番外篇——关于稳性
今天科普一下船舶稳性,总是有人不相信猪母的内倾船体对船舶性能的不良影响

,甚至还有鼓吹内倾船体的优越性的,真是冥煮的设计啥都好啊……

1、稳心
稳性是船舶在外力作用下发生倾斜后,在外力消失后能回复到正浮状态的能力,是非常重要的性能。
稳性可分为横稳性、纵稳性、初稳性(小倾角稳性)、大倾角稳性、静稳性、动稳性、完整稳性、破舱稳性等等,在船舶设计时都需要严密计算,这里就最简单的小倾角静横稳性进行定性分析。
稳性取决于重力和浮力的位置关系。船舶正浮状态下,船舶重力G与浮力F大小相等、方向相反、且在同一条铅垂线上。浮力作用中心——浮心即为船舶排水体积的几何中心。
图:正浮状态受力(通常重心都比浮心高

)

当船舶受外力横倾时,重心位置和重力的大小方向不变,浮力的大小和方向也不变,唯一变的是浮心位置,因为排水形状变了,排水体积的几何中心就向倾斜的一侧偏移,这样重力与浮力形成力矩使船舶回复正浮状态。
这个力矩叫做复原力矩,正浮状态和倾斜状态浮力作用线的交点叫做横稳心M。
图:倾斜状态受力

只有横稳心在重心之上,船舶才能回复正浮;如果稳心低于重心,船舶将倾覆;如果横稳心恰好和重心重合,船舶将保持倾斜状态。
横稳心在小角度横倾时位置变化很小,计算中可作为一个定点;横稳心与重心的距离叫初稳性高度GM,数值越大,复原力矩越大,回复速度越快;

但复原力矩也不是越大越好,过大的力矩会使船舶摇晃剧烈,对结构、设备、人员都有不利影响。

插句题外话,因为船舶的纵稳心都非常高,所以纵向复原力矩都很大,所以船舶艏艉都较瘦,不光为减少阻力,也是减少艏艉部排水量从而限制纵稳心高度。