分析自由液面对船舶稳性的影响及船舶安全行驶对策

摘 要：我国经济发展较快，尤其是海上贸易量激增，运输船舶在风浪中行使时，经常会发生沉没事故，通过对事故的调查分析，都和自由液面有很大的关系。为了避免自由液面对船舶的安全构成威胁，下面就结合沉船事故案例，对自由液面出现的原因，产生的原因，在此基础上，继续分析自由液面对船舶初稳心高度、船舶大倾角稳性的影响，只有了解事故发生的原因，才能采取有效的措施予以控制。下面就对这些方面进行分析，希望给有关人士一些借鉴。

关键词：自由液面 船舶稳性 安全行驶

对于自由液面而言，如果在运输货物的时候，流动的货物，或者是液体没有装满船舱的时候，其会就出现自由流动问题，如果船舶舱室中进水，也会形成自由液面，如果装入的货物具有下沉性和散落性，在外力的作用下，就会出现自由松散问题，这些情况得不到控制，都会影响船舶的安全行驶。

1.分析自由液面对船舶稳性的影响

1.1分析自由液面对船舶初稳心高度的影响情况

如果船舱内装有液体时，但是没有装满，就会形成自由液面，船舶在行驶过程中，在自由液面的影响下，船舶的稳定性就会减小，如果倾角比较小的时候，计算公式为ΔhGM=∑ρix/D，在该公式中，D表示船舶的排水量，ρ代表船舱内液体的密度值，ix表示自由液面对船舶横倾轴的惯性矩，具体数值可以在相关资料中获得，还可以通过公式进行计算，但是比较麻烦。

从这些数据中可以看出，自由液面在影响船舶初稳心高度值，主要是将其值进一步降低，从公式中不难看出，其和液体密度是正比关系，和液舱的宽度的立方是正比关系，和液舱长度也是正比关系，如果液舱的宽度不断增大，对自由液面影响情况就会加剧。

如果船舶遇到碰撞、搁浅、触礁等问题，船舱有可能进水，这样也会出现自由液面，可以使用公式ΔhGM=Cx∑ρix/D，表达对初稳心高度的降低值，在该公式中，C表示货舱进水后，其面积渗透率，面积渗透率由于情况的不同，其实际数值也不同，要具体情况具体分析。

1.2分析在大倾角情况下其对船舶静稳性的影响

如果船舶的横倾角在10°以上，在表示船舶的静稳性时，由于条件发生了改变，因此就不可以使用初稳心高度进行表示，一般会使用复原力臂lGZ进行表示，如果是在大倾角的情况下，对于横倾轴的惯性矩而言，自由液面属于变量，自由液面的尺度不仅会发生变化，还会随着横倾角的不同，出现更严重的变化，在这一情况下，可以利用横倾角θ对其进行修正，在计算自由液面惯性矩值时，可以使用公式i′x=ix/cos3θ，最终就可以计算出结果。

1.3分析船舶静稳性情况

对船舶的稳性进行考察过程中，不仅要重点对船舶的初稳心进行考察，还应该对船舶在大倾角时候的稳定性进行考察分析，例如当船舶在运输航行过程中，由于其他因素的影响，船舶出现进水问题，或者发生严重的横倾时，都应该进行具体情况的分析。在此基础上，还应该对船舶大倾角时的稳性进行考察，例如当某木材船发生严重的碰撞后，或者是货舱进水后，在这些情况下，都要计算船舶的初稳心。在此期间，从计算结果中分析，如果船舶还有足够的稳性，就可以继续沿着计划的航线行驶，但是如果船舶到达锚地后，却突然倾覆，在事故调查中发现，由于轮船进水之后，在自由液面的修正下，其初稳心仍然是0.55m，由此可见，在行驶当中其初稳心还是在相关规定范围内的。该船倾覆的主要原因是在在不同横倾角的情况下，在自由液面的影响修正下，其复原的力臂满足了解要求，因此发生倾覆。

2.分析船舶在安全行驶中的有效对策

2.1对大型运输船舶航行前的必要检查分析

通过上述的分析发现，对于运输船舶而言，要对其结构进行特殊设置，设立纵向水密舱壁，可以有效减少自由液面对船舶稳性的影响，除此之外，在航行中也应该将装入的液体舱室都装满，或者是让其处于空仓状态，有效减少自由液面舱柜的数量，那么在航运过程中，就能避免对船舶稳性的影响。通过对当前船舶的调查分析，发现一般超大型散装船舶，如果是处于空载状态下航行，一定要使用1到2个货舱作为压载舱，业内人士都了解，这种船舶货舱的宽度和长度都很大，如果不加以控制，那么其对船舶自由液面的影响非常大，因此在运行过程中，严格遵守船舶的规定，不能在该类压载舱时，存在半舱情况，这是极其危险的。船舶在自由航行的时候，如果需要使用油水，要通过调驳油水，确保空间较大的油水舱是满舱，或者是空舱。在检查过程中，注意对纵向舱的观察，其仓壁是否完全分隔，是否还存在连通情况，观察不同舱室中是否存在不必要的积水，如果存在上述问题，都要及时进行处理，保证大型运输船舶在航行过程中的安全性和稳定性，将事故发生率降到最低。

2.2有效对船舶中装载的散装进行处理

为了保证船舶航行的安全性，一定要对船舶中装载的散货进行处理，主要是将货物堆放好，有条理的安放，或者对货物加以固定，要求在航行颠簸时，货物不会出现移动，除此之外，由于货物高低不齐，也会影响船舶航行的稳定，因此可以对其进行平舱。如果需要装运水洗矿这样的货物时，必须要对货物的含水量进行严格的控制和检测，这样在整个航行过程中，就不会出现自由液面，保证航行中船舶的安全性。

2.3当船舶进水后的处理方法

一般船舶在航行过程中，由于天气影响，以及航行海域环境的影响，一旦出现触礁、搁浅、碰撞等问题，船舶舱室不可避免的会发生进水，针对这一情况，船上的工作人员要及时进行处理，不要拖延，拖延后果很严重。可以及时用排水泵排水，或者进行堵漏，在此基础上，将临近舱室的水密门窗都关闭，及时减少存在自由液面的舱室数量，这样出现自由液面的情况就和降低，而且其影响范围也有限，就保证了船舶安全的运行。

2.4对于船舶发生横倾时的处理措施

如果在航行过程中，由于各种因素的影响，船舶出现严重的横倾问题，技术人员一定要及时处理，不能耽误宝贵的抢修时间。使用压载水有效对其调整，在操作过程中，一定要小心谨慎，必须充分考虑到自由液面对其的影响，如果必须使用压载水对其作出调整，那么在选择压载舱时，应该保证压载舱宽度较窄，如果该船舶已经安装了压载水，在进行横倾调整过程中，最好使用排放在横倾一侧

的压载水，这种处理方式，可以有效避免其他压载水舱出现自由液面问题，有效保护了船舶的稳定性。

下面就以实际案例进行分析，永安号船的沉没事故，给了非常深刻的教训，在对事故调查中发现，该船装运散装的硫精矿，在正常的航行过程中，整个船体突然向左倾斜12°，在这种危机关头，船长立即下令向No.2右舷压载舱压水，在不断的努力下，该船回到了正浮的状态，但是在这之后不久，又出现了问题，该船又开始向右侧倾斜，此时船长仍然按照之前的操作方式，下令向No.2左舷压载舱压水，但是船舶在左转的时候，整个船体开始不受控制，直接向右侧加剧的横倾，最终导致永安号船的沉没，但是据调查分析，事故发生时在其航行的海域内海况、天气等都非常好，由此可见，这就是船体自由液面导致的。

2.5有效控制浪引起的自由液面

通过上述情况的分析得知，影响船舶航行安全的主要因素就是自由液面，因此要通过各种手段控制各种因素引起的自由液面，例如在航行中经常会遇到风浪，如果风浪过大，海水就会沿着甲板流向各个舱室，如果条件允许的话，自由液面形成的速度非常快，因此在这种情况下，驾驶人员要提前减速航行，或者是改变航行的方向，这样就可以很好的控制船舶出现的垂荡和纵摇幅度，除此之外，还应该检查甲板上排水口情况，时刻保持其畅通。

3.总结

通过以上对自由液面形成原因的分析，发现其影响因素较多，在轮船航行过程中一定要予以控制，避免这一问题的发生。除此之外，还分析了只有液面对船舶稳性的影响，通过上述的案例就可以看出，其影响非常严重，可以直接导致一个大型货轮的沉没，因此在航行前要注意各项工作的检查，不能有任何疏忽。

参考文献：

[1]夏璐璐.典型刍议自由液面对船舶稳性的影响[J].中国水运月刊，2015，15（5）：21-22.

[2]程霄楠，覃晓青，刘敏燕.载运易流态化固体散货船舶沉船事故机理分析[J].中国水运月刊，2015，15（5）：14-15.

[3]任凯，浦金云，李营.船舶装载对初稳性影响的实验教学模型[J].实验室研究与探索，2014，33（7）：180-184.

[4]刘威，朱发新，温小飞，等.船舶稳性及受撞即时倾覆影响因素分析研究[J].机电设备，2013（4）：20-23.

[5]魏登明，李海艳.基于船舶中舵操纵稳定性优化控制研究[J].计算机仿真， 2015，32（12）：332-336.