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船舶在建造以及運營的過程中都要考慮穩性的影響,這是船舶能在水中保持正浮狀態的基礎。
如上圖所示,WL(waterline)代表水線,G(gravity)代表船舶的重心,B(buoyancy)代表船舶的浮心,既浮力作用的中心,K(keel)代表船舶的龍骨,在船舶不受外力影響下,重力和浮力作用在一條線上大小相等方向相反使船舶保持正浮。
當船舶收到外力影響(風,浪,流等)發生傾斜時(傾角∮),如上圖W1L1代表船舶傾斜時新的水線面,此時重心的位置並沒有發生改變,而浮心位置發生了變化到達B1點,浮力的作用方向仍然垂直向上,新的浮力作用線與之前正浮狀態作用線的交點稱為穩心M(metacentric),且由此產生了一個使船舶恢復正浮狀態的復原力矩既:船舶排水量(可以理解為船舶總重量,與浮力大小相同)x 穩心高度GM x 船舶的傾斜角度Sin∮。
這個復原力矩是船舶不至於傾覆的根本,且由上述公式可以發現其與穩性高度GM有著密切關係,在船舶設計和實際運用中,這是一個及其重要的指標,實際運營中,船舶每次開航前都必須要計算穩性高度是否足夠,只有符合許多規範要求才能開航(包括初穩心高度,大傾角穩心高度,裝載特殊貨物例如穀物還有穀物穩性核准等等),否則是絕對不允許開航的。
船舶為了提高穩性,較常用的是採用降低重心的方法,將機艙油倉佈置在倉底,使用壓載水,安排重貨在倉底等等,帆船雖然桅杆很高,張帆後受風面積很大,但其實這些部件是很輕的,其在設計中肯定將重心設計的較低以獲得足夠的穩性,除非遭遇特別嚴重的海況或者船舶的水密性受到破壞(另一個船舶安全的重要指標),才有可能使船舶傾覆。
許多船舶傾覆事故例如令人痛心的東方之星號歸根結底就是船舶的穩性發生了問題,或者船舶的水密遭受了破壞且發生大量進水或者內部配重發生變化(例如油倉破裂導致燃油外洩),所以保證足夠的穩性是船舶安全的重中之重。
回覆列表
專業答覆:這是個船舶建造的問題。
首先明確一點,船舶安全的一個重要因素是“船舶穩性”。
所謂穩性是指船舶扶正的能力,打個比喻您把不倒翁扳倒,它會復位,這個復位的能力就類似於穩性。
也就是說,不管桅杆怎麼高,都是經過計算過,可以滿足此船舶穩性安全的。
所以,儘管桅杆看起來很高,但是都是根據船舶尺度(長、寬、型深)事先計算好的,不會盲目採取。