自由液面（free surface）是船舶倾斜时船内舱柜中能自由变动的液体表面。例如淡水、燃油等液体舱柜未装满时，液面随船的倾斜而变动，保持与船外水面平行。当液面因船舶倾斜而自由变动时，液体的形状及其重心位置即产生变化，使船舶稳性降低。油轮可采用船宽方向将舱柜隔小等措施，可限制液体的移动幅度。

船上装载液体的舱柜，比如淡水舱、燃油舱、压载水舱等，若舱内没有装满，当船倾斜时，液体的液面随船舶的倾斜会产生摆荡而保持与水平面平行。由于液面可以自由流动，因此称为自由液面。

当液体表面流动后，液体体积的形状会发生变化。也就是重心向倾斜的一舷移动，产生一附加的倾斜力矩，从而使船的稳性降低。

舱柜内液体的重心亦将向倾斜的一侧移动，相当于船内有一重物移动，这种液体的自由移动，会对船舶的稳性产生不利的影响，这种由于液体的自由移动对稳性的影响，称为自由液面影响，或称自由液面修正。

由于各舱柜内的液体载荷随船舶倾斜时会发生形状的变化，从而会导致其重心发生改变，这就影响了船舶的稳性。自由液面

对船舶稳的影响关系及结论是：

（1）对初稳性的影响主要表现在横稳性方面。当自由液面大时，自由液面的惯性矩也大，故对初稳性的不利影响也大。

（2）舱柜内液体体积的大小对船舶的初稳心高度无关。影响初稳心高度的主要因素是液体的比重和船舶的排水体积。液体比重愈大，自由液面对初稳性的不利影响也愈大：船舶的排水体积愈小，自由液面对初稳性的不利影响也愈小。

实船中可能出现的液舱液面形状，可概括成图1所示各种，这里将（a）～（i）各种液面形状对稳性影响的公式一并给出，以供船员在生产中应用。

位于船中左右的双层底液舱、横贯左右舷的双层底液舱、首尾尖舱、深舱等的液面多呈图1中(a)～(d)形状，这时各液面的面积惯矩 IX(m4)可以写成统一公式，

式中，l为梯形的长度(m)，b1和b2分别为梯形的上底和下底宽度(m)。这一公式直接适用于(d)形液面的情形。

对于(a)形液面， l=b1=b2=b，即

对于(b)形液面，b1=b2=b，即

对于(c)形液面，b1=0，b2=b，即

一些液化气体船上，舱柜呈球形、圆柱形、椭圆柱形,其自由液面呈圆形和圆形，如图1(e）～（g)。这类液面的面积惯矩可以统一写成

这一公式直接适用于（g)形液面。

对于（e）形液面，a=b=r，即

对于（f)形液面，

位于首尾的边舱（双层底、边压载舱、边油水舱和边货油舱等）的液面多呈图1（h）形和（i）形，其自由液面惯矩可写成统一的公式，

该公式直接适用于（h）形液面。对于（i)形液面，b1=0 ，b2=b，即

设在矩形液面中部设置一道纵同隔壁(longitudinal division)，如图2中(a)所示，则面积惯矩减小3/4，即

而在矩形液面中等间距设置二道纵向隔壁，如图2中(b)所示，则面积惯矩减小8/9，即

自由液面始终减小船舶的稳性，其影响值δGM为

式中，ρ为舱内液体的密度(t/m3)；△为船舶排水量(t)。

而且，从以上的分析中可以得出如下几点结论：

（1）自由液面在纵向上、横向上或垂向上平移，不改变其对稳性的影响值；

（2）自由液面横向上的尺度对稳性的影响值远大于其纵向上的尺度对稳性的影响值；

（3）自由液面横倾轴由自由面积的形状完全确定，该轴必过其面积形心，并与船舶首尾线平行。

实船中可能出现的液舱液面形状有时并不能在图1中找到确切的对应形状。这时，若进行理论计算，可能需要较大的工作量。这在船上常常不可行。为此，国际海事组织等国际机构建议采用下式进行估算。

式中，ρ为液体密度(t/cm3)；△为船舶排水量(t)；b为液舱宽度(m)；δ为液舱方形系数，即液舱总体积与其最大长L、最大宽B、最大高度H的乘积的比值；k以B/H为引数在表1上查取。查表中，

对运输船而言，通过设置纵向水密舱壁，对其内部结构加以特殊设置，可使自然液面对船舶稳性的影响大大降低。此外，如果在航运中也需要使新装入的自然液体舱段保持空舱状况，又或者是都装满，则可以降低舱柜内自然液体表面的数量，从而降低自然液体表面对船舶稳性的影响。此外，在对当前船舶的研究分析中能够看出，对于一般超大型的散货船来说， 在保持空载运转状况下行驶，必须采用 1~2 个货柜段压舱。由于该类船舶货柜的宽度和长度都较大，而且船上货柜的长度和宽度都与船上自然液面有很大的关联，若不做好相应的保护措施，对船上自然液面的危害也相当大。所以在实际操作过程中，该类船舱不能出现负压状况，而是按照船上的规定，否则容易受到自由液面的影响而出现事故。在检验过程中，重视对纵向舱的检查，看其舱壁能否全部分离，是否仍具有相通的情况，看不同隔间内有无产生不必要的积水， 一旦出现这些情况，一定要及时加以解决，减少船舶 所产生的自由水平液面的规模，增强船舶在行驶过程中的安全与可靠性。

如果船舶在航行过程中遭遇意外情况，导致严重的横倾问题，进而会延迟抢险救援的时间。采用高压水流来调节，则可以有效地解决严峻的倾斜问题。比如在进行操作时，特别注意自由液面的影响，如果需要利用压舱水解决横倾情况，可考虑使用长度更窄的船舱。而假如该船已配置好了压舱水，则可以在进行横倾的过程中使用放置于横倾一侧的压舱水。这样的处理方法，能够有效防止其他压舱水舱出现自然液面，有效降低自然液面给船舶造成的危害，有效增强船舶的稳定性。

自由液面是影响舰艇行驶安全的关键因素，为了有效地抑制这一问题，建议通过改变航向，或者提前减速等相关措施，以抵抗海浪带来的冲击力，降低船舶的横摇幅度。为了确保船舶的安全，排水口必须保持畅通，以便将随风浪涌入甲母质的海水有效地排出， 从而有效地阻止海水进入船舱内部。