这是一个非常经典且重要的船舶稳性问题。船舶重心高于吃水线，意味着船舶处于非常危险甚至极不稳定的“初始负稳性”状态。
下面我将从几个方面详细解释这个概念：
（图片来源网络，侵删）
基本概念解析
我们需要明确几个关键术语：
- 吃水: 船舶在水面以下的深度，吃水线是水面与船体相交的线,代表了船舶的载重状态。
- 重心: 船舶所有重力的合力作用点，它代表了船舶质量的“平均位置”。
- 稳心: 这是一个关键点，当船舶倾斜一个微小角度时，其浮力作用线会与船舶中心线相交于一个新的点，这个点就是稳心。
- 稳心高度: 这是衡量船舶稳性的最核心、最重要的参数，它是指重心到稳心的垂直距离。
为什么“重心高于吃水”是危险的？
“重心高于吃水”这个描述本身可能不够精确，因为它没有和稳心比较，但我们可以推断出，在这种情况下，稳心高度几乎肯定是负的，或者极小。
让我们来看两种情况：
重心位于稳心之上（负稳性 GM）
这是最危险的情况，也是“重心高于吃水”最可能指向的状态。
（图片来源网络，侵删）
- 现象： 当船舶受到外力（如风浪）发生倾斜时，船舶自身的重力会加剧倾斜,而不是抵抗倾斜。
- 原理：
- 船舶向右倾斜。
- 浮力作用点向右移动，产生一个试图将船扶正的力矩（扶正力矩）。
- 由于重心高于稳心，重力的作用点产生的力矩是一个倾覆力矩,它会推着船继续向右倾斜。
- 这两个力矩方向相反，但倾覆力矩更大，导致船舶倾斜越来越大,最终倾覆。
当重心高于稳心时，船舶就像一个不倒翁被倒过来放，任何微小的扰动都会导致其彻底翻倒,这是绝对不允许的。
重心位于稳心之下，但位置非常高（极小的正稳性 GM）
即使重心低于稳心，但如果它离吃水线非常近,意味着稳心高度GM值非常小。
- 现象： 船舶可能勉强能扶正，但过程非常剧烈、摇晃剧烈，就像一个“软木塞”在水里一样。
- 问题：
- 初稳性差： 抗倾斜能力极弱,稍有风浪就会产生很大的横摇角。
- 横摇周期短且剧烈： 船舶会像陀螺一样快速地左右摇摆，非常不舒服，容易导致货物移位、设备损坏,甚至人员在船上受伤。
- 大倾角稳性差： 如果倾斜角度稍大，船舶可能迅速从“扶正”状态转变为“倾覆”状态，因为一旦重心超过新的浮力作用线,就会产生倾覆力矩。
即使船舶没有立即倾覆，极小的稳心高度也意味着其稳性极差,无法安全航行。
为什么会出现这种情况？
导致船舶重心异常升高的原因通常是：
- 货物积载不当：
- 将重货物（如钢材、设备）装在甲板或上层建筑的高处。
- 轻质货物（如空集装箱、棉花）装在货舱底部,导致重心上移。
- 货物没有绑扎固定好,在航行中移位到高处。
- 燃油、淡水消耗不当：
消耗了底部的舱柜（如双层底燃油舱），而没有及时从高处舱柜（如边舱、顶舱）抽油,导致重心上升。
- 自由液面效应：
船上的液体舱（如燃油舱、压载水舱、淡水舱）没有装满，液体可以自由晃动，液体的晃动相当于将整个船舶的重心临时性地、动态地升高，这会显著降低船舶的有效稳性高度,这是航行中一个持续存在的危险因素。
- 设计或改装问题：
- 船舶在设计时本身就存在稳性缺陷。
- 船舶进行重大改装（如加高上层建筑）后,没有重新计算和校核稳性。
如何避免和纠正？
为了确保船舶安全，国际海事组织和各国船级社都对船舶的稳性有严格的规定，核心就是确保稳心高度GM值在安全的范围内。
- 合理配载：
- 重货打底，轻货在上： 将密度大、重量大的货物尽可能装在底部的货舱。
- 降低重心： 在设计和建造时，将发动机、压载水舱等重物布置在最低位置。
- 管理液体载荷：
- 尽量装满或排空： 对于液体舱，尽量保持满舱或空舱,以减少自由液面效应。
- 合理使用压载水： 通过调整不同压载舱的水量来控制和降低船舶重心。
- 航行中的监控：
- 保持GM值： 船员必须了解船舶在不同装载情况下的GM值，并确保其在安全范围（通常为0.15米至1米以上，具体取决于船舶类型和规范）。
- 货物绑扎： 确保所有货物，尤其是甲板货，都得到了有效绑扎,防止移位。
- 使用现代技术：
船舶装载计算机可以帮助船长快速计算不同装载方案下的稳性数据,确保配载方案安全。
“船舶重心高于吃水”是一个强烈的危险信号，它直接指向船舶稳性的严重缺失。 无论是导致“负稳性”而直接倾覆，还是导致“极小正稳性”而剧烈摇晃，这都是船舶航行中必须绝对避免的状态，现代船舶工程和航运管理的核心任务之一，就是通过各种手段确保船舶的重心始终低于稳心，并保持足够的安全距离，从而保障船舶、货物和人员的安全。
