战舰在成为战舰前，她首先是一条船。在能漂浮与航行后，才能作战
免责声明：本帖内容为面向入门爱好者的、简单的对稳性、适航性等词语及其影响因素的介绍，内容取自盛振邦、刘应中主编的《船舶原理》（2003年版）。鉴于楼主并非船舶海洋类专业的学生，知识水平有限，仅供参考
——稳性与GM
实际上，浮性、稳性与抗沉性三者相互关联，但稳性在更多的场合被提到，因此着重介绍稳性。
浮性——船舶在一定装载情况下浮于一定水平位置而不致沉没的能力
稳性——在外力作用下船舶发生倾斜而不致倾覆，当外力的作用消失后仍能回复到原来平衡位置的能力
抗沉性——当船体破损、海水进入舱室时，船舶仍能保持一定的浮性和稳性而不致沉没或倾覆的能力，即船舶在破损以后的浮性和稳性
稳性可根据船舶的倾斜幅度大小，细分为初稳性与大倾角稳性。由于船舶多为细长型，因此主要介绍横倾（即向左舷或者右舷倾斜）时的稳性；由于涉及初稳性的讨论更多，因此着重介绍初稳性。
研究稳性的重要参考就是上图中的回复力矩GZ。在不同横倾角度下GZ随倾斜角变化而连续变化，形成一条曲线称GZ曲线。通常的GZ曲线在船舶没有倾斜的正浮状态时为0，在横倾较小或者海水尚未漫过船体上甲板时随倾斜角增大而增大；但一旦海水接近并漫过上甲板，此时GZ就有可能到达最大值并迅速下降，而降至0点后船舶将发生无可挽回的倾覆
但考虑到绘制并取得GZ曲线的困难性与实际主要研究的对象（初稳性），因此通常使用GM做替代。M，稳心，即船舶小角度横倾(ø≤10~15°)时浮力作用线与船舶中线的交点；GM，即初稳性高/横稳性高，指的是稳心M与重心G的“距离”，M在G的上方为正值。也就是说，GZ的力臂=GM*Sin(横倾角ø)。同样的，当倾斜后GM小于0，即稳心低于重心时，船舶多将发生倾覆。
因为船体的大小差异会导致GM的改变，因此GM只适用于在排水量接近的船体间衡量初稳性。下图给出部分常见的船只GM参考：
但是，由于各船体设计不同，即使是战列舰，GM差异也很大：利托里奥级的GM在45kt排水量时仅为1.6m，而俾斯麦得益于扁宽的横剖面，在排水量为52kt时GM高达4m。而其它常见新锐舰，包括大和，基本分散于2~3m的区间内。
通常而言，能够提升重心或者降低稳心的手段，如在高位放置火炮与装甲、采用更小的舰宽，会减小GM；而提升稳心或降低重心的手段，如采用更大的舰宽，可以提升GM。作为初稳性的参考，GM明显偏小的舰船有可能更容易倾覆；更高的GM固然可以使战舰抵抗倾斜的能力更强，但会导致横摇周期缩短，有可能产生高频率晃动而导致火炮难以稳定、舰员晕船等问题。因此，GM并不是越高越好；当然，GM与横摇周期的关联同样也是非线性的。相应的，由于舰艇长度一般远大于宽度（典型反例诺夫哥罗德），因此舰艇的纵摇周期远短于横摇周期，这是战舰绝大部分情况下都不会正前/后向开火的原因之一。
大角度稳性所对应的场景多为战舰严重受损或者极端恶劣天气，提升大角度稳性的方法多为抬升水密甲板/干舷的高度。另外，上层建筑，例如约克城、埃塞克斯级的机库等，由于水密性与结构强度等原因，在大部分讨论场景下通常并不计入浮力的计算。（机库问题请参考https://tieba.baidu.com/p/8725901300）
战舰抗沉性往往依赖其水密舱的划分，细密的分舱往往能够提升抗沉性与抗损性，但有可能限制单个设备体型的增长或者增加空间需求。如，设锅炉两侧需要1.5m宽的检修维护空间，如果二锅炉并列放于同一大舱内则需要三条共4.5m宽的检修空间，但若分割为两舱则需要四条共6m宽。争论主要集中在中央纵壁上，尤其是针对轻型舰艇时：中央纵壁往往能够阻隔一侧进水向另一侧蔓延，减少进水总重量，但同时会导致战舰重心偏移，而取消中央纵壁往往能够使进水“均摊”到两侧。
——适航性
耐波性，或称适航性，指船舶在风浪海况下航行时的运动性能，主要研究船舶的横摇、纵摇及升沉（垂荡）等习惯上统称为摇摆的运动。防止船舶在波浪中发生过大的运动，保证船舶安全和维持其使用功能不受损害，是衡量适航性好坏的最终标准。
通常讨论时涉及的耐波性指标主要有三点：船体的绝对运动幅值、横摇运动周期、绝对加速度。
——船体的绝对运动幅值一般包括横摇角、纵摇角、垂荡、甲板上某点的垂直位移和船底某点的垂直位移。横摇角、纵摇角和垂荡与船员的舒适性、各种仪器设备能否正常运行有关，横摇角过大直接影响船舶的安全。如舰载机起降时与船舶在浅水区域航行时，要求甲板/舰底的摇晃幅度不得过大，以免“摔机”或者舰底触碰河床/海底。
——横摇运动周期限制主要是为了避免船舶与常遭遇的波浪发生横摇谐摇而引发倾覆。
——绝对加速度指标主要包括垂向加速度和晕船率。垂向加速度的大小与垂向惯性力成正比，过大的惯性力有可能损伤设备、降低系统的效能、影响飞机起降。晕船主要取决于运动加速度和运动周期，随着垂向加速度的增加，晕船率显著增加。
如图中的“潜水航母”所示，在恶劣海况下，适航性优秀与否会极大影响战舰的作战能力。北角海战中约克公爵号就顶着七级海况与暴风雨夹雪，以27节的速度击沉了沙恩霍斯特号
影响适航性的因素主要分为两大部分，船舶主要尺度与船舶形状。船舶主要尺度包括：船长、宽、高、GM、船型系数、干舷与舷弧；船舶形状包括：船舶型线、静稳性曲线（GZ曲线）、球鼻艏。
——船长主要影响纵摇和垂荡。在规则波中，当船长与波长之比，即L/λ≈1时，波浪的扰动力最大，纵摇和垂荡十分激烈。当L/λ>1.3时，无论是否发生谐摇，纵摇和垂荡都不会很大。相应的，在不规则波中，船越长，谱密度曲线的主成分波区间越狭窄，摇荡越难达到临界区域，因此增加船长对纵摇和垂荡都是有利的。船长较小的船难免发生较大的纵摇和垂荡。
——船宽主要影响稳性和横摇。一般来说，船宽减小，使初稳性下降而对横摇（周期）有利，船体的砰击也有改善。但船宽对横摇固有周期的影响不及重心高度敏感，因多方面考虑，很少用单独改变船宽的方法来改进船舶的横摇性能。
——吃水方面，随着吃水的增加，波浪对横摇的扰动力矩略为下降，横摇趋于缓和。从船舶砰击的角度来看，深吃水能够减少砰击的频率和砰击的强度。在设计中，最好使船舶在各种航行状态下都能使吃水对船长之比大于0.045。
GM是船舶安全的重要衡准，同时也是横摇的重要参数。GM影响横摇固有周期，减小GM时，横摇固有周期T增加，横摇缓和。改变GM最有效的方法是改变重心位置。对于因重心过低而使T过小的船，在设计中可以采取一些措施加以改善。例如加高双层底的高度等。但如果GM过小，不仅降低了船的抗风能力，而且在顺浪中，当波峰位于船中时，有可能丧失稳性而倾覆。
方形系数增加，通常横摇阻尼随之增加，而对纵摇和垂荡不利，失速和砰击增加。在设计中，方形系数主要由快速性和排水量的要求选取。横摇阻尼随船中站面系数增加而增加，为了改善横摇性能，通常保持方形系数不变，采用较大的船中站面系数，适当减小棱形系数，这样对快速性略有好处。水线面系数增加能减小波浪对横摇的扰动力矩，横摇有所改进，同时纵摇和垂荡也略有改进。减小棱形系数能减小砰击压力和失速，某些试验表明，在棱形系数>0.75时，船在风浪中失速是严重的。
富裕的干舷和舷弧能显著地改善上浪和溅浪。迫使驾驶者减速的原因往往是砰击和上浪，航速越高，船兴波中艏波的第一个波峰越高，其位置越往后移。因此要求艏部干舷更高些，并在较大范围内维持高干舷。舷弧可以增加艏艉的储备浮力，对改善纵摇、垂荡和上浪是有利的。增加干舷和舷弧，使上层建筑增高，从而导致重心的提高，使初稳性下降，同时大倾角稳性得到改善，但增加了船舶受风面积。
船舶型线与快速性、耐波性、稳性、操纵性、布置、容积及施工工艺都有密切关系，在设计中须权衡轻重，分清主次。
——对船长超过150m，排水量超过20kt的大型舰而言，她们在纵向对浪时处于亚临界区域，纵向运动较小，横剖面的选择以静水中的快速性为主。
——对于船长120~150m，排水量介于10~20kt之间的中型船舶，她们在纵向对浪时处在临界区域或接近临界区域的机会较多，容易上浪与受砰击。目前选用舰艏型线有两种趋势：一是以西欧为代表的采用中V形前体剖面，前倾艏柱，并切去前踵，这种形状使纵摇和垂荡都得到改善。另一类是以美国为代表的采用U形前体剖面，艏端呈球形，艏部船体结构加强，这类形状的船舶具有良好的静水阻力性能。
——小型船多采用V形前体剖面，切去前踵，艏柱显著前倾，满载水线以上的水线较丰满，甲板处略为外飘。艏部下沉时，排水体积逐渐加大，可以减小纵摇幅值，使水沫向外飞溅，减小艏部甲板上浪。
——船舶中站面的形状主要影响横摇性能。舭部越尖，横摇阻尼越大，横摇幅值可望减小。
——舰艏形状对纵向运动有较大的影响。为了改善耐波性，通常采用前倾艏柱、切去前踵、艏部水线平直、水线以上适度外飘。但是，外飘容易引起波浪局部冲击，溅浪现象严重。
——水线面形状瘦削有助于减小纵摇和垂荡。漂心位于重心之前可改善顶浪中的性能，船头不容易钻入浪中。
上图为胡德号的后/前视型线图，可以看出较为丰满的中站面、艏艉舷弧、舰艏较为明显的外飘、舰艏水下大致呈U型与一个非前凸的球鼻艏。
具有适当GM的S形GZ曲线对横摇有利。在横摇幅值比较小时，因为它具有较小的GM而使横摇和缓，而横摇进一步加剧时则可提供足够的力矩保证不发生倾覆。球鼻艏对减小静水阻力是相当成功的，但是在风浪中的性能并没有显示出优越性。
还有些其它因素。经验表明，在同一初稳性高的情况下，重心离浮心越近，横摇幅值越小。在设计中最好压低重心、升高浮心，缩小两者的距离。对于方形系数较小的船可以采用V形剖面以提高浮心。增加纵向惯性矩对纵摇和船体受力都是不利的，为此应尽量把重量集中到中部，首先使用两端和两侧的燃料与淡水。重量集中对减缓船舶砰击也有好处。
从船舶主要尺度而言，上述因素互相影响、牵一发而动全身，有些影响显著有些影响较小，有些甚至是互相矛盾的。此外，针对不同的具体条件，相同的措施可能导致完全相反的结果。因此，具体分析、做好权衡、区分好主次非常重要。但总的来说，更大的舰船往往适航性更佳。
作为经典反例，南达科他级干舷较低，舰艉水下肥胖而舰艏较为尖细，容易导致艏倾与上浪；而其舰艏水下横剖面大致呈U型且不具备大外飘，因此舰艏纵摇幅度较大，进一步恶化了适航性。北卡罗莱纳级、衣阿华级与中途岛级都或多或少的存在上述问题。
上图为南达科他级型线图。本帖完
免责声明：本帖内容为面向入门爱好者的、简单的对稳性、适航性等词语及其影响因素的介绍，内容取自盛振邦、刘应中主编的《船舶原理》（2003年版）。鉴于楼主并非船舶海洋类专业的学生，知识水平有限，仅供参考
——稳性与GM
实际上，浮性、稳性与抗沉性三者相互关联，但稳性在更多的场合被提到，因此着重介绍稳性。
浮性——船舶在一定装载情况下浮于一定水平位置而不致沉没的能力
稳性——在外力作用下船舶发生倾斜而不致倾覆，当外力的作用消失后仍能回复到原来平衡位置的能力
抗沉性——当船体破损、海水进入舱室时，船舶仍能保持一定的浮性和稳性而不致沉没或倾覆的能力，即船舶在破损以后的浮性和稳性
稳性可根据船舶的倾斜幅度大小，细分为初稳性与大倾角稳性。由于船舶多为细长型，因此主要介绍横倾（即向左舷或者右舷倾斜）时的稳性；由于涉及初稳性的讨论更多，因此着重介绍初稳性。
研究稳性的重要参考就是上图中的回复力矩GZ。在不同横倾角度下GZ随倾斜角变化而连续变化，形成一条曲线称GZ曲线。通常的GZ曲线在船舶没有倾斜的正浮状态时为0，在横倾较小或者海水尚未漫过船体上甲板时随倾斜角增大而增大；但一旦海水接近并漫过上甲板，此时GZ就有可能到达最大值并迅速下降，而降至0点后船舶将发生无可挽回的倾覆
但考虑到绘制并取得GZ曲线的困难性与实际主要研究的对象（初稳性），因此通常使用GM做替代。M，稳心，即船舶小角度横倾(ø≤10~15°)时浮力作用线与船舶中线的交点；GM，即初稳性高/横稳性高，指的是稳心M与重心G的“距离”，M在G的上方为正值。也就是说，GZ的力臂=GM*Sin(横倾角ø)。同样的，当倾斜后GM小于0，即稳心低于重心时，船舶多将发生倾覆。
因为船体的大小差异会导致GM的改变，因此GM只适用于在排水量接近的船体间衡量初稳性。下图给出部分常见的船只GM参考：
但是，由于各船体设计不同，即使是战列舰，GM差异也很大：利托里奥级的GM在45kt排水量时仅为1.6m，而俾斯麦得益于扁宽的横剖面，在排水量为52kt时GM高达4m。而其它常见新锐舰，包括大和，基本分散于2~3m的区间内。
通常而言，能够提升重心或者降低稳心的手段，如在高位放置火炮与装甲、采用更小的舰宽，会减小GM；而提升稳心或降低重心的手段，如采用更大的舰宽，可以提升GM。作为初稳性的参考，GM明显偏小的舰船有可能更容易倾覆；更高的GM固然可以使战舰抵抗倾斜的能力更强，但会导致横摇周期缩短，有可能产生高频率晃动而导致火炮难以稳定、舰员晕船等问题。因此，GM并不是越高越好；当然，GM与横摇周期的关联同样也是非线性的。相应的，由于舰艇长度一般远大于宽度（典型反例诺夫哥罗德），因此舰艇的纵摇周期远短于横摇周期，这是战舰绝大部分情况下都不会正前/后向开火的原因之一。
大角度稳性所对应的场景多为战舰严重受损或者极端恶劣天气，提升大角度稳性的方法多为抬升水密甲板/干舷的高度。另外，上层建筑，例如约克城、埃塞克斯级的机库等，由于水密性与结构强度等原因，在大部分讨论场景下通常并不计入浮力的计算。（机库问题请参考https://tieba.baidu.com/p/8725901300）
战舰抗沉性往往依赖其水密舱的划分，细密的分舱往往能够提升抗沉性与抗损性，但有可能限制单个设备体型的增长或者增加空间需求。如，设锅炉两侧需要1.5m宽的检修维护空间，如果二锅炉并列放于同一大舱内则需要三条共4.5m宽的检修空间，但若分割为两舱则需要四条共6m宽。争论主要集中在中央纵壁上，尤其是针对轻型舰艇时：中央纵壁往往能够阻隔一侧进水向另一侧蔓延，减少进水总重量，但同时会导致战舰重心偏移，而取消中央纵壁往往能够使进水“均摊”到两侧。
——适航性
耐波性，或称适航性，指船舶在风浪海况下航行时的运动性能，主要研究船舶的横摇、纵摇及升沉（垂荡）等习惯上统称为摇摆的运动。防止船舶在波浪中发生过大的运动，保证船舶安全和维持其使用功能不受损害，是衡量适航性好坏的最终标准。
通常讨论时涉及的耐波性指标主要有三点：船体的绝对运动幅值、横摇运动周期、绝对加速度。
——船体的绝对运动幅值一般包括横摇角、纵摇角、垂荡、甲板上某点的垂直位移和船底某点的垂直位移。横摇角、纵摇角和垂荡与船员的舒适性、各种仪器设备能否正常运行有关，横摇角过大直接影响船舶的安全。如舰载机起降时与船舶在浅水区域航行时，要求甲板/舰底的摇晃幅度不得过大，以免“摔机”或者舰底触碰河床/海底。
——横摇运动周期限制主要是为了避免船舶与常遭遇的波浪发生横摇谐摇而引发倾覆。
——绝对加速度指标主要包括垂向加速度和晕船率。垂向加速度的大小与垂向惯性力成正比，过大的惯性力有可能损伤设备、降低系统的效能、影响飞机起降。晕船主要取决于运动加速度和运动周期，随着垂向加速度的增加，晕船率显著增加。
如图中的“潜水航母”所示，在恶劣海况下，适航性优秀与否会极大影响战舰的作战能力。北角海战中约克公爵号就顶着七级海况与暴风雨夹雪，以27节的速度击沉了沙恩霍斯特号
影响适航性的因素主要分为两大部分，船舶主要尺度与船舶形状。船舶主要尺度包括：船长、宽、高、GM、船型系数、干舷与舷弧；船舶形状包括：船舶型线、静稳性曲线（GZ曲线）、球鼻艏。
——船长主要影响纵摇和垂荡。在规则波中，当船长与波长之比，即L/λ≈1时，波浪的扰动力最大，纵摇和垂荡十分激烈。当L/λ>1.3时，无论是否发生谐摇，纵摇和垂荡都不会很大。相应的，在不规则波中，船越长，谱密度曲线的主成分波区间越狭窄，摇荡越难达到临界区域，因此增加船长对纵摇和垂荡都是有利的。船长较小的船难免发生较大的纵摇和垂荡。
——船宽主要影响稳性和横摇。一般来说，船宽减小，使初稳性下降而对横摇（周期）有利，船体的砰击也有改善。但船宽对横摇固有周期的影响不及重心高度敏感，因多方面考虑，很少用单独改变船宽的方法来改进船舶的横摇性能。
——吃水方面，随着吃水的增加，波浪对横摇的扰动力矩略为下降，横摇趋于缓和。从船舶砰击的角度来看，深吃水能够减少砰击的频率和砰击的强度。在设计中，最好使船舶在各种航行状态下都能使吃水对船长之比大于0.045。
GM是船舶安全的重要衡准，同时也是横摇的重要参数。GM影响横摇固有周期，减小GM时，横摇固有周期T增加，横摇缓和。改变GM最有效的方法是改变重心位置。对于因重心过低而使T过小的船，在设计中可以采取一些措施加以改善。例如加高双层底的高度等。但如果GM过小，不仅降低了船的抗风能力，而且在顺浪中，当波峰位于船中时，有可能丧失稳性而倾覆。
方形系数增加，通常横摇阻尼随之增加，而对纵摇和垂荡不利，失速和砰击增加。在设计中，方形系数主要由快速性和排水量的要求选取。横摇阻尼随船中站面系数增加而增加，为了改善横摇性能，通常保持方形系数不变，采用较大的船中站面系数，适当减小棱形系数，这样对快速性略有好处。水线面系数增加能减小波浪对横摇的扰动力矩，横摇有所改进，同时纵摇和垂荡也略有改进。减小棱形系数能减小砰击压力和失速，某些试验表明，在棱形系数>0.75时，船在风浪中失速是严重的。
富裕的干舷和舷弧能显著地改善上浪和溅浪。迫使驾驶者减速的原因往往是砰击和上浪，航速越高，船兴波中艏波的第一个波峰越高，其位置越往后移。因此要求艏部干舷更高些，并在较大范围内维持高干舷。舷弧可以增加艏艉的储备浮力，对改善纵摇、垂荡和上浪是有利的。增加干舷和舷弧，使上层建筑增高，从而导致重心的提高，使初稳性下降，同时大倾角稳性得到改善，但增加了船舶受风面积。
船舶型线与快速性、耐波性、稳性、操纵性、布置、容积及施工工艺都有密切关系，在设计中须权衡轻重，分清主次。
——对船长超过150m，排水量超过20kt的大型舰而言，她们在纵向对浪时处于亚临界区域，纵向运动较小，横剖面的选择以静水中的快速性为主。
——对于船长120~150m，排水量介于10~20kt之间的中型船舶，她们在纵向对浪时处在临界区域或接近临界区域的机会较多，容易上浪与受砰击。目前选用舰艏型线有两种趋势：一是以西欧为代表的采用中V形前体剖面，前倾艏柱，并切去前踵，这种形状使纵摇和垂荡都得到改善。另一类是以美国为代表的采用U形前体剖面，艏端呈球形，艏部船体结构加强，这类形状的船舶具有良好的静水阻力性能。
——小型船多采用V形前体剖面，切去前踵，艏柱显著前倾，满载水线以上的水线较丰满，甲板处略为外飘。艏部下沉时，排水体积逐渐加大，可以减小纵摇幅值，使水沫向外飞溅，减小艏部甲板上浪。
——船舶中站面的形状主要影响横摇性能。舭部越尖，横摇阻尼越大，横摇幅值可望减小。
——舰艏形状对纵向运动有较大的影响。为了改善耐波性，通常采用前倾艏柱、切去前踵、艏部水线平直、水线以上适度外飘。但是，外飘容易引起波浪局部冲击，溅浪现象严重。
——水线面形状瘦削有助于减小纵摇和垂荡。漂心位于重心之前可改善顶浪中的性能，船头不容易钻入浪中。
上图为胡德号的后/前视型线图，可以看出较为丰满的中站面、艏艉舷弧、舰艏较为明显的外飘、舰艏水下大致呈U型与一个非前凸的球鼻艏。
具有适当GM的S形GZ曲线对横摇有利。在横摇幅值比较小时，因为它具有较小的GM而使横摇和缓，而横摇进一步加剧时则可提供足够的力矩保证不发生倾覆。球鼻艏对减小静水阻力是相当成功的，但是在风浪中的性能并没有显示出优越性。
还有些其它因素。经验表明，在同一初稳性高的情况下，重心离浮心越近，横摇幅值越小。在设计中最好压低重心、升高浮心，缩小两者的距离。对于方形系数较小的船可以采用V形剖面以提高浮心。增加纵向惯性矩对纵摇和船体受力都是不利的，为此应尽量把重量集中到中部，首先使用两端和两侧的燃料与淡水。重量集中对减缓船舶砰击也有好处。
从船舶主要尺度而言，上述因素互相影响、牵一发而动全身，有些影响显著有些影响较小，有些甚至是互相矛盾的。此外，针对不同的具体条件，相同的措施可能导致完全相反的结果。因此，具体分析、做好权衡、区分好主次非常重要。但总的来说，更大的舰船往往适航性更佳。
作为经典反例，南达科他级干舷较低，舰艉水下肥胖而舰艏较为尖细，容易导致艏倾与上浪；而其舰艏水下横剖面大致呈U型且不具备大外飘，因此舰艏纵摇幅度较大，进一步恶化了适航性。北卡罗莱纳级、衣阿华级与中途岛级都或多或少的存在上述问题。
上图为南达科他级型线图。本帖完
