船舶静力学第五章抗沉性(OU)

保证船舶的不沉性或抗沉性的基本措施是：
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，并保持一定的稳性。
抗沉性研究的问题：
船舶在一舱或数舱进水后浮态及稳性的计算；从 保证船舶抗沉性要求出发，计算分舱的极限长度，即 可浸长度。
§5-1 进水舱的分类及渗透率
第五章 抗 沉 性
第一节 进水舱的分类及渗透率 第二节 舱室进水后船舶浮态及稳性的计算 第三节 可浸长度的计算 第四节 分舱因数及许可舱长 第五节 客舱分舱和破舱稳性计算
概述
抗沉性——指船舶在一舱或数舱破损后仍能 保持一定的浮性和稳性的能力。
抗沉性要求：
军用舰船﹥民用船舶（客船﹥货船）
我国船舶检验局颁发的《船舶与海上设施法定 检验规则》有明确规定，以保证安全航行。
一、进水舱的分类
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 海水不相连通，有自由液面；为调整船舶的浮态 而灌水的舱以及船体破洞已被堵塞但水还没有抽 干的舱室都属于这种情况。
如图所示，船在舱室进水前浮于水线WL处，首尾吃水为dF
— 及dA(平均吃水为d)，排水量为△，横稳性高为GM，纵稳性高 — 为GML，水线面面积为AW，漂心纵向坐标为xF，进水舱的体积
为V，其重心在C(x,y,z)处。可把进入该舱的水看成是在C处增 加了重量为p＝ωV的液体载荷，且没有自由液面。因此，舱室 进水后船舶的浮态及稳性可按下列步骤进行计算。
tg p(x xF )
( p)G1M L1
d F
(L 2
xF )
p(x xF ) ( p)G1M L1
d A
(
L 2
xF
)
p(x xF ) ( p)G1M
L1
d
' F
dF
Fra Baidu bibliotek
d
dF
d
' A
dA
d
d A
二、第二类舱室
舱内的水虽与船外海水不相联通，但因舱室未被灌 满，故存在自由液面。在用增加重量法进行计算时， 要考虑到自由液面对稳性的影响。
面积渗透率：进水面积a1与空舱面积a
面积渗透率
船舱内实际进水的面积 空舱的面积
a
a1 a
或
a1 aa
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 。
5-2 舱室进水后船舶浮态及稳性计算
一、第一类舱室
对于这类舱室，用增加重量法进行计算比较方便，可直接应 用第3章中的有关结论。
首尾吃水：
d
' A
dA
d
d A
三、第三类舱室
这类舱室破损进水后，舱内的水面与船外海水保持同一水平面， 其进水量需由最后的水线来确定，而最后的水线位置又与进水量 有关。因此，用增加重量法进行计算就很不方便。对于这类舱室 宜采用损失浮力法来进行计算，并认为舱室进水后船的排水量和 重心位置保持不变。
xa
xa
ya L'
W1 W
L1 d
W W1
xF
C
L
y z
xC
L/2
L/2
— — 船舶原浮于水线WL处，排水量为△ ，首尾吃水为dF及dA(平均
吃水为d)，横稳性高为GM，纵稳性高为GML，水线面面积为AW， 漂心纵向坐标为xF，进水舱的体积为V，其重心在C(x,y,z)处。可把 进入该舱的水看成是在C处增加了重量为p＝ωV的液体载荷，进水
舱内自由液面对于其本身的纵向主轴和横向主轴的惯性矩分别为ix 及iy 。对于这类舱室,进水后船舶的浮态及稳性按下列步骤进行计算。
舱室进水后船舶的浮态及稳性计算
1.平均吃水增量：
d
p wAW
2.新的横稳性高：
G1M1
GM
p
p
(d
d
2
z
GM
)
wix p
3.新的纵稳性高：
G1M
L1
p
GM
L
wiy p
4.横倾角正切：
tg py
( p)G1M1
5.纵倾角正切：tg p(x xF )
( p)G1M L1
6.由于纵倾而引d
起首尾吃水变
F
化：
(L 2
xF
)
p( (
x xF ) p)G1M
L1
d A
(
L 2
xF
)
p(x xF ) ( p)G1M
L1
7.船舶最后的
d
' F
dF
d
dF
1. 增加重量法：把破舱后进入船内的水看成是增加的 液体重量；
2. 损失浮力法（固定排水量法）：把破舱后的进水区 域看成是不属于船的，即该部分的浮力已经损失， 损失的浮力借增加吃水来补偿。对于整个船舶来说， 其排水量不变，故又称为固定排水量法。
应该指出，用上述两种方法计算所得的最后结果 (如复原力矩、横倾角、纵倾角、船舶的首尾吃水等)是
ya L'
W1 W
W'
F'
F
Cf
L' L
L1WW1 W'
F'
L1
fL
BC
y'F ya
z
x'F
F
a
xa
船舶原浮于水线WL 处，排水体积为▽ ，吃水为d，横稳
性高为G—M，纵稳性高为G—ML，水线面面积为AW，漂心纵向坐
标为xF，进水舱体积为V，其重心在C(x,y,z)处。该舱在WL处 进水面积为a，其形心在f(xa,ya) 处，a称为损失水线面面积。
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。这种船体破损较为普遍，也是最典型的 情况。
二、计算抗沉性的两种基本方法
船舶破损进水后，如进水量不超过10~15%， 则可以应用初稳性公式来计算船舶进水后的浮态和 稳性，其结果误差甚小。
计算船舱进水后船舶浮态和稳性的基本 方法：
完全一致的。但由于两种方法计算的排水量▽不同，
它们的横稳性高G—M和纵稳性高G—ML也不同。
三、渗透率
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：
体积渗透率
船舱内实际进水体积 空舱的型体积
V1 V
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。
舱室进水后船舶的浮态及稳性计算步骤
1.平均吃水增量
d p AW
2.新的横稳性高
p
d
G1M1 GM p (d 2 z GM )
3.新的纵稳性高
G1M L1 p GM L
4.横倾角正切
tg
py
( p)G 1 M1
5.纵倾角正切
6.由于纵倾而引起 首尾吃水变化
7.船舶最后的首 尾吃水