[科普中国]-救生艇浮力

浮性

浮性是与船舶浮力直接相关的一种船舶性能，是指物体在流体表面（如船在水面）或在流体中（如气球在空气中）浮于一定平衡位置的能力。对于船舶，浮性（buoyancy）是指在一定装载情况下，船舶具有漂浮在水面保持平衡位置的能力。船舶是浮体，决定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。漂浮条件是重力和浮力大小相等方向相反，且两力应作用在同一铅垂线上。船舶重力即船舶的总重量；船舶浮力是指水对船体的浮力，根据阿基米德定律船舶浮力大小等于船体所排开同体积水的重量。2

船舶的静平衡条件当船舶浮于一定水平位置时，首先受到地球引力的作用，这就是重力P，它的方向是垂直向下的，作用点通过船的重心G。其次。船体浸水表面的每一部分都受到水的压力，如图1所示。这些压力都是垂直于船体表面的，其大小和深度成正比。从图中可以看出，水压力的水平分力互相抵消，垂直分力则形成一个垂直向上的合力，此合力就是支持船舶漂浮于水面一定位置的浮力。

根据阿基米德定律，物体在水中所受到的浮力大小等于物体所排开水的重量。因此，船舶所受到的浮力就等于船舶所排开水的重量(通常称为排水量)，可写成

式中：△——浮力、船舶排水量，t；

V——船的排水体积，m3；

——水的密度，淡水为1.000吨/m3；海水为1.025吨/m3。

根据前述，排水体积与船的长度L、宽度B、吃水T和方形系数CB有如下关系：

式中：L、B、T的单位是m。

故排水量与主尺度的关系式为

浮力垂直向上，作用于排水体积的形心C点,称C点为浮心。

综上所述,船舶漂浮于水面一定位置时,它受两个作用力：一个是作用于重心G点并垂直向下的重力P；另一个是作用于浮心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处在了平衡状态。很显然，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在同一垂直线上,如图2所示。

当船内载重减少时,重力小于浮力，船舶必然上浮,待浮力减小到与重力重新相等时。达到新的平衡。当船内载重增加时,重力大于浮力,船舶必然下沉，使船舶的排水体积增加，船的浮力也就随之加大。直到浮力和重力相等达到新的平衡为止。3

船舶的平衡漂浮状态，简称船舶浮态，有正浮、横倾、纵倾和任意倾斜等四种状态。如果船的重心的纵向坐标和横向坐标与浮心的纵向坐标和横向坐标对应相等，船就处于正浮状态，此时船的首、尾和左、右舷吃水都相等，否则就会产生横倾、纵倾或两者兼有的任意倾斜。一般在设计时要求船舶保持正浮，或略带尾倾。船在营运中要进行货物积载计算，控制装载重量和重心位置，以获得良好的浮态。4

船舶的储备浮力船舶在风浪中航行。由于受到的水压力随波浪的变化而改变，所以船舶在静水面上浮力和重力之间的平衡状态常被破坏，迫使船舶始终处在不停的上浮和下沉运动中。为确保航行安全起见，船舶除在设计水线以下需要足够的排水体积以提供足够的浮力之外。在水线以上还必须有相当的水密体积，这一部分水密体积可以保证船舶继续下沉时提供更大的浮力。通常称这部分水密体积能提供的浮力为储备浮力。3

储备浮力通常以干舷来表示。干舷大，表示船舶的储备浮力也大。干舷还同船体强度有关，干舷越大，船体强度越好。储备浮力的大小同船的安全性和经济性有关。加大储备浮力，船舶不易沉没，能提高船的安全性，但会使船舶的载重量减少，影响经济性。为保证安全，通常由船舶检验机构根据船舶的类型、大小、结构和航区等情况规定一个最小干舷值。为确保储备浮力及便于监督检查，在船舶中央两舷要勘划载重线标志。4

船舶的载重线标志为保证船舶的安全航行，船舶检验部门规定在船中央两舷处刻出载重标志线，以表明该船在不同航区、不同季节中航行所允许的最大吃水线，如果载重量超过了允许的载重标志线，港务监督有权不准船舶出航。载重标志线如图3所示。

船级社或船舶检验局根据船舶的用材结构、船型、适航性和抗沉性等因素，以及船舶航行的区域及季节变化等制定船舶载重线标志。

载重线标志包括：甲板线、载重线圆盘和与圆盘有关的各条载重线，图中的CS是中同船级社核定符号，各条载重线

含义如下：

①TF(Tropical Fresh Water Load Line)。热带淡水载重线，即船舶航行于热带地区淡水中总载重量不得超过此线。

②F(Fresh Water Load Line)。淡水载重线，即船舶在淡水中行驶时，总载重量不得超过此线。

③T(Tropical Load Line)。热带海水载重线，即船舶在热带地区航行时，总载重量不得超过此线。

④S(Summer Load Line)。夏季海水载重线，即船舶在夏季航行时，总载重量不得超过此线。

⑤W(Winter Load Line)。表示冬季海水载重线，即船舶在冬季航行时，总载重量不得超过此线。

⑥WNA(Winter North Atlantic Load Line)。北大西洋冬季载重线，指船长为100 m以下的船舶，在冬季区域航行经过北大西洋时，总载重量不得超过此线。3