基本介紹
- 中文名：浮性
- 外文名：buoyancy
- 定義：船在水面保持平衡位置的能力
- 浮態類型：正浮、縱傾、橫傾、任意狀態
- 一級學科：船舶工程
- 二級學科：船舶原理
定義,船舶的靜平衡條件,船舶的儲備浮力,船舶的載重線標誌,
定義
所謂浮性是指船舶在各種裝載情況下，保持一定浮態、漂浮於水面的一定位置的能力。浮性是船舶最基本的性能，任何船舶都必須具備一定的浮性。
船舶的靜平衡條件
當船舶浮於一定水平位置時，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，作用點通過船的重心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。這些壓力都是垂直於船體表面的，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垂直向上的合力，此合力就是支持船舶漂浮於水面一定位置的浮力。
圖1
圖1根據阿基米德定律，物體在水中所受到的浮力大小等於物體所排開水的重量。因此，船舶所受到的浮力就等於船舶所排開水的重量(通常稱為排水量)，可寫成
V——船的排水體積，m3；
根據前述，排水體積與船的長度L、寬度B、吃水T和方形係數CB有如下關係：
故排水量與主尺度的關係式為
浮力垂直向上，作用於排水體積的形心C點,稱C點為浮心。
綜上所述,船舶漂浮於水面一定位置時,它受兩個作用力：一個是作用於重心G點並垂直向下的重力P；另一個是作用於浮心C而垂直向上的浮力Δ。船舶漂浮於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。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。
圖2
圖2當船內載重減少時,重力小於浮力，船舶必然上浮,待浮力減小到與重力重新相等時。達到新的平衡。當船內載重增加時,重力大於浮力,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到新的平衡為止。
船舶的平衡漂浮狀態，簡稱船舶浮態，有正浮、橫傾、縱傾和任意傾斜等四種狀態。如果船的重心的縱向坐標和橫向坐標與浮心的縱向坐標和橫向坐標對應相等，船就處於正浮狀態，此時船的首、尾和左、右舷吃水都相等，否則就會產生橫傾、縱傾或兩者兼有的任意傾斜。一般在設計時要求船舶保持正浮，或略帶尾傾。船在營運中要進行貨物積載計算，控制裝載重量和重心位置，以獲得良好的浮態。
船舶的儲備浮力
船舶在風浪中航行。由於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常被破壞，迫使船舶始終處在不停的上浮和下沉運動中。為確保航行安全起見，船舶除在設計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的水密體積，這一部分水密體積可以保證船舶繼續下沉時提供更大的浮力。通常稱這部分水密體積能提供的浮力為儲備浮力。
儲備浮力通常以乾舷來表示。乾舷大，表示船舶的儲備浮力也大。乾舷還同船體強度有關，乾舷越大，船體強度越好。
船舶的載重線標誌
為保證船舶的安全航行，船舶檢驗部門規定在船中央兩舷處刻出載重標誌線，以表明該船在不同航區、不同季節中航行所允許的最大吃水線，如果載重量超過了允許的載重標誌線，港務監督有權不準船舶出航。載重標誌線如圖3所示。
圖3
圖3船級社或船舶檢驗局根據船舶的用材結構、船型、適航性和抗沉性等因素，以及船舶航行的區域及季節變化等制定船舶載重線標誌。
載重線標誌包括：甲板線、載重線圓盤和與圓盤有關的各條載重線，圖中的CS是中同船級社核定符號，各條載重線
含義如下：
①TF(Tropical Fresh Water Load Line)。熱帶淡水載重線，即船舶航行於熱帶地區淡水中總載重量不得超過此線。
②F(Fresh Water Load Line)。淡水載重線，即船舶在淡水中行駛時，總載重量不得超過此線。
③T(Tropical Load Line)。熱帶海水載重線，即船舶在熱帶地區航行時，總載重量不得超過此線。
④S(Summer Load Line)。夏季海水載重線，即船舶在夏季航行時，總載重量不得超過此線。
⑤W(Winter Load Line)。表示冬季海水載重線，即船舶在冬季航行時，總載重量不得超過此線。
⑥WNA(Winter North Atlantic Load Line)。北大西洋冬季載重線，指船長為100 m以下的船舶，在冬季區域航行經過北大西洋時，總載重量不得超過此線。
