摘 要：隨著世界航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，船舶碰撞事故也逐年遞增，船舶碰撞將可能導(dǎo)致船艙進(jìn)水，而船艙一旦進(jìn)水，則會(huì)對(duì)船舶的穩(wěn)性產(chǎn)生一定的影響。船舶如果穩(wěn)性喪失，那么就喪失了抵御風(fēng)浪的能力，則導(dǎo)致船舶傾覆。文章主要從船艙進(jìn)水的類型進(jìn)行分析，以及各類型進(jìn)水對(duì)船舶的浮態(tài)和穩(wěn)性的變化，從而幫助船方采取相應(yīng)方法保證船舶安全，達(dá)到船舶的安全營(yíng)運(yùn)，對(duì)保障海上人命和財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：進(jìn)水；穩(wěn)性；浮態(tài)

引言

船舶如果在水線下發(fā)生碰撞，就可能導(dǎo)致船艙進(jìn)水，而船舶一旦進(jìn)水，則會(huì)使船舶的自重增加，從而引起船舶吃水以及水線的變化。船舶進(jìn)水后的下沉情況是根據(jù)進(jìn)水的位置以及進(jìn)水?dāng)?shù)量來(lái)確定的，除了位于船中的艙室外，均將產(chǎn)生新的縱傾。若船舶設(shè)置了水密縱艙壁，一舷進(jìn)水后還將產(chǎn)生橫傾。船舶進(jìn)水前具有一定的儲(chǔ)備浮力，滿載時(shí)以干舷高度F來(lái)標(biāo)志，非滿載時(shí)則實(shí)際干舷高度將大于F。船舶進(jìn)水后其平衡水線以上水密船體容積所具有的浮力稱為剩余儲(chǔ)備浮力。為了保證船舶進(jìn)水后不致傾覆，必須保證船舶具有一定的剩余儲(chǔ)備浮力。

船舶船艙進(jìn)水前的穩(wěn)性稱為完整穩(wěn)性，而船艙進(jìn)水后的穩(wěn)性稱為破艙穩(wěn)性。為保證船舶進(jìn)水后不致沉沒，必須保證船舶具有一定的破艙穩(wěn)性。能否保證船舶進(jìn)水后具有一定的剩余儲(chǔ)備浮力和破艙穩(wěn)性，除與進(jìn)水前儲(chǔ)備浮力和完整穩(wěn)性有關(guān)外，還與船體內(nèi)水密橫艙壁設(shè)置的數(shù)量和位置有關(guān)。作為外在因素，則與破口大小及其位置有關(guān)。船舶進(jìn)水后浮性和穩(wěn)性計(jì)算可用兩種方法來(lái)處理，即：重量增加法，把進(jìn)水量處理為所載貨物重量，此時(shí)船舶資料中的靜水力資料均有效，第二種方法是浮力損失法，把船舶破艙處所處理為與舷外水相連而失去浮力，此時(shí)靜水力資料上的的數(shù)據(jù)均需修改，這種方法也稱為固定排水量法。

1 船舶進(jìn)水的類型

船舶進(jìn)水的類型主要分為三種類型。第一類是艙柜上部封閉，破口位于水線以下，這類進(jìn)水特點(diǎn)是整個(gè)艙柜充滿海水，因此進(jìn)水量是固定的，且不存在自由液面，計(jì)算時(shí)可等效為在艙內(nèi)裝載了固體，比如船舶觸礁引起雙層底破損導(dǎo)致進(jìn)水。第二類是艙柜上部開敞，但與舷外水不相通，這類進(jìn)水的特點(diǎn)是船體未破損，只是艙內(nèi)因故進(jìn)水，其進(jìn)水量根據(jù)具體情況而定，一般存在自由液面，常見的有甲板上浪后因艙蓋漏水引起的進(jìn)水或者是船艙內(nèi)部水滅火系統(tǒng)滅火后導(dǎo)致的進(jìn)水。第三類是艙柜上部位于水線上，破口位于水線下，且與舷外水相通，這類進(jìn)水的特點(diǎn)是進(jìn)水量隨船舶下沉及傾斜發(fā)生變化，艙內(nèi)水平面與舷外水平面一致，常見的有水線下船艙破艙進(jìn)水。比如船舶發(fā)生碰撞，導(dǎo)致船舶側(cè)面水線下破損導(dǎo)致的進(jìn)水。這三種類型的進(jìn)水中第三類進(jìn)水對(duì)于船舶來(lái)說(shuō)是最危險(xiǎn)的，很多船舶沉沒都是這類進(jìn)水引起的，下面我們以第三類進(jìn)水為例，對(duì)船舶進(jìn)水后的浮態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)這類進(jìn)水，可以用逐步逼近增重法來(lái)分析進(jìn)水情況，進(jìn)而對(duì)船舶的浮態(tài)和穩(wěn)性作出判斷。

2 逐步逼近重量增加法求船舶縱向的浮態(tài)

重量增加法是將破艙進(jìn)水視為增加船舶載重，因而產(chǎn)生平行下沉和縱傾。這時(shí)，船廠或設(shè)計(jì)單位在為浮性、穩(wěn)性和吃水差計(jì)算所提供的圖紙和資料都有效。

2.1 初始浮態(tài)逼近法

2.1.1 第一次近似計(jì)算

由船舶初始的首尾吃水計(jì)算出船舶的平均吃水dM，然后由船舶的平均吃水查船舶對(duì)應(yīng)的靜水力資料可得TPC、MTC、Xf，根據(jù)初始進(jìn)水量P1及其重心Xp1（艙容曲線圖中可查?。?，可用以下少量載荷裝卸公式求出船舶的首位吃水改變量，從而得出船舶新的水線W1L1。

2.1.2 第二次近似計(jì)算

由W1L1的平均吃水dm1查船舶靜水力資料可得：TPC1、Xf1、MTC1。根據(jù)第一次近似計(jì)算，在加載P1后船舶下沉和縱傾的水線為W1L1。這時(shí)進(jìn)水量又增加了P2，P2為W1L1與WL之間該進(jìn)水艙處的進(jìn)水重量，其重心坐標(biāo)為X 。根據(jù)所增加的載重P2及其重心坐標(biāo)X ，又可用重增法在W1L1水線的基礎(chǔ)上，同理求出船舶第二次下沉和縱傾后的新水線W2L2。

2.1.3 第三次近似計(jì)算

顯然，W2L2與W1L1之間又增加了該進(jìn)水艙處的進(jìn)水重量P3。于是，可進(jìn)行第三次近似計(jì)算。依次類推，可進(jìn)行第四、五……次近似計(jì)算。對(duì)照P1，P2，P3……各值，可發(fā)現(xiàn)存下以下規(guī)律：P1>P2>P3>P4>……Pn=0

這就是說(shuō)，當(dāng)進(jìn)行至第n次近似計(jì)算時(shí)，所得的新水線WnLn即為用重量增加法逐步逼近所獲得的最終平衡水線。通過(guò)最終的平衡水線，即可確定船舶最終的橫傾狀態(tài)以及船舶最終橫傾角大小，也可以根據(jù)最終橫傾角判斷出船舶是否還具有穩(wěn)性。這里需要說(shuō)明的是，由于船艙進(jìn)水后，水未充滿整個(gè)艙室，所以會(huì)存在隨船舶橫搖而移動(dòng)的液面，我們稱其為自由液面。因?yàn)樽杂梢好娴拇嬖冢瑫?huì)出現(xiàn)一個(gè)隨船舶橫搖的橫傾力矩，這個(gè)橫傾力矩的存在會(huì)使船舶的穩(wěn)性力矩下降，所以在計(jì)算中還應(yīng)考慮到自由液面的影響。

2.2 過(guò)量進(jìn)水逼近法

初始浮態(tài)逼近法是以初始水線下進(jìn)水量作為計(jì)算的起始依據(jù)，求得第一次近似水線W1L1，從而逐步逼近最終平衡水線WnLn。對(duì)于駕駛員而言，此法需在靜水力曲線圖和艙容圖上查找有關(guān)數(shù)據(jù)，為此僅適合于在海損前作出預(yù)估。

過(guò)量進(jìn)水逼近法，則以某艙艙壁甲板下的總進(jìn)水量作為計(jì)算的起始依據(jù)，求出其對(duì)應(yīng)的過(guò)量進(jìn)水水線WTLT，然后將過(guò)量的進(jìn)水量處理為卸重，從而逐步逼近最終的平衡水線WnLn。

上述兩種方法，從理論上應(yīng)有相同的最終平衡水線WnLn。通過(guò)劃定的WnLn即可判別船舶某艙進(jìn)水后的剩余儲(chǔ)備浮力情況。

就確定破艙后最終平衡水線WnLn而言，初始浮態(tài)和過(guò)量進(jìn)水兩種逼近方法，從計(jì)算的繁簡(jiǎn)程度而言并無(wú)原則區(qū)別，且理論上應(yīng)有相同的計(jì)算結(jié)果。但應(yīng)特別指出的是，在發(fā)生海損破艙事故的當(dāng)時(shí)，過(guò)量進(jìn)水法（第一次近似計(jì)算）對(duì)駕駛員訊即判別船舶能否沉沒具有重要意義，其判斷為WTLT是否超過(guò)船舶的干舷甲板（貨艙一般為上甲板）。對(duì)于船長(zhǎng)和大副而言，他們對(duì)本船各貨艙的散裝容積及其重心和空艙與滿載時(shí)的TPC及MTC值，由于配載時(shí)經(jīng)常使用而了如指掌。據(jù)此，當(dāng)海損發(fā)生時(shí)僅用幾分鐘心算即可估算出WTLT對(duì)應(yīng)的首尾吃水，有利于船長(zhǎng)作出正確的決策。

3 浮力損失法

浮力損失法也稱為固定排水量法，此方法法是將破艙進(jìn)水的艙柜當(dāng)做舷外海水的組成部分，此時(shí)船舶的重量并未改變，故其重心位置也保持不變。但由于進(jìn)水艙柜破損處失去浮力，船舶會(huì)下沉以補(bǔ)足失去的浮力。補(bǔ)償?shù)母×εc失去的浮力組成傾覆力矩，迫使船舶縱傾。當(dāng)下沉和縱傾后的浮心和重心重新共垂線時(shí)，船舶將達(dá)到新的平衡。

不論采用重量增加法還是浮力損失法，其計(jì)算結(jié)果所得的最終平衡水線則是相同的，也就是說(shuō)船舶最終的平衡傾斜角是相同的。也就是說(shuō)，不管我們用以上哪種方法，都可以得出船舶的最終浮態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)船舶進(jìn)水后平衡水線的確定，能夠讓我們清楚最終船舶的浮態(tài)，進(jìn)而確定船舶剩余的儲(chǔ)備浮力以及船舶破艙穩(wěn)性的大小。有利于船上人員采取相應(yīng)的措施對(duì)船舶破艙穩(wěn)性進(jìn)行調(diào)整和控制，以保證船舶營(yíng)運(yùn)安全。但是實(shí)際船舶航行中，盡管船舶穩(wěn)性最終符合規(guī)則要求，但由于穩(wěn)性是由各方面因素影響的，所以并不能完全確保船舶的安全。因此，駕駛?cè)藛T提高駕駛經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，謹(jǐn)慎駕駛，多從沉船事故中汲取經(jīng)驗(yàn)，才能確保船舶營(yíng)運(yùn)的安全和可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó).海船載重線規(guī)范[S].人民交通出版社，1996.

[2]蔣維清.船舶原理[M].大連海事大學(xué)出版社，1998，8：101-105.

作者簡(jiǎn)介：王丹（1980-）男，漢族、天津市河北區(qū)人，從事航海技術(shù)專業(yè)，研究MPA。