分析自由液面對船舶穩性的影響及船舶安全行駛對策

◎ 葉保善　廣西壯族自治區南寧船舶檢驗局

分析自由液面對船舶穩性的影響及船舶安全行駛對策

◎ 葉保善廣西壯族自治區南寧船舶檢驗局

我國經濟發展較快，尤其是海上貿易量激增，運輸船舶在風浪中行使時，經常會發生沉沒事故，通過對事故的調查分析，都和自由液面有很大的關系。為了避免自由液面對船舶的安全構成威脅,下面就結合沉船事故案例,對自由液面出現的原因，產生的原因，在此基礎上，繼續分析自由液面對船舶初穩心高度、船舶大傾角穩性的影響,只有了解事故發生的原因，才能采取有效的措施予以控制。下面就對這些方面進行分析，希望給有關人士一些借鑒。

自由液面 船舶穩性 安全行駛

對于自由液面而言，如果在運輸貨物的時候，流動的貨物，或者是液體沒有裝滿船艙的時候，其會就出現自由流動問題，如果船舶艙室中進水，也會形成自由液面，如果裝入的貨物具有下沉性和散落性,在外力的作用下，就會出現自由松散問題，這些情況得不到控制，都會影響船舶的安全行駛。

1.分析自由液面對船舶穩性的影響

1.1分析自由液面對船舶初穩心高度的影響情況

如果船艙內裝有液體時，但是沒有裝滿，就會形成自由液面，船舶在行駛過程中，在自由液面的影響下，船舶的穩定性就會減小，如果傾角比較小的時候，計算公式為ΔhGM=∑ρix/D，在該公式中，D表示船舶的排水量，ρ代表船艙內液體的密度值，ix表示自由液面對船舶橫傾軸的慣性矩，具體數值可以在相關資料中獲得，還可以通過公式進行計算，但是比較麻煩。

從這些數據中可以看出，自由液面在影響船舶初穩心高度值，主要是將其值進一步降低，從公式中不難看出，其和液體密度是正比關系,和液艙的寬度的立方是正比關系，和液艙長度也是正比關系,如果液艙的寬度不斷增大,對自由液面影響情況就會加劇。

如果船舶遇到碰撞、擱淺、觸礁等問題，船艙有可能進水，這樣也會出現自由液面，可以使用公式ΔhGM=Cx∑ρix/D，表達對初穩心高度的降低值，在該公式中，C表示貨艙進水后，其面積滲透率,面積滲透率由于情況的不同，其實際數值也不同，要具體情況具體分析。

1.2分析在大傾角情況下其對船舶靜穩性的影響

如果船舶的橫傾角在10°以上，在表示船舶的靜穩性時，由于條件發生了改變，因此就不可以使用初穩心高度進行表示，一般會使用復原力臂lGZ進行表示，如果是在大傾角的情況下，對于橫傾軸的慣性矩而言，自由液面屬于變量,自由液面的尺度不僅會發生變化，還會隨著橫傾角的不同，出現更嚴重的變化,在這一情況下，可以利用橫傾角θ對其進行修正，在計算自由液面慣性矩值時，可以使用公式i′x=ix/cos3θ，最終就可以計算出結果。

1.3分析船舶靜穩性情況

對船舶的穩性進行考察過程中，不僅要重點對船舶的初穩心進行考察,還應該對船舶在大傾角時候的穩定性進行考察分析，例如當船舶在運輸航行過程中，由于其他因素的影響，船舶出現進水問題，或者發生嚴重的橫傾時,都應該進行具體情況的分析。在此基礎上，還應該對船舶大傾角時的穩性進行考察，例如當某木材船發生嚴重的碰撞后，或者是貨艙進水后，在這些情況下，都要計算船舶的初穩心。在此期間，從計算結果中分析，如果船舶還有足夠的穩性,就可以繼續沿著計劃的航線行駛，但是如果船舶到達錨地后,卻突然傾覆，在事故調查中發現，由于輪船進水之后，在自由液面的修正下，其初穩心仍然是0.55m,由此可見，在行駛當中其初穩心還是在相關規定范圍內的。該船傾覆的主要原因是在在不同橫傾角的情況下，在自由液面的影響修正下，其復原的力臂滿足了解要求，因此發生傾覆。

2.分析船舶在安全行駛中的有效對策

2.1對大型運輸船舶航行前的必要檢查分析

通過上述的分析發現，對于運輸船舶而言，要對其結構進行特殊設置，設立縱向水密艙壁，可以有效減少自由液面對船舶穩性的影響，除此之外，在航行中也應該將裝入的液體艙室都裝滿，或者是讓其處于空倉狀態，有效減少自由液面艙柜的數量，那么在航運過程中，就能避免對船舶穩性的影響。通過對當前船舶的調查分析，發現一般超大型散裝船舶，如果是處于空載狀態下航行,一定要使用1到2個貨艙作為壓載艙,業內人士都了解，這種船舶貨艙的寬度和長度都很大,如果不加以控制，那么其對船舶自由液面的影響非常大，因此在運行過程中，嚴格遵守船舶的規定，不能在該類壓載艙時，存在半艙情況，這是極其危險的。船舶在自由航行的時候，如果需要使用油水,要通過調駁油水,確保空間較大的油水艙是滿艙，或者是空艙。在檢查過程中，注意對縱向艙的觀察，其倉壁是否完全分隔，是否還存在連通情況，觀察不同艙室中是否存在不必要的積水，如果存在上述問題，都要及時進行處理，保證大型運輸船舶在航行過程中的安全性和穩定性，將事故發生率降到最低。

2.2有效對船舶中裝載的散裝進行處理

為了保證船舶航行的安全性，一定要對船舶中裝載的散貨進行處理，主要是將貨物堆放好，有條理的安放，或者對貨物加以固定，要求在航行顛簸時，貨物不會出現移動，除此之外，由于貨物高低不齊，也會影響船舶航行的穩定，因此可以對其進行平艙。如果需要裝運水洗礦這樣的貨物時，必須要對貨物的含水量進行嚴格的控制和檢測,這樣在整個航行過程中，就不會出現自由液面,保證航行中船舶的安全性。

2.3當船舶進水后的處理方法

一般船舶在航行過程中，由于天氣影響，以及航行海域環境的影響，一旦出現觸礁、擱淺、碰撞等問題，船舶艙室不可避免的會發生進水，針對這一情況，船上的工作人員要及時進行處理，不要拖延，拖延后果很嚴重。可以及時用排水泵排水，或者進行堵漏,在此基礎上，將臨近艙室的水密門窗都關閉,及時減少存在自由液面的艙室數量，這樣出現自由液面的情況就和降低，而且其影響范圍也有限，就保證了船舶安全的運行。

2.4對于船舶發生橫傾時的處理措施

如果在航行過程中，由于各種因素的影響，船舶出現嚴重的橫傾問題，技術人員一定要及時處理，不能耽誤寶貴的搶修時間。使用壓載水有效對其調整，在操作過程中，一定要小心謹慎，必須充分考慮到自由液面對其的影響，如果必須使用壓載水對其作出調整，那么在選擇壓載艙時，應該保證壓載艙寬度較窄，如果該船舶已經安裝了壓載水,在進行橫傾調整過程中,最好使用排放在橫傾一側

的壓載水,這種處理方式，可以有效避免其他壓載水艙出現自由液面問題，有效保護了船舶的穩定性。

下面就以實際案例進行分析，永安號船的沉沒事故，給了非常深刻的教訓，在對事故調查中發現，該船裝運散裝的硫精礦,在正常的航行過程中，整個船體突然向左傾斜12°，在這種危機關頭，船長立即下令向No.2右舷壓載艙壓水，在不斷的努力下，該船回到了正浮的狀態,但是在這之后不久，又出現了問題，該船又開始向右側傾斜，此時船長仍然按照之前的操作方式，下令向No.2左舷壓載艙壓水,但是船舶在左轉的時候，整個船體開始不受控制，直接向右側加劇的橫傾，最終導致永安號船的沉沒,但是據調查分析，事故發生時在其航行的海域內海況、天氣等都非常好，由此可見，這就是船體自由液面導致的。

2.5有效控制浪引起的自由液面

通過上述情況的分析得知，影響船舶航行安全的主要因素就是自由液面，因此要通過各種手段控制各種因素引起的自由液面，例如在航行中經常會遇到風浪，如果風浪過大，海水就會沿著甲板流向各個艙室，如果條件允許的話，自由液面形成的速度非常快，因此在這種情況下，駕駛人員要提前減速航行，或者是改變航行的方向,這樣就可以很好的控制船舶出現的垂蕩和縱搖幅度,除此之外，還應該檢查甲板上排水口情況，時刻保持其暢通。

3.總結

通過以上對自由液面形成原因的分析，發現其影響因素較多，在輪船航行過程中一定要予以控制，避免這一問題的發生。除此之外，還分析了只有液面對船舶穩性的影響，通過上述的案例就可以看出，其影響非常嚴重，可以直接導致一個大型貨輪的沉沒，因此在航行前要注意各項工作的檢查，不能有任何疏忽。

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