第十二章船舶抗沉性
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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
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；
一、第一类舱室
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
d
G1 M 1 GM
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。
(6)横,纵稳性高的变化
v( y y F ) y B
v[ z (d
GM z B BM
d
2
z B
)]
GM L z B BM L
(7)新的横,纵稳性高
GM 1 GM GM
GM L1 GM L GM L
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 。
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76 mm处，也就是说，船舶在破损后至 少应有76 mm的干舷 在船舶侧视图上，舱壁甲板边线以下76 mm 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
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。
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0.05 m。 （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0.10 m，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0.1015 m· rad。
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。
（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
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：
船舱内实际进水体积 体积渗透率 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。
☆ 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）
2
2
I L I L [i y a( xa x F ) ] ( Aw a)( x F x F )
2
2
(4)浮心位置的变化
v( x x F ) x B
(5)横,纵稳心半径的变化
IT I BM T
IL I BM L L
P v L B D
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：
(11)船舶最后的首尾吃水
d F d F d d F
d A d A d d A
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：
v d Aw a
( xF , y F ) (2)剩余水线面面积的漂心位置F′
A x axa xF w F Aw a
yF
ay a Aw a w
(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
I T I T (i x ay a ) ( Aw a) y F
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。
tg
tg
Py ( P )G1 M 1
P( x x F ) ( P )G1 M L1
(6）由纵倾引起的首尾吃水变化
d F ( x F )
d A ( x F )
L 2
L 2
P( x x F ) ( P)G1 M L1
P( x x F ) ( P)G1 M L1
d A ( x F )
L 2
L 2
P( x x F ) ( P)G1 M L1
P( x x F ) ( P)G1 M L1
（7）船舶最后的首尾吃水
' dF d F d d F
' dA d A d d A
二、第二类舱室
1、计算方法—— 增加重量法
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）；
（7）船舶最后的首尾吃水
' dF d F d d F
' dA d A d d A
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
P Aw
P d (d z GM ) P 2
（3）新的纵稳性高公式 G1 M L1
（4）横倾角正切 （5）纵倾角正切
tg
tg
GM L P
Py ( P )G1 M 1
P( x x F ) ( P )G1 M L1
(6）由纵倾引起的首尾吃水变化
d F ( x F )
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
(8)横倾角正切
tg
v( y y F ) GM 1
(9)纵倾角正切
tg GM L1
v( x x F )
(10)由于纵倾引起的首,尾吃水变化
L v( x x F ) d F ( x F ) 2 GM L1
L v( x x F ) d A ( x F ) 2 GM L1
面积渗透率：进水面积a1与空舱面积a
船舱内实际进水的面积 面积渗透率 空舱的面积
a1 a a
或
a1 a a
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。
Q 4.43uF H h
wk.baidu.com
m3/s
μ——流量系数（小洞取0.6，中洞取0.7，大洞取 0.75）； F——破洞面积（m2）； H——破洞中心至舷外水面 的垂直距离（m） h——破洞中心至舷内水面 的垂直距离（m）
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。
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）:
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
（1）平均吃水的增量 （2）新的横稳性高
d
P Aw
G1 M 1 GM
G1M L1
wix P d (d z GM ) P 2 P
（3）新的纵稳性高公式
（4）横倾角正切 （5）纵倾角正切
i y GM L P P
第三节 船舱进水后浮态及稳性的计算
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；
一、第一类舱室
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
d
G1 M 1 GM
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。
(6)横,纵稳性高的变化
v( y y F ) y B
v[ z (d
GM z B BM
d
2
z B
)]
GM L z B BM L
(7)新的横,纵稳性高
GM 1 GM GM
GM L1 GM L GM L
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 。
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76 mm处，也就是说，船舶在破损后至 少应有76 mm的干舷 在船舶侧视图上，舱壁甲板边线以下76 mm 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
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。
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0.05 m。 （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0.10 m，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0.1015 m· rad。
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。
（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
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：
船舱内实际进水体积 体积渗透率 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。
☆ 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）
2
2
I L I L [i y a( xa x F ) ] ( Aw a)( x F x F )
2
2
(4)浮心位置的变化
v( x x F ) x B
(5)横,纵稳心半径的变化
IT I BM T
IL I BM L L
P v L B D
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：
(11)船舶最后的首尾吃水
d F d F d d F
d A d A d d A
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：
v d Aw a
( xF , y F ) (2)剩余水线面面积的漂心位置F′
A x axa xF w F Aw a
yF
ay a Aw a w
(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
I T I T (i x ay a ) ( Aw a) y F
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。
tg
tg
Py ( P )G1 M 1
P( x x F ) ( P )G1 M L1
(6）由纵倾引起的首尾吃水变化
d F ( x F )
d A ( x F )
L 2
L 2
P( x x F ) ( P)G1 M L1
P( x x F ) ( P)G1 M L1
d A ( x F )
L 2
L 2
P( x x F ) ( P)G1 M L1
P( x x F ) ( P)G1 M L1
（7）船舶最后的首尾吃水
' dF d F d d F
' dA d A d d A
二、第二类舱室
1、计算方法—— 增加重量法
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）；
（7）船舶最后的首尾吃水
' dF d F d d F
' dA d A d d A
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
P Aw
P d (d z GM ) P 2
（3）新的纵稳性高公式 G1 M L1
（4）横倾角正切 （5）纵倾角正切
tg
tg
GM L P
Py ( P )G1 M 1
P( x x F ) ( P )G1 M L1
(6）由纵倾引起的首尾吃水变化
d F ( x F )
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
(8)横倾角正切
tg
v( y y F ) GM 1
(9)纵倾角正切
tg GM L1
v( x x F )
(10)由于纵倾引起的首,尾吃水变化
L v( x x F ) d F ( x F ) 2 GM L1
L v( x x F ) d A ( x F ) 2 GM L1
面积渗透率：进水面积a1与空舱面积a
船舱内实际进水的面积 面积渗透率 空舱的面积
a1 a a
或
a1 a a
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。
Q 4.43uF H h
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m3/s
μ——流量系数（小洞取0.6，中洞取0.7，大洞取 0.75）； F——破洞面积（m2）； H——破洞中心至舷外水面 的垂直距离（m） h——破洞中心至舷内水面 的垂直距离（m）
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。
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）:
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
（1）平均吃水的增量 （2）新的横稳性高
d
P Aw
G1 M 1 GM
G1M L1
wix P d (d z GM ) P 2 P
（3）新的纵稳性高公式
（4）横倾角正切 （5）纵倾角正切
i y GM L P P