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船舶設計部門在計算和繪製
靜水力曲線的同時,通常還計算和繪製邦戎曲線圖。
設船體某站處的橫剖面如圖1所示。該橫剖面在每一吃水下的面積可以用近似計算法求得。然後以吃水T為垂向坐標,橫剖面面積A為橫坐標,畫出如圖中所示的A隨T而變化的曲線。在實際工作中,通常按表1所列表格進行計算。
把型線圖上各站號處的橫剖面都進行如上所述的計算:便得出各剖面在不同吃水下的面積。然後在每個站號處以吃水為縱坐標、橫剖面面積為橫坐標,畫出其相應的A-T曲線如圖2所示,這種圖就叫邦戎曲線。
為了縮短圖紙的長度和使用方便起見,在繪製邦戎曲線圖時,對船長和吃水採用不同的比例尺。例如在“風光”號邦戎曲線圖中,船長的比例取1/250,吃水的比例取1/40。
曲線套用
在艦船的設計、建造和使用過程中常需要確定
縱傾水線下的排水量、浮心位置,當縱傾較大,艦船的排水量、浮心位置就不能按正浮狀態進行計算。此時艦船的排水量、浮心位置可用邦戎曲線或費爾索夫曲線計算。
對某一橫剖面,可求出各個吃水下的橫剖面面積A以及橫剖面面積對基線的靜矩Moy,A、Moy按可變上限的積分求得,即
據計算結果繪出A、M
oy隨吃水z變化的曲線如圖3所示,需注意,最高的計算水線應沒過甲板下的整個面積。
對型線圖上每站都進行上述計算,然後在各站處以吃水z為縱坐標、以A、Moy為橫坐標,繪出一族A、Moy隨z變化的曲線,如同4所示,這種由各站A、Moy隨z變化的曲線構成的圖譜稱為邦戎曲線或弗爾索夫曲線。為繪製和使用曲線方便,邦戎曲線船長方向尺度和吃水方向尺度採用不同的比例。
可以根據邦戎曲線圖算出縱傾狀態下艦船的排水體積和浮心坐標,排水體積和浮心坐標的積分表達式如下:
其計算步驟如下:
(1)據首、尾吃水在邦戎曲線圖上作出縱傾水線W1L1,如圖5所示。
(2)(據縱傾水線與各站線的交點在邦戎曲線上水平量取各站的A與Moy。
(3)據各站的A、Moy,按上式以梯形積分法求積分得縱傾狀態下的V、xc與zc。
邦戎曲線圖是艦船靜力計算中常用的資料。在浮性計算要用到它;此外,穩性計算、艙容計算、不沉性計算、下水計算以及船體總強度計算都要用到它。
費爾索夫曲線
費爾索夫曲線是根據邦戎曲線的數據計算、作圖而得到的,它表達了在縱傾狀態下排水體積與
浮心縱向坐標隨首、尾吃水變化的關係,如圖6所示。費爾索夫曲線的橫坐標是首吃水T
f,縱坐標是尾吃水T
s,圖中有兩組曲線,一組為排水體積V等值線,一組為浮心縱坐標x
c等值線。
已知艦船的首、尾吃水,可在費爾索夫曲線中查出相應的排水體積與浮心縱向坐標;反之,若已知艦船的排水量、浮心縱向坐標,也可從曲線中查出首、尾吃水。該曲線可用於大縱傾狀態下的艦船靜力問題計算,如下水計算、抗沉性計算等。
至於費爾索夫曲線的具體計算、作圖方法,與一般的等值線計算、作圖方法是類似的,手工計算、繪製這類圖譜工作量很大,現通常是採用計算機進行計算與製圖,已有各種版本的計算程式,繪製等值線的軟體,也可在網際網路上找到。