[科普中國(guó)]-救生艇浮力

浮性

浮性是與船舶浮力直接相關(guān)的一種船舶性能，是指物體在流體表面（如船在水面）或在流體中（如氣球在空氣中）浮于一定平衡位置的能力。對(duì)于船舶，浮性（buoyancy）是指在一定裝載情況下，船舶具有漂浮在水面保持平衡位置的能力。船舶是浮體，決定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。漂浮條件是重力和浮力大小相等方向相反，且兩力應(yīng)作用在同一鉛垂線上。船舶重力即船舶的總重量；船舶浮力是指水對(duì)船體的浮力，根據(jù)阿基米德定律船舶浮力大小等于船體所排開(kāi)同體積水的重量。2

船舶的靜平衡條件當(dāng)船舶浮于一定水平位置時(shí)，首先受到地球引力的作用，這就是重力P，它的方向是垂直向下的，作用點(diǎn)通過(guò)船的重心G。其次。船體浸水表面的每一部分都受到水的壓力，如圖1所示。這些壓力都是垂直于船體表面的，其大小和深度成正比。從圖中可以看出，水壓力的水平分力互相抵消，垂直分力則形成一個(gè)垂直向上的合力，此合力就是支持船舶漂浮于水面一定位置的浮力。

根據(jù)阿基米德定律，物體在水中所受到的浮力大小等于物體所排開(kāi)水的重量。因此，船舶所受到的浮力就等于船舶所排開(kāi)水的重量(通常稱為排水量)，可寫成

式中：△——浮力、船舶排水量，t；

V——船的排水體積，m3；

——水的密度，淡水為1.000噸/m3；海水為1.025噸/m3。

根據(jù)前述，排水體積與船的長(zhǎng)度L、寬度B、吃水T和方形系數(shù)CB有如下關(guān)系：

式中：L、B、T的單位是m。

故排水量與主尺度的關(guān)系式為

浮力垂直向上，作用于排水體積的形心C點(diǎn),稱C點(diǎn)為浮心。

綜上所述,船舶漂浮于水面一定位置時(shí),它受兩個(gè)作用力：一個(gè)是作用于重心G點(diǎn)并垂直向下的重力P；另一個(gè)是作用于浮心C而垂直向上的浮力Δ。船舶漂浮于水面一定位置既不下沉也不上浮就表示它處在了平衡狀態(tài)。很顯然，它必然是：

①重力P和浮力△的大小相等，方向相反，即

②重心G和浮心C在同一垂直線上,如圖2所示。

當(dāng)船內(nèi)載重減少時(shí),重力小于浮力，船舶必然上浮,待浮力減小到與重力重新相等時(shí)。達(dá)到新的平衡。當(dāng)船內(nèi)載重增加時(shí),重力大于浮力,船舶必然下沉，使船舶的排水體積增加，船的浮力也就隨之加大。直到浮力和重力相等達(dá)到新的平衡為止。3

船舶的平衡漂浮狀態(tài)，簡(jiǎn)稱船舶浮態(tài)，有正浮、橫傾、縱傾和任意傾斜等四種狀態(tài)。如果船的重心的縱向坐標(biāo)和橫向坐標(biāo)與浮心的縱向坐標(biāo)和橫向坐標(biāo)對(duì)應(yīng)相等，船就處于正浮狀態(tài)，此時(shí)船的首、尾和左、右舷吃水都相等，否則就會(huì)產(chǎn)生橫傾、縱傾或兩者兼有的任意傾斜。一般在設(shè)計(jì)時(shí)要求船舶保持正浮，或略帶尾傾。船在營(yíng)運(yùn)中要進(jìn)行貨物積載計(jì)算，控制裝載重量和重心位置，以獲得良好的浮態(tài)。4

船舶的儲(chǔ)備浮力船舶在風(fēng)浪中航行。由于受到的水壓力隨波浪的變化而改變，所以船舶在靜水面上浮力和重力之間的平衡狀態(tài)常被破壞，迫使船舶始終處在不停的上浮和下沉運(yùn)動(dòng)中。為確保航行安全起見(jiàn)，船舶除在設(shè)計(jì)水線以下需要足夠的排水體積以提供足夠的浮力之外。在水線以上還必須有相當(dāng)?shù)乃荏w積，這一部分水密體積可以保證船舶繼續(xù)下沉?xí)r提供更大的浮力。通常稱這部分水密體積能提供的浮力為儲(chǔ)備浮力。3

儲(chǔ)備浮力通常以干舷來(lái)表示。干舷大，表示船舶的儲(chǔ)備浮力也大。干舷還同船體強(qiáng)度有關(guān)，干舷越大，船體強(qiáng)度越好。儲(chǔ)備浮力的大小同船的安全性和經(jīng)濟(jì)性有關(guān)。加大儲(chǔ)備浮力，船舶不易沉沒(méi)，能提高船的安全性，但會(huì)使船舶的載重量減少，影響經(jīng)濟(jì)性。為保證安全，通常由船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)根據(jù)船舶的類型、大小、結(jié)構(gòu)和航區(qū)等情況規(guī)定一個(gè)最小干舷值。為確保儲(chǔ)備浮力及便于監(jiān)督檢查，在船舶中央兩舷要勘劃載重線標(biāo)志。4

船舶的載重線標(biāo)志為保證船舶的安全航行，船舶檢驗(yàn)部門規(guī)定在船中央兩舷處刻出載重標(biāo)志線，以表明該船在不同航區(qū)、不同季節(jié)中航行所允許的最大吃水線，如果載重量超過(guò)了允許的載重標(biāo)志線，港務(wù)監(jiān)督有權(quán)不準(zhǔn)船舶出航。載重標(biāo)志線如圖3所示。

船級(jí)社或船舶檢驗(yàn)局根據(jù)船舶的用材結(jié)構(gòu)、船型、適航性和抗沉性等因素，以及船舶航行的區(qū)域及季節(jié)變化等制定船舶載重線標(biāo)志。

載重線標(biāo)志包括：甲板線、載重線圓盤和與圓盤有關(guān)的各條載重線，圖中的CS是中同船級(jí)社核定符號(hào)，各條載重線

含義如下：

①TF(Tropical Fresh Water Load Line)。熱帶淡水載重線，即船舶航行于熱帶地區(qū)淡水中總載重量不得超過(guò)此線。

②F(Fresh Water Load Line)。淡水載重線，即船舶在淡水中行駛時(shí)，總載重量不得超過(guò)此線。

③T(Tropical Load Line)。熱帶海水載重線，即船舶在熱帶地區(qū)航行時(shí)，總載重量不得超過(guò)此線。

④S(Summer Load Line)。夏季海水載重線，即船舶在夏季航行時(shí)，總載重量不得超過(guò)此線。

⑤W(Winter Load Line)。表示冬季海水載重線，即船舶在冬季航行時(shí)，總載重量不得超過(guò)此線。

⑥WNA(Winter North Atlantic Load Line)。北大西洋冬季載重線，指船長(zhǎng)為100 m以下的船舶，在冬季區(qū)域航行經(jīng)過(guò)北大西洋時(shí)，總載重量不得超過(guò)此線。3