泰坦尼克號有16個進水艙。而現在的航母或戰艦都是上千個進水艙。那麼進水艙是越多越好嗎?


在回答這個問題之前,先聊聊水密艙室(題主所說的進水艙)是什麼,目的是什麼

水密艙室就是一個完整且水密的艙室。如下面這個示意圖,船舶內部被水密艙壁劃分成很多不同的部分。再算上上面的水密甲板和船舶的外板,這些部分就構成了船體內部的一個個水密艙室。

順便說一下水密艙壁。水密艙壁是中國古代的重要發明,目前最早的記錄是東晉末年孫恩的「八槽艦」(五斗米教出技術人才)。古代中國帆船上由多道水密艙壁和甲板構成了很多水密艙室。

中國帆船剖面

歐洲要19世紀纔在船舶設計建造中廣泛使用水密艙壁(這個是有原因的,不過和本題無關有空再講)。

設置水密艙壁有以下幾個功能:

  1. 增加船體結構的強度
  2. 對船舶內部進行功能劃分
  3. 在船舶泄露或破損時防止水進入其他區域,控制損失並且顯著提高了船舶抗沉性。
  4. 減少液體自由液麪的面積,提高船舶穩性。

這裡要糾正一下這個問題本身,泰坦尼克號上其實沒有水密艙室,只是從前至後設置了15道水密艙壁。因為當時的船舶設計師並沒有設置完整水密艙室的概念,水密艙壁並沒有延伸到水密的甲板位置,水密艙壁上沿和水密甲板之間有一定距離並且不水密。設計師的思路是將水密艙壁提高到船舶喫水線之上,即使船舶有一兩個艙進水,液麪也不會高於水密艙壁進而影響其他艙室。

但在和冰山碰撞過程中,泰坦尼克號一次性就撕裂了5個艙室。如下圖所示,船舶進水液麪高於了水密艙壁上緣並漫流到一個又一個艙室,最終導致了船舶沉沒。如果這些艙室都形成了完整的水密艙室,阻止了水向船舶其他區域漫流,5個艙室的浮力損失並不至於讓這條巨輪如此快速的沉沒。

沉沒過程的模型

水密艙室的主要功能和水密艙壁類似,其中最重要的就是保證船舶的抗沉性,也就是船舶破損進水之後保持浮力和穩性的能力。各類船舶對於抗沉性的要求是不同的。軍艦在戰鬥中受損的概率很大,同時要求它在受損後還能維持作戰或者返回的能力,所以軍艦的抗沉性要求遠高於民用船舶。

隨便找了一條軍艦,可以看到船上馬蜂窩一般的艙室分隔。這就是上文說的抗沉性需求造成大量分艙的結果。

現代民用船舶也是被密密麻麻的水密艙壁(上圖紅色)隔成了一個個艙室。

抗沉性的體現,即使只剩下半條船,還是能帶著貨浮在水面上

從這些看來水密隔艙確實是越來越多,船舶安全性也確實是越來越好。

讓我們回到這個問題

和泰坦尼克號時期15道水密艙壁相比,現代船舶的水密艙室數量的確是幾何倍數的增加。將大的艙室進一步劃分也確實降低了船舶破損進水的量以及減小了進水帶來的穩性問題。

但這個劃分是有一個限度的。因為增加水密艙室將增加水密艙壁的數量,這將導致水密艙壁破損的概率大大增加,從而導致兩或三個艙室同時破損,降低船舶的安全。

我再翻譯翻譯:船舶損傷是個隨機性很大的事情,擱淺,碰撞,腐蝕,甚至被自己掉落的部件砸傷都有可能發生。例如碰撞,假設某型船和船碰撞能造成10米長的破損。這條船99米長,如果設置的水密艙室長11米,分9個艙,這種碰撞情況下有可能只破損一個艙,進水艙室長度11米。但如果艙室長度是9米,分了11個艙,破損10米的碰撞就要破損兩個艙,進水艙室總長達到了18米。就這個例子看來我們雖然增加了水密艙室,但是反而降低的船舶的安全性。

軍艦被魚雷擊中的照片,在這個爆炸範圍內分兩個還是三個艙是沒有意義的。

從安全形度來看,我們需要了解我們設計的這條船面對那些破損危險,這些破損的發生概率如何,再考慮如何劃分我們的水密艙室。

而且一條船並不是隻需要考慮安全,功能纔是船舶建造的目標。船舶的功能是劃分到每個水密艙室的,只有少數艙室是僅僅為安全設置。除了安全艙室之外的水密艙室是要有足夠的空間來滿足相應的功能。如果艙室劃分的太小,相關設備可能都放不進去更不要說功能。例如軍艦魚雷艙小於魚雷的長度,魚雷放不進去這個艙也就沒意義了。一般來說艙室越大功能設備越好佈置,人員操作越方便,生活的感受也要好很多。

舉個栗子:船上的餐廳

上面兩個圖都是軍艦上的餐廳,我想大多數人應該都更願意在下面那張圖裡的餐廳就餐(是不同的船,大家領會精神就好)。所以對於船舶分艙而言,船舶設計追求的目標就是在安全的前提下,儘可能的少劃分水密艙室,讓單個艙室的體積儘可能大。

船舶水密分艙是船舶設計中非常有技術含量的一個工作,需要平衡功能,安全等等很多方面,很難用簡單的多少來概括。

這個問題的答案只能說從船舶安全形度,水密艙室不是越多越好。從船舶功能角度,水密艙室是越少越好。


不是。

顯然的,當水密艙數量趨近於無窮的時候,整個船就變成實心的了……根本浮不起來……

換句話說,單個水密艙能提供的浮力儲備大於其結構自重的時候纔有意義,而水密艙的功能定位決定了它必須擁有一定強度,這也就意味著它的結構自重不會很低。因此,水密艙的體積和總數肯定是要取一個適中的值,而非「多多益善」的。

而且考慮到成本、排水量、載貨量、內部空間、油耗等因素,水密艙的數量肯定是更加有限的……


親,那叫水密隔艙!


戰艦一般有隔離艙,可以防止重要的輪機艙和電子設備艙被海水淹沒,但隔離艙也是有限度的,進水過多會導致艦船傾斜,這時候就需要向反方向艙室注水保持艦艇平衡。進水過多超過承載限度會導致艦艇沉沒。


這個主要看船舶使用性質,正常載客輪渡沒有必要整那麼多水密隔艙,一方面會導致成本造價高,另一方面船重也會增加,那如果是航母、巡洋艦什麼的那就不一樣了,水密隔倉越多它的安全性能就越好,而且很多儀器都需要獨立的水密隔艙來保護。


那叫水密艙……水密艙當然不是越多越好。畢竟船還要拉貨,還要按各種設備儀器。設計時在滿足了安全性前提下應該優先考慮功能性需求,然後再考慮加大安全係數。

水密艙設多了必然增加船舶自重和影響功能性,所以估計都是在滿足安全前提下越少越好。


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