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上一篇博文叙述了自由企业先驱号倾覆的起因,即人为因素。下面我们讲一下技术因素,能使得倾覆过程那么快,以至许多人来不及逃生。
大家知道,客滚船的一个重要特征是其宽度与吃水之比一般在四以上,以允许载客货物分布在主甲板以上的客舱或货舱里。所谓滚装船就是指货物随车卸上卸下。滚装船放车的主甲板一般是开阔性的,即中间没有舱墙隔开,一旦甲板上积水,船稍有倾斜,积水就移向船的一边,产生一个倾斜力矩,使船倾斜更厉害。当时英国船舶技术权威公司BMT(British Maritime Technology)受英国国家控告方委托进行事故分析调查。他们用了自家开发的当时最先进的计算机软件进行了自由企业先驱号倾覆的模拟计算,他们假设自由企业先驱号船离港加速后,大量水涌入主甲板,当积水量超过500吨后,该船开始稍有倾斜,积水快速移向甲板的一边,促使倾斜加快。模拟计算结果显示该船在一至二分钟内倾覆横卧于海床上。
本人在进行事故分析时,建立了一个数学模型,包括四个运动方程,即船的平面运动及横摇,并且这四个运动方程在物理上是相互作用的,见文献。其目的是为了解释为什么该船在倾斜过程中还转了一个大弯。事实上,当一定量的水进入主甲板后,该船不仅开始倾斜,同时也开始转弯,这是因为船倾斜后,水面下的船体形状变成了非对称,从而形成了一个水流体转弯力矩,迫使该船转弯。我们知道,船在转弯时会产生一个作用在其重心上的离心力。因为该船的重心远高于水面,导致了该船进一步的倾斜。我的分析立意是整个事故是一个倾斜与转弯相互作用的过程。数学模型时域计算显示,积水量超过200吨后该船开始倾斜,转弯时产生的离心力对最后倾覆起了重要作用。
文献
Hua, J.,"A Theoretical Study on the Capsize of the Ferry HERALD OF FREE ENTERPRISE". International Shipbuilding Progress, 43, no.435 (1996) pp. 209-235
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