一、船舶稳性的基本概念
船舶稳性是指船舶在受到外力（如风浪、货物移动等）作用而偏离原平衡位置时，具有自动恢复到原来平衡位置的能力。它是船舶安全航行的核心性能之一，直接关系到船舶、船员及货物的安全。
船舶稳性的本质是重力与浮力的平衡关系。船舶漂浮时，重力（G）与浮力（B）大小相等、方向相反，且作用在同一条垂直线上（即重心G与浮心B在同一铅垂线上），此时船舶处于平衡状态。当船舶受外力倾斜时，浮心位置会发生变化，重力与浮力形成力偶，若该力偶促使船舶回到原平衡位置，则船舶具备稳性。
二、船舶稳性的分类
（一）按倾斜方向分类
- 横稳性：船舶绕纵向轴（首尾方向）倾斜时的稳性，是船舶稳性中最受关注的类型，因为横向倾斜更易导致船舶倾覆。
- 纵稳性：船舶绕横向轴（左右方向）倾斜时的稳性，纵向倾斜通常倾斜角度较小，且船舶纵向稳性一般较强。
（二）按倾斜角度大小分类
- 初稳性（小倾角稳性）：指船舶倾斜角度小于10°~15°（通常以甲板边缘入水为界）时的稳性。此时船舶稳性可用初稳性高度（GM）衡量，计算相对简单，是船舶日常营运中重点监控的指标。
- 大倾角稳性：指船舶倾斜角度大于10°~15°时的稳性。此时船舶浮心、重心位置变化复杂，需通过稳性曲线分析，主要用于评估船舶在极端情况下（如遭遇强风暴）的抗倾覆能力。
（三）按外力性质分类
- 静稳性：船舶在静载荷（如货物缓慢移动、旅客集中站立等）作用下倾斜时的稳性，外力逐渐施加，倾斜过程缓慢。
- 动稳性：船舶在动载荷（如波浪冲击力、阵风等）作用下倾斜时的稳性，外力瞬间施加，倾斜过程迅速，需考虑惯性力的影响。
三、船舶稳性的主要影响因素
（一）重心位置（G）
重心位置的高低和前后左右分布直接影响稳性。重心越低，船舶稳性越好；重心过高，会导致初稳性高度减小，甚至出现负稳性，使船舶易发生倾覆。货物装载不当（如重心偏移、超载等）是导致重心位置异常的主要原因。
（二）浮心位置（B）
浮心是船舶所受浮力的合力作用点，其位置随船舶吃水和倾斜角度变化。船舶倾斜时，浮心向倾斜一侧移动，形成恢复力矩。船体形状（如船宽、型深、水下体积分布等）决定了浮心位置的变化规律，进而影响稳性。
（三）初稳性高度（GM）
GM是指重心（G）与稳心（M，船舶倾斜时浮力作用线与船体中线的交点）之间的垂直距离，是衡量初稳性的关键指标。GM值越大，初稳性越强，但过大的GM会导致船舶摇摆剧烈，影响舒适性和货物安全；GM值过小或为负值，则船舶稳性不足，易发生倾斜甚至倾覆。
（四）自由液面影响
船舶舱柜（如油舱、水舱、货舱等）内存在未装满的液体时，液体随船舶倾斜而流动，导致液体重心偏移，相当于船舶整体重心向倾斜一侧移动，降低船舶稳性，这种现象称为自由液面效应。自由液面越大（如大型舱柜部分装载），对稳性的不利影响越显著。
（五）排水量
排水量是船舶总重量的体现，排水量变化会影响船舶吃水和浮心位置。一般来说，排水量越大，船舶储备浮力越大，稳性相对较好，但需结合重心位置综合判断。
四、典型船舶空载与满载的稳性参数
不同类型船舶因用途、结构差异，稳性参数范围差异较大，以下为常见船舶的典型稳性值（初稳性高度GM为主）：
（一）杂货船（载重5000-20000吨）
- 空载状态：GM值通常为0.5-1.0米。空载时船体吃水浅，重心偏高，需通过压载水调整，避免GM值过低（低于0.3米易出现摇摆失控）。
- 满载状态：GM值通常为0.8-1.5米。货物装载后重心降低，稳性提升，但若重货集中上层，可能导致GM值降至0.6米以下，需重新分配货物。
（二）集装箱船（万箱级）
- 空载状态：GM值需控制在0.6-1.2米。因甲板上无集装箱，船体较高，需大量压载水（约满载排水量的30%）降低重心，防止侧倾。
- 满载状态：GM值通常为1.0-2.0米。集装箱堆叠较低（底层重箱、上层轻箱），重心控制严格，若甲板堆箱超过6层，需确保GM不低于0.8米。
（三）油船（VLCC，30万吨级）
- 空载状态：GM值约0.8-1.5米。大型油舱需部分压载（采用“平吃水”压载法），避免自由液面过大，GM值低于0.6米时禁止离港。
- 满载状态：GM值约1.2-2.5米。货油装载至90%舱容，液面稳定，重心低且居中，稳性较强，但需警惕满载时船宽方向浮力分布不均导致的横倾。
（四）散货船（10-20万吨级）
- 空载状态：GM值约0.4-0.8米。船体宽大，空载时易因重心偏高导致GM偏低，需通过底舱压载将GM提升至0.5米以上。
- 满载状态：GM值约1.0-1.8米。煤炭、矿石等重货装载于底层，重心低，稳性良好，但需避免货物“移动”（如矿砂液化）导致GM骤降。
（五）客船（500-2000客位）
- 空载状态：GM值约0.3-0.8米。上层建筑高大，空载重心极高，需通过压载将GM控制在0.5米以上，同时限制最大横倾角（不超过10°）。
- 满载状态：GM值约0.6-1.2米。旅客和行李分布均匀时稳性最佳，若旅客集中一侧，需确保附加倾斜角不超过5°，GM值不低于0.4米。
（六）滚装船（汽车运输船）
- 空载状态：GM值约0.5-1.0米。甲板空旷，重心偏高，需通过两侧压载舱对称注水，避免GM低于0.4米。
- 满载状态：GM值约0.8-1.6米。车辆集中底层，重心较低，但需注意车辆固定不良导致的重心偏移，使GM值下降不超过0.2米。
五、船舶稳性的衡量指标
（一）初稳性高度（GM）
GM是初稳性的核心指标，计算公式为：GM = KM - KG（其中KM为稳心半径，即稳心到基线的距离；KG为重心到基线的距离）。正常营运的船舶，GM需保持在规定范围内（通常干货船GM不小于0.15米，客船要求更高）。GM为正值时，船舶具有初稳性；GM为零时，船舶处于随遇平衡状态；GM为负值时，船舶无初稳性，会继续倾斜直至倾覆。
（二）稳性曲线（GZ曲线）
稳性曲线是表示船舶倾斜角度（φ）与复原力臂（GZ）关系的曲线，用于分析大倾角稳性。主要特征包括：
- 最大复原力臂：曲线最高点对应的GZ值，杂货船满载时通常为1.5-2.5米（对应倾角25°-35°），客船因上层建筑限制，约为1.0-1.8米（对应倾角15°-25°）。
- 稳性消失角：杂货船满载时约为50°-70°，空载时降至40°-55°；客船因重心高，稳性消失角较小，通常为30°-50°。
（三）动稳性指标
动稳性用复原力矩所做的功衡量，国际规范要求船舶在横摇15°时的动稳性值不低于0.05米·弧度，满载状态下需达到0.1-0.3米·弧度，以抵抗波浪冲击产生的动态力矩。
六、船舶稳性的调整与控制
（一）货物装载调整
- 合理分配货物：避免货物集中在某一区域，确保船舶重心在规定范围内，减少横向和纵向偏移。
- 控制货物重心高度：尽量将重货装在下层舱，轻货装在上层，降低船舶整体重心。
- 禁止超载：超载会导致船舶吃水增加，储备浮力减小，稳性降低，同时可能损坏船体结构。
（二）压载水管理
- 空载压载策略：杂货船空载时压载量约为满载排水量的20%-30%，集装箱船需达30%-40%，确保吃水差控制在-0.5至+0.5米（首倾/尾倾），GM值达标。
- 满载压载控制：仅保留必要压载（如调节纵倾），液体舱柜尽量装满或排空，减少自由液面影响。
（三）自由液面控制
- 舱柜操作规范：燃油舱、淡水舱尽量单舱使用，用完一舱再换另一舱；压载舱需对称注水/排水，避免单侧液面差超过1米。
- 结构优化：大型油船设置纵向舱壁（如双壳结构），将单个舱柜分隔为多个小舱，降低自由液面系数（通常控制在0.05以下）。
七、船舶稳性的规范要求
国际海事组织（IMO）对船舶稳性的强制要求包括：
- 所有船舶初稳性高度GM在各种装载状态下不小于0.15米（国际载重线公约规定）。
- 客船在满载状态下，稳性消失角不小于55°，最大复原力臂对应的倾角不小于30°。
- 油船、散货船需满足“完整稳性代码”，空载时经压载调整后，GM值不低于0.3米。
- 船舶遭遇横风（风速26.8米/秒，约10级风）时，横倾角不超过16°，且稳性曲线在该倾角处的GZ值不小于0.2米。
船舶稳性是动态管理过程，需根据装载状态、航区条件实时调整，船员需通过稳性计算软件定期核算，确保各项指标符合规范，从根本上避免倾覆风险。
