第十二章船舶抗沉性课件

第十二章船舶抗沉性一艘载有7000吨浓硫酸、船名为“雅典娜”的韩国散装化学品船在汕尾遮浪附近海域因船舶压载舱进水导致船体倾斜40多度以至沉没

长航渝集13号集装箱船严重倾斜，船舶大量进水，船舶逐渐下沉

抗沉性（Insubmersibility）是指船舶在一舱或数舱破损进水后，仍能保持一定浮性和稳性，使船舶不致沉没或延缓沉没时间，以确保人命和财产安全的性能。

在船舶设计中，是通过在船壳内用水密舱壁分隔船体成适当数量的舱室的方法来满足船舶的抗沉性要求。各类船舶的抗沉性要求是不同的：军舰>客船>货船

第一节进水舱的分类及渗透率一、进水舱的分类在抗沉性计算中，根据船舱进水情况，可将船舱分为下列三类：1.第一类舱舱的顶部位于水线以下，船体破损后海水灌满整个舱室，但舱顶未破损，因此舱内没有自由液面。双层底和顶盖在水线以下的舱柜等属于这种情况。2.第二类舱进水舱未被灌满，舱内的水与船外的海水不相联通，有自由液面。为调整船舶浮态而灌水的舱以及船体破洞已被堵塞但水还没有抽干的舱室属于这类情况。3.第三类舱舱的顶盖在水线以上，舱内的水与船外海水相通，因此舱内水面与船外海水保持同一水平面。这是船体破舱中最为普遍的典型情况，对船的危害也最大。

二、计算抗沉性的两种基本方法船舱破损进水后，如进水量不超过排水量的10~15%则可以应用初稳性公式来计算船舱进水后的浮态和稳性，误差较小。基本方法有两种：（1）增加重量法：把破损后进入船内的水看成是增加的液体重量。（2）损失浮力法：把破舱后的进水区域看成不属于船的，即该部分的浮力已经损失，损失的浮力借增加吃水来补偿。这样对整个船舶来说，其排水量不变，故此法又称为固定排水量法。两种方法思路不同，但计算结果是一致的，（复原力矩，横倾角，纵倾角，船舶首尾吃水）是完全一致，但稳性高数值是不同的，这是因为稳性高是对应于一定排水量的缘故。

由于舱内有各种结构构件、设备、机械和货物，舱内实际进水的体积V1总是小于空舱的型体积V，两者之比成为体积渗透率：三、渗透率体积渗透率μv的大小视舱室用途及装载情况而定，我国《海船法定检验技术规则》规定的μv的数值加表5-l所示。面积渗透率：进水面积a1与空舱面积a或v与a

之间并无一定联系，通常v小于a，但并非一定

。在一般计算中，可取v=a

。第二节船舶剩余浮性和破舱稳性衡准

船舶的抗沉性是用水密舱壁将船体分隔成适当数量的舱室来保证的，要求当一舱或数舱进水后，船舶的下沉不超过规定的极限位置①，并保持一定的稳性②。一、限界线与可浸长度1.限界线我国《船舶与海上设施法定检验规则》规定，民用船舶的下沉极限是在舱壁甲板上表面的边线以下76mm处，也就是说，船舶在破损后至少应有76mm的干舷

在船舶侧视图上，舱壁甲板边线以下76mm处的一条曲线（与甲板边线相平行）称为安全限界线（简称限界线

)

船舶在设计上应保证一个舱或几个舱进水的情况下水线不淹没该限界线☆限界线上各点的切线表示所允许的最高破舱水线（或称极限破舱水线）

2.可浸长度☆为保证船舶在破损后的水线不超过限界线，对于船舱的长度必须加以限制

☆船舱的最大许可长度称为可浸长度，它表示进水以后的水线正好达到船舶的极限破舱水线。

可浸长度曲线：曲线上各点的垂向坐标是相应的可浸长度。（可浸长度与舱内进水后的渗透率有关，渗透率减小时，可浸长度会增加）可浸长度的确定系假定进水舱的渗透率μ=1.0,事实上各进水舱的μ总是小于1.0的,故在“可浸长度曲线图上”通常还画出实际的可浸长度曲线，并注明μ的具体数值

二、分舱因数及许用舱长如果船舶货舱的长度等于其长度中点处的可浸长度，则该舱破损进水后，水线恰与下沉限界线相切。然而不同的船舶对抗沉性的要求不同，因此在我国《船舶与海上设施法定检验规则》中采用了一个分舱因数F来决定许用舱长

许用舱长=可浸长度×分舱因数

分舱因数是一个小于或等于1的系数，即F≤1.0

。可见许用舱长≤可浸长度

将实际的可浸长度曲线乘以分舱因数F后，便得到许用舱长曲线

假定水密舱壁的布置恰为许用长度，这时：当F=1.0时，许用舱长等于可浸长度，船在一舱破损后恰能浮于极限破舱水线处而不致于沉没。当F=0.5时，许用舱长为可浸长度的一半，船在相邻两舱破损后恰能浮于极限破舱水线处。而当F=0.33时，许用舱长为可浸长度的1/3，船在相邻三舱破损后恰能浮于极限破舱水线处。

一舱制船：1.0≥F＞0.5，船舶在一舱破损后的破舱水线不超过限界线，但在两舱破损后其破损水线超过限界线,则该船的抗沉性只能满足一舱不沉的要求二舱制船：0.5≥F＞0.33，相邻两舱破损后能满足抗沉性要求的船称为两舱制船

三舱制船：0.33≥F＞0.25，相邻三舱破损后仍能满足抗沉性要求的船则称为三舱制船

。

船舶水密舱的划分，是根据实际需要而布置的。许用舱长曲线仅作为保证船舶满足抗沉性的要求，而对舱的长度加以一定的限制。实际舱长小于或等于许用舱长，则船舶的抗沉性满足要求。三、剩余浮性和破舱稳性衡准

《船舶与海上设施法定检验规则》对于国际航行单体客船破舱稳性的要求是：船舶破损后（若为不对称舱进水,但已采取平衡措施后）其最终状态应满足：（1）用损失浮力法求得的初稳性高应不小于0.05m。（2）不对称进水情况下，一舱进水的横倾角不得超过7°。两个或两个以上相邻舱室进水后的横倾角不得超过12°。（3）在任何情况下，船舶进水终了的破舱水线的最高位置不得超过限界线。（4）正值的剩余复原力臂应不小于0.10m，在平衡角以后应有一个15°的最小范围。（5）从平衡角到进水角或消失角（取小者）之间正值范围的复原力臂曲线下面积应不小于0.1015m·rad。对于上述（1）、（4）、（5）三项指标也可以换算成一项破舱稳性极限初稳性高度GMc，船舶资料中一般带有船舶完整和破舱临界初稳性高度曲线，容易根据吃水查的GMc。无论客船还是货船，在船舶装载手册等资料中若有这类资料的话，则其破舱稳性要求就可换算成需要满足：①GM≥GMc；②θ≤7º（一舱进水时）；③θ≤12º（多相邻舱进水时）。

第三节船舱进水后浮态及稳性的计算一、第一类舱室

假设:1、舱室在进水前是空的，即渗透率为1.0；

2、进水不大（即少量进水）用初稳性公式计算；1、计算方法——增加重量法2、计算步骤及计算公式（1）平均吃水的增量

（2）新的横稳性高

（3）新的纵稳性高公式

（4）横倾角正切

（5）纵倾角正切

(6）由纵倾引起的首尾吃水变化（7）船舶最后的首尾吃水1、计算方法——增加重量法

存在自由液面,需计及自由液面修正。

2、计算步骤及计算公式二、第二类舱室（1）平均吃水的增量

（2）新的横稳性高

（3）新的纵稳性高公式

（4）横倾角正切

（5）纵倾角正切

(6）由纵倾引起的首尾吃水变化（7）船舶最后的首尾吃水三、第三类舱室

这类舱室舱内的水面与船外海水保持在同一水平面上，其进水量需由最后水线来确定，而最后水线位置又与进水量有关。1、计算方法——损失浮力法2、计算步骤及计算公式

(1)平均吃水的增量(2)剩余水线面面积的漂心位置F′

(3)剩余水线面面积（Aw-a）对通过其漂心F′的横向及纵向惯性距(4)浮心位置的变化(5)横,纵稳心半径的变化(6)横,纵稳性高的变化(7)新的横,纵稳性高(8)横倾角正切

(9)纵倾角正切(10)由于纵倾引起的首,尾吃水变化(11)船舶最后的首尾吃水四、一组舱室进水的情况

在一组舱室同时破损的情况下，船舶及稳性可用等值舱法进行计算。首先需要称出等值舱的有关数据。（1）等值舱的进水体积；（2）等值舱的重心位置；对于第三类舱室，还需算出：（3）等值舱在原来水线处的损失面面积；（4）等值舱损失水线面面积的形心坐标。第四节《船舶破损控制手册》简介

国际航行船舶依据《SOLAS公约》要求。自1992年2月1日或以后建造的船舶都应具备与船舶破损相关的资料手册——《船舶破损控制手册》

《船舶破损控制手册》的主要内容由四部分组成：一、船舶相关技术资料二、船舶破损控制三、船舶破损控制须知四、附录一、船舶相关技术资料

1.船舶主要参数、货舱和机舱尺度

2.排水泵排量和最大排水能力

3.“船舶破损控制图”张贴位置

二、船舶破损控制

1.船舶碰撞造成破损后的应急措施

2.调整横倾及纵倾的注意事项

3.进入或撤离水密舱柜的方法三、船舶破损控制须知1.船舱进水重量和进水速率估算公式1）船舱进水重量P（t）计算公式（当船舶舱容资料丢失时）:ρ——进水的水密度（t/m3）;μv——渗透率；δ——液舱方形系数，船首尾部舱取0.4～0.5，船中部货舱取0.95～0.98；L——船舱的最大长度（m）；B——船舱的最大宽度（m）；D——船舱内进水的深度（m）

2）船体破损进水速率Q（m3/s）计算公式：μ——流量系数（小洞取