[科普中國]-漂心

概念

船舶漂浮在水面上，假設(shè)平貼著水面對(duì)船體做一個(gè)切面，其所得就是船舶的水線面。因?yàn)檫@是個(gè)虛構(gòu)的切面，如果從數(shù)學(xué)的幾何概念來看，它沒有重量，因此也沒有“重心”。然而為了便于理解，我們可以把這個(gè)切面想象成一個(gè)非常薄的均勻的有重量的切面。而力學(xué)中對(duì)物體的幾何中心和重心的關(guān)系是這樣描述的：均質(zhì)物體的重心位置完全決定于物體的幾何形狀，與物體的重量無關(guān)。這時(shí)物體的重心就是物體幾何形狀的中心——形心。由于水線面完全可以看做一層均勻物質(zhì)，所以其幾何面積的中心即形心與其重心也應(yīng)該是重合的。1

確定方法船舶的水線面圖：

船舶左右是完全對(duì)稱的，因此其漂心肯定在其中線上，即 軸上。而漂心 與舯部 的距離就是漂心距LCF。漂心位置的確定方法一般有兩種：計(jì)算法和實(shí)驗(yàn)法。

計(jì)算法如下圖所示，因?yàn)槠膹S肯定在 軸上，所以只需用積分法求得*即可。根據(jù)相應(yīng)的水線面的理論型線圖的半寬尺寸，以及表載等距離橫剖線的間隔，以船中分別向首尾分成若干個(gè)小塊。分別用 。表示每一小塊的面積。根據(jù)力學(xué)中面積中心的普遍公式可求得漂心 所在 軸的位置。

實(shí)驗(yàn)法 把水線面圖按比例剪出一個(gè)紙板，任意懸掛其一點(diǎn)A，根據(jù)二力平衡條件，重心必定在沿著A點(diǎn)的鉛垂線上，由于船舶左右是完全對(duì)稱的，因此其重心在其中線即軸上，所以過A點(diǎn)的鉛垂線與軸的交點(diǎn)即為紙板的重心也就是相應(yīng)水線面漂心。1

變化規(guī)律較大的散貨船采用無尾柱的結(jié)構(gòu)，尾垂線落在舵桿中心，而首垂線則在船首柱和夏季滿載水線的交點(diǎn)。從散貨船的尾部結(jié)構(gòu)來看，舵桿前方要安裝螺旋槳并留出必要安全位置，需要較大的空間；在航行中，螺旋槳的高速旋轉(zhuǎn)，把水向后推，從而船舶獲得向前的推力；由于此處的水流速度相當(dāng)高，為了減少航行中水的紊流及防止尾部產(chǎn)生漩渦，一般后部船體接近螺旋槳位置做成漸變收縮，靠近螺旋槳的地方幾乎變成尖的。由于上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在輕船狀態(tài)（指貨艙無貨并且正常的加載壓載水的情況）下，尾部的水線離尾垂線前很遠(yuǎn)的距離處收縮，尾頂端離尾垂線的距離有數(shù)米遠(yuǎn)；而前緣部分的結(jié)構(gòu)收束比尾部強(qiáng)，首柱一般離首垂線不遠(yuǎn)，大部分的船舶為了減少航行阻力，在船首首柱前做個(gè)球鼻首，輕船狀態(tài)時(shí)，船艏的水線繞著球鼻首，而這部分水線又在船首垂線之前，這樣漂心位置前移更多。因此，輕船時(shí)，水線面積的中心肯定在船舯前，也就是說漂心肯定是在船舯前。隨著吃水的增加，船首結(jié)構(gòu)變化一般比較較小，也就是說，船首的水線面積變化不會(huì)太大，而船尾水線面積隨吃水的增加而后移并變寬變的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)該受到重視。2

位置變化趨勢無論在靜水力表中對(duì)漂心符號(hào)如何標(biāo)定，只要漂心距船舯距離的數(shù)字的絕對(duì)值隨著吃水的增加逐漸變小, 漂心就是在舯前的，計(jì)算時(shí)采用負(fù)值；漂心距船舯距離的數(shù)字的絕對(duì)值隨著吃水的增加逐漸變大，漂心就是在舯后的，計(jì)算時(shí)采用正值。當(dāng)然，這個(gè)結(jié)論僅對(duì)大部分的散貨船來而言，對(duì)于一些特殊的散貨船我們還是要結(jié)合具體情況來進(jìn)行漂心符號(hào)的判別。3