救生艇浮力船舶的靜平衡條件

當(dāng)船舶浮于一定水平位置時，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。這些壓力都是垂直于船體表面的，其大小和深度成正比。從圖1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于水面一定位置的浮力。

根據(jù)阿基米德定律，物體在水中所受到的浮力大小等于物體所排開水的重量。因此，船舶所受到的浮力就等于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(jù)前述，排水體積與船的長度L、寬度B、吃水T和方形系數(shù)C_B有如下關(guān)系：

故排水量與主尺度的關(guān)系式為

浮力垂直向上，作用于排水體積的形心C點,稱C點為浮心。

綜上所述,船舶漂浮于水面一定位置時,它受兩個作用力：一個是作用于重心G點并垂直向下的重力P；另一個是作用于浮心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處在了平衡狀態(tài)。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。

當(dāng)船內(nèi)載重減少時,重力小于浮力，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(dāng)船內(nèi)載重增加時,重力大于浮力,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(tài)，簡稱船舶浮態(tài)，有正浮、橫傾、縱傾和任意傾斜等四種狀態(tài)。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(yīng)相等，船就處于正浮狀態(tài)，此時船的首、尾和左、右舷吃水都相等，否則就會產(chǎn)生橫傾、縱傾或兩者兼有的任意傾斜。一般在設(shè)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(tài)。

浮性是與船舶浮力直接相關(guān)的一種船舶性能，是指物體在流體表面（如船在水面）或在流體中（如氣球在空氣中）浮于一定平衡位置的能力。對于船舶，浮性（buoyancy）是指在一定裝載情況下，船舶具有漂浮在水面保持平衡位置的能力。船舶是浮體，決定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。漂浮條件是重力和浮力大小相等方向相反，且兩力應(yīng)作用在同一鉛垂線上。船舶重力即船舶的總重量；船舶浮力是指水對船體的浮力，根據(jù)阿基米德定律船舶浮力大小等于船體所排開同體積水的重量。

船舶在風(fēng)浪中航行。由于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(tài)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(shè)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(dāng)?shù)乃荏w積，這一部分水密體積可以保證船舶繼續(xù)下沉?xí)r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。

儲備浮力通常以干舷來表示。干舷大，表示船舶的儲備浮力也大。干舷還同船體強度有關(guān)，干舷越大，船體強度越好。儲備浮力的大小同船的安全性和經(jīng)濟性有關(guān)。加大儲備浮力，船舶不易沉沒，能提高船的安全性，但會使船舶的載重量減少，影響經(jīng)濟性。為保證安全，通常由船舶檢驗機構(gòu)根據(jù)船舶的類型、大小、結(jié)構(gòu)和航區(qū)等情況規(guī)定一個最小干舷值。為確保儲備浮力及便于監(jiān)督檢查，在船舶中央兩舷要勘劃載重線標志。

為保證船舶的安全航行，船舶檢驗部門規(guī)定在船中央兩舷處刻出載重標志線，以表明該船在不同航區(qū)、不同季節(jié)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志線，港務(wù)監(jiān)督有權(quán)不準船舶出航。載重標志線如圖3所示。

船級社或船舶檢驗局根據(jù)船舶的用材結(jié)構(gòu)、船型、適航性和抗沉性等因素，以及船舶航行的區(qū)域及季節(jié)變化等制定船舶載重線標志。

載重線標志包括：甲板線、載重線圓盤和與圓盤有關(guān)的各條載重線，圖3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，即船舶航行于熱帶地區(qū)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(qū)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(qū)域航行經(jīng)過北大西洋時，總載重量不得超過此線。

要求：

1．救生艇的乘額在60人以上者應(yīng)為機動救生艇。每艘救生艇的乘員定額應(yīng)不超過150人。

2．每艘貨船救生(助)艇的布置，應(yīng)使其全部乘員在從發(fā)出登艇指令時起不超過3min登艇完畢，并應(yīng)能迅速離艇。

3．救生(助)艇應(yīng)備有在救生(助)艇任何一舷均可使用的登乘梯，以便水中人員能夠登艇。該梯子的最下一級踏板應(yīng)在救生艇輕載水線以下不小于0.4 m處。

4．救生(助)艇的布置，應(yīng)能把失去自主能力的人員從海上或從所躺的擔(dān)架上抬進救生(助)艇。

5．人員可能行走的所有表面應(yīng)有防滑層。

6．每艘客船救生(助)艇的布置，應(yīng)使其全部乘員能迅速登艇，而且能迅速離艇。

7．所有救生(助)艇應(yīng)裝有舵和舵柄，舵應(yīng)固定地附連在救生艇上。舵柄應(yīng)固定地安裝或連接在舵桿上。

8．除舵和螺旋槳附近部位外，應(yīng)在水線以上、水中人員可到達的其他范圍內(nèi)，沿救生(助)艇外部裝設(shè)鏈環(huán)狀可浮救生索。

9．傾覆時不能自行扶正的救生(助)艇，應(yīng)在艇體底部裝設(shè)供人員攀登救生艇的適宜扶手。扶手應(yīng)固連在救生艇上，當(dāng)受到足以把扶手從救生艇上打掉的沖擊力時，打掉扶手而不損壞救生船。

(1）將空礦泉水瓶旋轉(zhuǎn)后壓入水中，收回感受到改瓶向上的壓力，將手松開后會發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶會迅速上升。

結(jié)論：在水中的物體收到向上的浮力。

浮力問題是力學(xué)的重點和難點。解決浮力問題時，要按照下列步驟進行：

(1)確定研究對象。一般情況下選擇浸在液體中的物體為研究對象。

(2)分析物體受到的外力。主要是重力G（mg或ρ物gV物）、浮力F?。é岩篻V排）、拉力、支持力、壓力等。

(3)判定物體的運動狀態(tài)。明確物體上浮、下沉、懸浮、漂浮等。

(4)寫出各力的關(guān)系方程和由題目給出的輔助方程。如體積間的關(guān)系，質(zhì)量密度之間的關(guān)系等。

(5)將上述方程聯(lián)立求解。通常情況下，浮力問題用方程組解較為簡便。

（6）對所得結(jié)果進行分析討論。