船舶的抗沉性
64页1、第五章第五章 抗抗 沉沉 性性l第一节 进水舱的分类及渗透率l第二节 舱室进水后船舶浮态及稳性的计算l第三节 可浸长度的计算l第四节 分舱因数及许可舱长l第五节 客舱分舱和破舱稳性计算概述概述抗沉性要求: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。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。保证船舶的不沉性或抗沉性的基本措施是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。定的极限位置,并保持一定的稳性。抗沉性研究的问题: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。可浸长度。5-1 5-1 进水舱的分类及渗透率进水舱的分类及渗透率一、进
2、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。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1015%,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计算船舱进水后船舶浮态和稳性的基本方法:方法: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、
3、船舶的首尾吃水等)是完全一致的。但由于两种方法计算的排水量不同,它们的横稳性高GM和纵稳性高GML也不同。 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、渗透率三、渗透率 体积渗透率v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v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 。 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。5-2 5-2 舱室进水后船舶浮态及稳性计算舱室进水后船舶浮态及稳性计算一、第一类舱室 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pV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。舱室进水后船舶的浮态及稳性计算步骤1.平均吃
4、水增量2.新的横稳性高3.新的纵稳性高4.横倾角正切7.船舶最后的首尾吃水5.纵倾角正切6.由于纵倾而引起首尾吃水变化 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。二、第二类舱室二、第二类舱室 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pV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:2.新的横稳性高:3.新的纵稳性高:4.横倾角正切: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: 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
5、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。三、第三类舱室三、第三类舱室 船舶原浮于水线WL 处,排水体积为 ,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。 当海水进入该舱后,船舶即损失了浮力V,但因船的重量没有改变,故需下沉至W1L1处获得补偿浮力,方能使船舶保持平衡。这样便可按下列步骤进行计算。1.平均吃水增量:2.剩余水线面面积的漂心位置:式中:(Aw-a)为剩余水线面面积,又称有效水线面面积。3. 剩余水线面(AW-a)对通过其新漂心 F 的横向及纵向惯性矩自由液面对IT的修正:将惯性轴由F移到其新的形心F: 4. 浮心位置的变化 损失浮力V的作用点在C(x,y,z)处,而补偿浮力的作用点在 处。可以认为: 由于V自(z,y,z)处移至 处而引起了船舶浮心位置的移动。根据重心移动原理,破舱以后船舶浮心位置的变化为:5. 横、纵稳心半径的变化6. 横、纵稳性高的变化:由于船的重心位置保持不变,故7. 新的
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