穩心

穩心，是指船舶浮心曲線的曲率中心。按船舶縱、橫傾斜狀態不同，可分為縱穩心和橫穩心，如無特別說明一般系指橫穩心(或稱初穩心），即船舶在正浮狀態作小角度橫傾時，浮心移動軌跡近似於一段圓弧的圓心。穩心垂向位置是決定船舶穩性的關鍵，故穩心的研究對船舶安全具有重要意義。

對於航行在大洋中的船舶來說，希望看到的是重心比穩心低。所以在設計時，重心要低，穩心要高。當然穩心太高也不好，因為太高時，船舶搖擺周期會縮短，讓在船舶上的人員乘坐很不舒服，所以在設計階段要合理考慮綜合因素。

基本介紹

• 中文名：穩心
• 外文名：Metacenter 
• 釋義：兩條浮力作用線的交點
• 設計：使重心比穩心低
• 一級學科：船舶工程
• 二級學科：船舶術語

基本概念

船受外力作用（如風浪）而傾斜，當外力消失後能回復到原位置的能力叫做船舶穩性。船在正浮時和微傾後兩位置的浮力作用線交點稱“穩心”。穩心M與船的重心G的距離稱“穩性高度”。通常穩性和穩心是指船橫向傾斜的穩牲和穩心。船的穩性高度大者，當傾斜小角度時恢復原位置的能力也大，所以可用穩性高度衡量船的穩性。如穩心在重心以下，穩性高度為負值，船略傾斜後不能回至原位置，稱“不穩定”。當傾斜角度大時，船的復原能力還與船型和乾舷大小有關，不全取決於正浮時的穩性高度。

穩心及穩心半徑

當船舶發生等體積傾斜時，船舶的浮心即水下體積的形心就要發生移動。大家知道，對應於每一傾斜位置都有相應的浮心位置。若當船舶保持其排水量不變而發生橫傾和縱傾時，其所有浮心位置的軌跡稱為浮心曲線。

圖1

設船舶橫傾dθ角(圖1)，水線由原來正浮的WL改變為W₁L₁，浮心位置從原來的C點移到C₁點。從C₁點作浮力作用線與船的中線相交於M點，M點稱為橫穩心。所以橫穩心可以定義為：船正浮時的浮力作用線與船橫傾一很小角度時的浮力作用線的交點。

浮心與穩心之間的距離CM稱為橫穩心半徑，用 r 表示。

以上所述為船舶橫傾時的情況。至於縱傾時的情況(圖2)，船傾斜後浮心由C移至C'，其縱傾角為ψ，船傾斜後的浮力作用線與正浮時的浮力作用線的交點M₂稱為縱穩心。浮心C至縱穩心M₂間的距離CM₂稱為縱穩心半徑，用R表示。

在研究初穩性問題時，假設橫穩心M點(及縱穩心M₂點)的位置不變。也就是說，在小傾角的範圍內浮心曲線是由半徑r(或R)所畫出的一段圓弧。在一定排水量情況下橫穩心半徑r及縱穩心半徑R的數值保持不變。 · ．

圖2

有了上述的假定後，就可使所得的結論簡化，但在一般小角度(10°~15°)傾斜範圍內，仍不失其實際套用的可能性，而且能夠簡單的解決許多有關初穩性的實際問題。

穩心高度

（見圖3）船舶的穩心M到基線的距離KM稱為穩心高度或穩心距基線高度(height of metacenter above base line)。易見，在小傾角情況下穩心高度KM與浮心高度KB及穩心半徑間存在下列關係，

穩心高度的求取

若船舶正浮，則KB和B₀M均只與排水量有關，所以KM僅與排水量有關。以平均吃水為引數在靜水力參數表上可查得KM值。

圖3

對於一般貨船，KM在吃水較小時數值較大；其後隨吃水的增加而迅速減小，這是因為排水體積的增加速度遠大於水線面面積慣矩的增加速度；當船舶吃水在半載吃水附近時KM減小比較緩慢，這是因為排水體積瞬口水線面面積慣矩厶的增加速度相近；當船舶吃水在半載吃水後進一步增加時KM則有所增加，這是因為排水體積的增加速度略小於水線面面積慣矩的增加速度。在進行比較粗略的計算時，可認為KM在半載吃水以後取固定值。

對於一般的萬噸級船舶來說，空船正浮時的KM可達15m，但隨排水量的增加而銳減；當排水量為滿載值的一半左右時，KM為10m左右；其後隨排水量的進一步增加KM緩慢減小；當排水量達到滿載值的3/4左右時，KM達到最低值，約為8.5m左右；其後，隨排水量的增大KM略有增大，在滿載排水量時KM約為9m左右。

如果船舶不處於正浮狀態，則影響KM的因素就比較多了，如船舶的縱傾、橫傾、水線面面積形狀和大小等。

在某一排水量下，船舶發生小傾角(10°~15°以內)橫傾時，KM的改變數很小而可忽略。當船舶發生較大角度(10°~15°以上)的橫傾時，各相鄰浮力作用線的交點已不能認為相交於同一點。相應於浮心的移動，穩心也發生移動，甚至已不在初始浮力作用線上。上述定義下的KM失去實際意義，因而必須用橫穩性力臂的大小來說明船舶的穩性。