摘 要：近年来一系列海难事故的发生，使人们对船舶破损后的生存能力有了新的认识。而稳性是衡量船舶安全性的最重要指标之一。船舶破损进水后的稳性更关系着船舶和人命的安全，因此研究破舱稳性有着十分重要的意义。本文就船舶进水后的稳性计算进行分析，得出这种情况下破舱稳性的计算方法，为船舶的安全提供了一部分理论依据。
关键词：船舶；破舱；初稳性
随着世界贸易的发展，海上船舶不断增多，加上变化的海洋环境，船舶在营运过程中由于各种意外事故而破损进水的概率也大大增加了。一旦破舱进水，船舶的浮性和稳性将会变差，直接威脅着船舶和人员的安全，如果不能及时的采取措施，船舶最终可能会沉没。因此，我们必须及时的了解和掌握船舶的基本状况，而船舶的破舱稳性是衡量船舶安全性能的最重要指标，因此我们要在最短的时间内确定破损舱室的位置，迅速、准确的计算出船舶破损后的浮性和稳性，为采取正确有效的应急措施提供理论依据。所以，研究船舶破舱进水后稳性的计算具有重要的理论意义和应用价值。
一、破舱稳性概念及重要性
（一）破舱稳性基本概念
在海上船舶可能因各种海损事故而破舱进水，为了保证船舶进水后不致倾覆，必须保证船舶具有一定的破舱稳性。破舱稳性是指船舶在一舱或相邻多舱破损浸水以后，仍能保持一定的浮性和稳性，使得船舶不至于沉没或延缓沉没时间，确保人员和货物安全的性能。
（二）破舱稳性的重要性
不断发生的大量海损事故使人们认识到船舶破损后其生存能力的重要性。当船舶破舱进水后，由于发生倾斜和下沉一方面使船舶的储备浮力减少，另一方面还可能使船舶丧失稳性，从而导致倾覆或沉没的危险，造成巨大的财产和人命的损失。同时一系列海上惨剧的发生，促使人们更加认识到了破舱稳性研究的重要性。破舱稳性亦是近年来的研究热点，也是在船级社入籍检验的过程中重要的校核计算环节。
二、船舶进水后稳性计算
（一）计算时应考虑的情况
1.选取计算的装载情况：若以检验浸水后的浮态为主，在进水量大致相同的情况下，则应以吃水较大的装载情况为准。进水舱位置一般以距首或尾1/4船长处为严重。对于低脊弧或无脊弧的船，则船端部可能更严重。若以检验其浸水后的剩余稳性为主，在进水量大致相同的情况下，则应以初稳性较差的装载情况以及进水舱位置在舯处为严重。
2.在设有双层底或水线下水密平台的情况下，若以检验浸水后的浮态为主，则以双层底或水密平台下同时破损为严重。若以检验浸水后的剩余稳性为主，则以双层底或水密平台下不破损为严重。
3.在非对称破损浸水情况下，尚应考虑破损浸水后的横倾角在进水量大致相同的情况下，装载情况则以初稳性较差的情况以及破损舱内液体距中纵剖面横向力矩大者为严重。
4.当破损范围内有供装载液体的处所，并载有部分液体时，若以检验浮态为主时，可假定其渗透率为0.95；若以检验其剩余稳性为主时，当进水舱重心较低时可假定其渗透率为0，而当重心较高时宜假定为0.95。由于船舶舱室内有各种结构构件、设备、机械和货物等，它们都占据一定的舱室容积，并且随船舶及舱室的不同，它们占据的总容积也不同，所以，各类船舶的不同舱室之渗透率是不同的。
（二）初稳性计算方法
1.计算方法
（1）增加重量法：把破损后进入船内的水看成是增加的液体重量。计算破舱浸水后的浮态采用增加重量法，即将破舱后的进水重量作为在破损范围内液体载荷的增加，而后根据重力与浮力大小相等而方向相反，重心与浮心在同一铅垂线上的原理求得新的平衡位置，即为破舱浸水后的浮态。
（2）损失浮力法：把破舱后的进水区域看成不属于船的，即该部分的浮力已经损失，损失的浮力借增加吃水来补偿。这样对整个船舶来说，其排水量不变，故此法又称为固定排水量法。计算破舱浸水后的剩余稳性高度，采用固定排水量法在按增加重量法求得的新的平衡位置下（排水量不变），将破损部分作为浮力损失而从整个船的浮力中扣除。破损部分相应的水线面惯性矩从整个船的水线面惯性矩中扣除，所求得此平衡位置下的初吻性高度，即为破舱浸水后的剩余稳性高度。
当船舶破损进水量不超过排水量的10%～15%时，应用上面两种方法并依据初稳性公式来计算船舶浮态及稳性，其结果（如复原力矩、横倾角、纵倾角、首尾吃水法）是完全一致的。但算出的初稳心高度数值不同，这是因为稳心高度是对应于一定排水量的缘故。
若进水量较大，只有用其他方法（如逐步近似法）才能求得比较正确的结果。
2.不同进水情况下的计算方法
第一类舱：舱的顶部位于水线以下，船体破损后海水灌满整个舱室，但舱顶未破损，因此舱内没有自由液面。双层底、顶盖在水线以下的舱柜属于这种情况。这类舱室用增加重量法进行计算较方便。
第二类舱：进水舱未被灌满，舱内的水与船外的海水不相联通，有自由液面。为调整船舶浮态而灌水的舱以及船体破洞已被堵塞注水但水没有抽干的舱室都属于这类情况。这类舱因存在自由液面，故用增加重量法，计算时要考虑自由液面的影响。
第三类舱：舱的顶盖在水线以上，舱内的水与船外海水相通，因此舱内水面与船外海水保持同一水平面。这在船体破损时较为普遍，也是最典型的情况。这类舱室破损进水后，舱内水面与船外水面保持同一水平面，其进水量要由最后的水线来决定，而最后水线位置又与进水量有关。因此，用增加重量法来计算就很不方便，宜用损失浮力法进行计算，并认为舱室进水后船舶排水量和重心位置保持不变。
（三）船舶破舱后大倾角稳性的计算
船舶破舱进水后因其排水量及重心高度发生变化，对横向不对称进水时，船舶重心偏离中纵剖面，这些因素均对船舶大倾角稳性产生影响。
1.船舱横向对称进水
若船舱横向对称进水，可按式先计算进水后经自由液面修正后的船舶重心高度，（其中，为面积渗透率，由于货舱内所装货物的影响，实际自由液面面积小于破舱区间理论液面面积，为此在计算自由液面惯性矩时，应考虑面积渗透率的修正。一般近似处理方法是将理论自由液面惯性矩乘以面积渗透率。）再按式求取静稳性力臂并绘出静稳性曲线图，从而求取大倾角稳性的有关参数。
2.船舱横向不对称进水
此种情况下船舶进水后重心偏离中纵剖面，由此导致值减小，其修正量为：，则经横倾修正后的静稳性力臂为：进而绘制出相应曲线并在曲线图中量取所需要的若干参数。
三、展望及结束语
利用人工计算破舱稳性的难度较大、时间较长、计算中的准确率也很难保证。如果可以利用船上的配载软件，那么就可以快速轻松的获得所需要的数据。在船舶配载软件中，有的软件中有破舱一项功能，可以方便的计算出所需要的数据。那么当配载仪软件没有破舱功能时，我们可以通过改变其它舱室的数据来模拟破损舱室。我们只要预先查出空隔舱、机舱、管弄、舵机间、货舱等舱室的重心纵向坐标、重心横向坐标、重心距基线距离数据并输入，在发生破损时再输入该舱室的进水量，就可算出破损后的稳性数据。采用重量增加法，较适合于配载仪计算，相当于在船舶某一部位加载一票货物，通过计算得到新的稳性数据，来判断船舶的危险程度。如果破损的液舱本来是满的。那么破损后不改变稳性数据，哪怕原来的液位高于舱外水面；如果破损的液舱本来是空的或半满，那么破损后相当于注满该液舱，尽管可能实际的水位线并没到舱顶。货舱进水，相当于装入与海平面等高的海水，再扣除原有货物在海平面以下的体积。这样当我们遇到破舱情况时就可以减少计算的时间，同时也可以提高数据的准确率。总之，快速正确的计算破舱后的初稳性，对船舶和人命的安全有着十分重要的意义。
参考文献
[1] 徐邦桢，王建平，田佰军.海上货物运输[M].大连：大连海事大学出版社，2001．
[2] 蔡学康.利用配载仪计算船舶破损稳性[J].航海技术，2007（2）．
[3] 陈宾康.船舶静力学现代算法[M].大连：大连海事大学出版社，1995．
作者简介：
兰洋（1981-）天津海运职业学院教师，研究方向：船舶货运和船舶值班与避碰。
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