhǔn)衡量船的穩(wěn)性是否足夠的標(biāo)準(zhǔn)：要求穩(wěn)性橫準(zhǔn)系數(shù)

6．船舶橫傾角的調(diào)整（1）船舶橫傾的原因①配載時(shí)各艙貨物重量左右不對稱。②貨物裝卸時(shí)左右不均衡。③液艙柜內(nèi)的液體左右不均衡。④貨物橫移。⑤使用船上重吊裝卸重大件貨物。

（2）船舶橫傾的調(diào)整

船舶出現(xiàn)橫傾后應(yīng)予以調(diào)整，調(diào)整方法有以下兩種。①載荷橫移

用載荷橫移方法調(diào)整船舶橫傾適用于配載圖編制時(shí)貨物橫移或裝卸后壓載水、淡水的調(diào)撥。②載荷增減

用載荷橫向不均衡增減方法調(diào)整船舶橫傾包括一舷注入（排出）壓載水、在某些情況下一舷加載部分貨物、海上一舷拋棄貨物、油水橫向不對稱裝載或使用等，但最常見的仍是通過注排壓載水將橫傾予以消除或減少。七、影響船舶穩(wěn)性的因素和提高穩(wěn)性的措施1船體幾何形狀對穩(wěn)性的影響

（1）船舶寬度船寬大，初穩(wěn)性好，但大傾角穩(wěn)性并不一定好。

（2）干舷高度干舷高度大的船舶，大傾角穩(wěn)性好。2船舶裝載狀態(tài)對穩(wěn)性的影響船體幾何形狀一定，船舶靜穩(wěn)性曲線的形狀和大小主要由船舶的吃水和重心距基線高度決定的，即與船舶的裝載狀態(tài)有關(guān)。而在同樣的裝載重量時(shí)，即吃水相同，也就是穩(wěn)心距基線高度相同時(shí)，船舶的穩(wěn)性主要是由船舶重心距基線高度所決定。所以，船舶裝載狀態(tài)的重心高度是影響營運(yùn)船舶穩(wěn)性的主要因素。3．船內(nèi)重心移動(dòng)對穩(wěn)性的影響（1）平行力移動(dòng)原理（重心移動(dòng)原理）

由理論力學(xué)可知，當(dāng)一物體的重量為W，重心為G，將其部分重量p由其重心g移至g1時(shí)，整個(gè)物體的重心G平行于gg1同方向移至G1，移動(dòng)距離的大?。海?）、船內(nèi)重物垂移對穩(wěn)性的影響

上移，GM減小，穩(wěn)性降低。下移，GM增大，穩(wěn)性升高。

（3）橫移的影響：

產(chǎn)生橫傾角，減小了穩(wěn)性范圍，靜穩(wěn)性力臂最大值變小，動(dòng)穩(wěn)性變差。（4）懸掛重物對穩(wěn)性的影響

懸掛物體越重，懸掛長度越大，穩(wěn)性越差（5）散貨的裝載對穩(wěn)性的影響

用散裝方式進(jìn)行運(yùn)輸?shù)呢浳锓Q為散裝貨物，如糧食、礦砂、煤炭等。散裝貨船有時(shí)由于各種原因?qū)е麓摬粷M，貨物在船舶橫搖或橫傾時(shí)會(huì)發(fā)生傾斜，使船舶重心發(fā)生橫向移動(dòng)，從而產(chǎn)生與自由液面類似的影響，使船舶穩(wěn)性降低。（6）船舶航行中重心變化對穩(wěn)性的影響

船舶在航行過程中，需要消耗油料、淡水等物料，因油料、淡水一般情況下儲存在船舶較低的位置，所以會(huì)使船舶重心升高；大風(fēng)浪航行時(shí)甲板上會(huì)積水，在冰區(qū)航行時(shí)水線以上結(jié)冰，木材船等甲板載貨的船舶甲板貨物吸水等，會(huì)造成船舶重量的增加，重心升高；這都會(huì)引起船舶穩(wěn)性降低。航行中打排壓載水也會(huì)引起船舶重心的變化，向船舶打壓載水會(huì)使船舶重心降低，排壓載水會(huì)使船舶重心升高。

4、自由液面對穩(wěn)性的影響

相當(dāng)于船舶重心升高，使初穩(wěn)性高度減少，穩(wěn)性變差。

5提高船舶穩(wěn)性的措施降低船舶重心，可提高初穩(wěn)性或大傾角穩(wěn)性增加船寬，可提高初穩(wěn)性。加大型深，可提高大傾角穩(wěn)性在液艙內(nèi)設(shè)置縱向艙壁，或使液艙盡可能裝滿或空艙，可減小自由液面的影響。防止船內(nèi)貨物移動(dòng)減小受風(fēng)面，以減少作用在船上的橫傾力矩八、船舶縱傾（一）吃水差的概念及其影響因素1．吃水差的概念

t=dF－dA

當(dāng)船舶首尾吃水相等，即吃水差等于零時(shí)，稱為平吃水(Evenkeel)；艉吃水大于艏吃水時(shí)，稱為艉吃水差(Trimbystern)，也叫艉傾，一般用負(fù)值表示；艏吃水大于艉吃水時(shí)，稱為艏吃水差(Trimbyhead)，也叫艏傾，俗稱拱頭，一般用正值表示。2．吃水差的影響因素

吃水差主要與重心和浮心在船舶縱向的相對位置有關(guān)。

若在裝載后船舶重心縱向位置G0與正浮狀態(tài)的浮心B0縱向位置在同一垂線上，即XG＝XB，則船舶將正浮于水面，此時(shí)艏艉吃水相等，吃水差為零。

若在裝載后船舶重心縱向位置G1與正浮狀態(tài)的浮心縱向位置B0不在同一垂線上，即XG≠XB，則船舶將產(chǎn)生一縱傾力矩，迫使船舶縱傾。

若重心G1在浮心B0船首一側(cè)，則船舶艏傾，若重心G1在浮心B0船尾一側(cè)，則船舶艉傾，如圖所示。（二）漂心

船舶水線面積的幾何中心稱為漂心，通常以符號“F”表示，漂心坐標(biāo)用Xf表示，由于船舶正浮水線面的形狀左右舷對稱，所以橫坐標(biāo)Yf＝0。求漂心坐標(biāo)就是求漂心的縱向坐標(biāo)。而船舶的縱坐標(biāo)與船舶吃水存在一定的函數(shù)關(guān)系，可以通過船舶靜水力曲線圖中查得漂心的縱坐標(biāo)（見圖1-77）。由于水線面在船中前后不對稱，漂心可能位于船中前后，因此漂心坐標(biāo)原點(diǎn)取在船中，中前為正值，中后為負(fù)值。

漂心的主要作用：當(dāng)船舶在小角度傾斜時(shí)，由于水線面積變化不大，所以漂心必在傾斜前后的兩個(gè)水線面的交線上，即等容微傾時(shí)，水線面的傾斜軸過原水線面的漂心。利用這個(gè)條件可以：①計(jì)算船舶在小角度縱傾時(shí)的首尾吃水。②可以用來確定船舶平行沉浮的條件。（三）縱傾力矩與每厘米縱傾力矩

縱傾力矩是指使船舶產(chǎn)生縱傾的外力矩。

每厘米縱傾力矩是指吃水差變化1厘米所需要的縱傾力矩。通常用“MTC”（momenttochangetrimoncentimetre）表示。式中：?——排水量；

GML——縱穩(wěn)性距基線的高度；

BML——穩(wěn)心半徑；

Lbp——船長（垂線間長）。

MTC與排水量成正比，與慣性矩成正比，與穩(wěn)心半徑成正比，與縱穩(wěn)心距基線的高度成正比，與船長成反比。MTC可以通過船舶靜水力曲線圖中查得，也可以計(jì)算獲得。（四）船舶吃水、吃水差的計(jì)算方法1．吃水差計(jì)算原理

MTC為每厘米縱傾力矩（t·m/cm）

xg為船舶重心距船中距離（m），船中前取正，船中后取負(fù)；xb為船舶浮心距船中距離（m），船中前取正，船中后取負(fù)。

由吃水差公式可知，當(dāng)船舶重心在浮心之前，吃水差為正，船舶艏傾；當(dāng)船舶重心在浮心之后，吃水差為負(fù)，船舶艉傾。2．吃水差及艏艉吃水的計(jì)算程序（1）計(jì)算船舶排水量和重心縱坐標(biāo)具體見本節(jié)“四、船舶穩(wěn)性（一）船舶重心與浮心的位置”。（2）根據(jù)裝載排水量查靜水力資料，獲取有關(guān)計(jì)算參數(shù)根據(jù)裝載后的排水量，從靜水力圖表中查得dM、xg、xb、xf、MTC。注意：浮心、漂心在船中前，取“+”，在船中后則取“－”。（3）計(jì)算船舶吃水差t根據(jù)吃水差計(jì)算公式求取在裝載狀態(tài)下的吃水差。（4）計(jì)算船舶艏吃水dF和艉吃水dA

由圖1-91可知，將吃水差t在艏、艉吃水處的分配量δdF、δdA與平均吃水dM疊加，即可求得dF和dA，于是有

九、完整浮力的喪失

船舶在營運(yùn)過程中，偶爾會(huì)因?yàn)槟撤N海損事故使船體破損浸水，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致沉船事故。為了保證船舶的航行安全，一方面在船舶的設(shè)計(jì)和建造中采取有關(guān)措施，使船舶具有一定的儲備浮力；進(jìn)行水密分艙；船體結(jié)構(gòu)及開口的關(guān)閉要有可靠的水密性，使船體本身具有一定的抗沉能力，并在船上配備一定的排水設(shè)備和堵漏器材。另一方面，在船舶航行中，要求全體船員謹(jǐn)慎駕駛，按著規(guī)章制度進(jìn)行操作，必須保持各種防水堵漏設(shè)備的良好狀態(tài)，掌握防水堵漏的基本知識和實(shí)際技能。1．船體三種破損浸水情況（1）艙室頂部水密且位于水線以下，船體破損后整個(gè)艙室內(nèi)充滿水，進(jìn)水量按裝載固體重量處理。這類浸水對船舶的浮態(tài)和穩(wěn)性影響較小；（2）艙室的頂部在水線以上，艙內(nèi)水與舷外水不相通，水未充滿整個(gè)艙室，浸水的計(jì)算可作為裝載液體重量計(jì)算；（3）艙室的頂部在水線以上，舷內(nèi)水與舷外水相通，浸水計(jì)算需要進(jìn)行逐次近似計(jì)算，對船舶的危害最大。2．計(jì)算抗沉性的兩種基本方法

船舶破艙浸水后，如浸水量不超過排水量的10~15%，則可以應(yīng)用初穩(wěn)性公式來計(jì)算船艙浸水后的浮態(tài)和穩(wěn)性，誤差較小。（1）增加重量法

把破艙后進(jìn)入船體內(nèi)部的水看成是增加的液體重量，相當(dāng)于船舶承載的貨物，此法簡單直觀。（2）損失浮力法（固定排水量法）

把破艙后的浸水區(qū)域看成是不屬于船的，即該部分的浮力已經(jīng)損失，損失的浮力借增加吃水來補(bǔ)償。這樣，對于整個(gè)船舶來說，其排水量不變。因此損失浮力法又稱為固定排水量法。3．船舶抗沉性的基本概念

船舶抗沉性，是指船艙破損浸水后船舶仍能保持一定的浮性和穩(wěn)性的性能。(1)船舶分艙

抗沉性主要是通過船舶分艙來實(shí)現(xiàn)的通過設(shè)置水密橫艙壁，將船體分隔成許多水密艙室水密艙室越多，抗沉性越好。

(2)分艙載重線一般以滿載水線作為分艙載重線分艙載重線越低，船舶的儲備浮力越大，分艙可越少(3)滲透率μ某一艙室或處所在安全限界線以下的理論體積能被水浸占的百分比，稱為該艙室或處所的滲透率μ。滲透率越大，允許兩個(gè)水密橫艙壁之間的距離越小限界線--艙壁甲板上表面以下至少76mm處(4)可浸長度和可浸長度曲線沿著船長方向以某一點(diǎn)為中心的艙，在規(guī)定的分艙載重線和滲透率的情況下破艙浸水后，船舶下沉和縱傾后的最終平衡水線剛好與安全限界線相切，則該艙的長度稱為以點(diǎn)為中心的可浸長度。可浸長度曲線船中部的船艙可浸長度稍長。(平行下沉）船中前后艙室可浸長度稍短（因出現(xiàn)縱傾）艏艉部的艙室可浸長度可以長一些（因船體形狀瘦削）。(5)許可艙長與分艙因數(shù)F考慮到船長和船舶業(yè)務(wù)性質(zhì)對抗沉性的不同要求，用一個(gè)參數(shù)表示，稱為分艙因數(shù)F。

考慮到船長和船舶業(yè)務(wù)性質(zhì)對抗沉性要求時(shí)所允許的實(shí)際艙長，稱為許可艙長。

=F*Lf3(1)當(dāng)0.5<

F≤1.0時(shí)，為一艙制船舶。(2)當(dāng)0.33<F≤0.5時(shí)，為二艙制船舶。(3)當(dāng)0.25<F≤0.33時(shí)，為三艙制船舶。（二）船舶損害控制1．船體結(jié)構(gòu)上開口的關(guān)閉裝置的設(shè)置要求（1）水密艙壁上開口的關(guān)閉裝置①在防撞艙壁上不準(zhǔn)設(shè)門、人孔或出入口。一般僅可通過一根管子，且管子上裝有在艙壁甲板以上可以操作的截止閥，其閥體是裝在艏尖艙內(nèi)側(cè)的艙壁上，以便艏尖艙破損時(shí)可以將它關(guān)閉。④從機(jī)艙通往軸隧的水密艙壁上的水密門，一般要求裝設(shè)二級水密門。圖1-85軸隧（2）限界線以下船殼板上開口的關(guān)閉裝置①在限界線以下船殼外板上的舷窗，都是采用水密性和抗風(fēng)浪的圓形窗（重型舷窗），并設(shè)有內(nèi)側(cè)鉸鏈?zhǔn)斤L(fēng)暴窗蓋。根據(jù)它距載重水線的高度不同，有不同的關(guān)閉要求。2．船艙浸水后對船舶抗沉能力的分析

首先應(yīng)通過船上的資料了解船舶在設(shè)計(jì)時(shí)是否滿足抗沉性的要求。對于有抗沉性要求的船，都是在規(guī)定的分艙載重線和滲透率的情況下，滿足一艙、二艙或三艙浸水船舶不沉。若破艙浸水時(shí)的載重水線低于分艙載重線，滲透率也小于規(guī)定的滲透率值時(shí)，則船艙浸水最終平衡之后還會(huì)有一定的儲備浮力。若滲透率大于分艙時(shí)規(guī)定的滲透率值，而載重水線達(dá)到分艙載重線處，則船艙浸水之后若不及時(shí)堵漏、排水，船有可能沉沒。（1）艙底水泵的排水量估算式中：——每臺艙底泵的排水量（m3/h）；

——艙底水總管的內(nèi)徑（mm）。（2）船艙破損的浸水量估算式中：——破洞每秒鐘浸水量（m3/s）；

——破洞面積（m2）；

——流量系數(shù)，破洞面積較小或破洞中心距水面較近時(shí)，取μ=0．6；

——重力加速度，以9．81m/s2；

——破洞中心在水線以下的深度。3、船舶堵漏器材及其使用方法(1)堵漏毯1-堵漏毯；2-導(dǎo)向滑車；3-頂索；4-底索；5-前張索；6-后張索

(2)堵漏板

1-吊索；2-鐵板；3-橡皮墊；4-拉索

(2)堵漏板１-