船舶破舱安全性及抗沉能力分析.docx

船舶破舱安全性及抗沉能力分析 廉天翔摘 要： 本文对船舶破损的安全性进行分析，利用流体力学和积分相关知识，确定浸水速度和时间的关系。在浸水的过程中，分析稳性和浮态的变化情况，确定船舶的强度和安全性。通过排水设备的能力与浸水速度之间的关系，判断施救的可行性，为船员迅速做出判断并采取正确的措施提供理论依据。关键词： 安全性评估；船舶破损；排水能力；抗沉能力引言统计数据表明，船舶碰撞、触礁、搁浅、船体腐蚀、船体结构损坏是船舶沉没的主要原因。大量的浸水使船舶的储备浮力损失或完全丧失导致船舶沉没，或因稳性不足而倾覆。由于国际船舶的平均船龄高，船体的腐蚀使得船体强度降低，船体在恶劣环境下容易出现裂纹破舱等损伤。当船舱破损浸水后，要根据浸水速度、排水设备的能力、载重线的高低、渗透率等因素判断船舶的抗沉能力，采取正确的应急施救措施，减少生命财产的损失，避免引起海洋污染。一、船舶浸水速度和浸水量考虑船舶抗沉性时需要对船舶的浸水速度和浸水时间进行考虑。在船舶破舱浸水后，我们需要分析船舶任意时刻的安全状态，根据任意时刻的浸水速度和排水能力、载重线和渗透率的大小，分析出船舶抗沉能力。1、求取船舶浸水速度和进水量渗透率决定船舶的最终进水量，在船舶破损浸水后，通常采用重量增加法或浮力损失法计算船舶的稳性和浮态。浸水口中心距舷外水面的距离H和距离舱内水面的距离h随时间发生变化，浸水速度也随之发生变化。船舶的浸水速度可表示为：将压力、流体粘性等因素考虑进去，建立船舶破损浸水速度的模型，确定任意时刻实际浸水速度，。破口位于舱内水面上时，浸水速度可表示为：破口位于舱内水面下时，浸水速度可表示为：用A表示破损面积，求得船舶单位时间的进水量为：2估算船舶达到平衡时所需的时间由上述公式可知，船舶破损的浸水速度随时间发生变化。在初始阶段，舱内液面低于破口时，其速度不断增大。当舱内液面高度高于破口中心后，其速度逐渐变小。因此，通过累加流入单位浸水量所需的時间可以估算出船舶到达平衡或限界限时的时间。破口位于舱内水面上：破口位于舱内水面下：因此，船舶达到限定界限或者最终平衡水线时所需的时间为：二、安全性评估船舶破舱进水后，驾驶员及时计算船舶的残存能力至关重要。通过计算船舶的稳性、强度等要素，与船舶的破损稳性的要求进行对比，对船舶的安全性进行合理评估。避免船员在海难事故发生时做出对船舶安全不利的决策，将损失降至最低。1、船舶破舱进水的稳性分析船舶破损稳性的计算方法主要分为概率法和确定性方法。概率法是在对船舶碰撞、搁浅等大量海损事故统计分析基础上建立的一种计算方法；确定性方法是指确定了船舶破损浸水的舱室、破损范围和浸水情况等的一种计算方法。当船舶的浸水重量小于船舶排水量的10%时，可视为船舶少量装载货物。由于船舶的吃水变化较小，所以在计算精度允许的范围内做一些合理的简化和假设，假设船舶破舱浸水的重心位于原水线面漂心的横剖面内，将船舶视为无纵倾变化。初稳性高度的计算通常采用直壁假设和初稳心不变假设。直壁假设是将船舶水线面附近视为直舷壁，使得浸水前后水线面的形状不变，则水线面的面积惯性矩也不变。船舶原始的排水量为，吃水为d。浸水时 ，船舶浸水量的重心距基线的高度为zp，浸水引起船舶稳性的变化量为：初稳心不变假设是指当船舶在某一吃水处，由静水力参数表观察到稳心高度随吃水的变化不太明显，所以可将稳心高度视为一固定值，其重心的变化会导致初稳性高度变化为：2、船舶破舱进水的浮态分析采用重量增加法逐步逼近求取船舶破舱进水后的纵向浮态，当船舶少量进水时，假设船舶的首尾吃水分别为dF和dA，每厘米吃水吨数为TPC，每厘米纵倾力矩为MTC，漂心坐标为xf，进水量重心到船中的距离为xp，则有吃水差的该变量为：首尾吃水该变量为：变化后的浮态及吃水差：漂心修正后的平均吃水：根据上面公式，首先计算出变化后的平均吃水dM 1，然后根据dM 1求出变化后的TPC1、MTC1以及xf 1等参数，然后逐步逼近计算，直到船舶进水速度趋近于0，从而求出船舶最终的浮态。3、船舶强度分析船舶破舱进水后，船舶的浸水情况和破损位置影响着载荷的变化。在各个变量中，船舶的总纵强度对船舶的结构安全有决定性作用，而重力和浮力是导致船舶弯曲的主要外力。采用许用应力法，判断船体最大应力处的的船体强度是否满足要求，总纵弯曲强度和总纵剪切强度都应该不大于许用强度，保证船舶具有足够的储备强度。三、确定施救方法船舶破损后，船舶的稳性、浮态、剪力、弯矩会随着进水量的增加发生变化。只要一个参数不满足要求，船舶就会处于危险状态。因此，对船舶的施救能力进行分析，采取合适的施救方案是保证船舶安全的重要保障。1.比较浸水速度和排水能力排水设备在施救抗沉中有相当重要的作用，它为堵漏或其他救助争取时间，同时可以比较浸水速度与排水设备能力的大小关系确定排水施救的可行性。当单位时间的浸水量小于排水量时，船舶在危险状态之前足以抵抗船舶的进水，仅通过排水系统就可以保证船舶的安全。相反，则由于船舶排水能力的不足而处于危险状态，船舶会因强度不足断裂、或因稳性不足倾覆、或因储备浮力不足沉没。2.使用压载舱压载舱在船舶施救过程中也具有重要作用，它不仅可以改善船舶的稳性和浮态，还可以改善船舶的强度。当船舶的浮态发生变化时，可以对首或尾舱打压载水调整船舶的浮态。同时也可以调整左右压载舱的水量来改善船舶的稳性。船舶浸水使船体强度发生变化，中垂时，可以在首尾舱压载来减小中垂弯矩；中拱时，可以在船中压载减小中拱弯矩。3.压载舱和排水泵的结合将压载舱和排水泵结合使用，既可以减少船舶的进水量，也可以改善船舶的浮态、稳性和强度，避免船舶发生倾覆、断裂或沉没。为船舶的堵漏或抢滩争取更多的时间，最大程度上保证人员和船舶的安全。四、结语本文主要对船舶破损时的安全性进行研究分析，通过对船舶进水速度、稳性、浮性和强度四个方面的研究，对船舶的安全性进行评估分析，及时了解本船的状态。破口距水线的高度及其大小影响着船舶达到平衡的时间，在船舶破损后，应及时估算船舶达到危险的时刻，根据情况确定最佳的施救措施。参考文献1 郭其顺.世界海难事故的现状与原因分析J.中国船检.2000.2 严敬.工程流体力学M.重庆：重庆大学出版社.2007.3 徐邦祯.船舶破舱进水及影响因素J.大连海事大学学报.2004.4 杜嘉立.船舶原理M.大连：大连海事大学出版社.2016.5 沈玉如.船舶货运M.大连：大连海事大学出版社.2006.科学与财富2018年23期科学与财富的其它文章建筑装饰设计中生态技术的应用智能环境监测系统在室内环境监测中的应用基于视频NE Model的移动端用户视频体验研究PVC建筑模板生产工艺及性能分析土木工程施工管理存在的问题及措施我国建筑节能采暖通风措施分析 -全文完-