靜水力曲線

靜水力曲線，是對船舶靜止正浮狀態時的浮性要素、初穩性要素和船型係數等與吃水相關的各種曲線的總稱。可根據型線圖計算而得。可為後續設計提供有用的數據，也可供船員估算船舶在使用過程中任何吃水時的靜水力性能，以便合理地裝載貨物和油、水等。

基本介紹

• 中文名：靜水力曲線
• 實質：與吃水相關的各種曲線的總稱
• 依據：型線圖計算而得
• 作用：為後續設計提供有用的數據
• 套用：估算在任何吃水時的靜水力性能

簡介

靜水力曲線是體積排水量、重量排水量、浮心坐標、水線面積等表征艦船水下部分所受水的靜力作用的變數隨吃水變化關係的一組曲線，這組曲線在浮性與穩性汁算巾經常要用到。在浮性計算中靜水力曲線可用來求解兩類問題：一類是已知艦船的吃水，求排水量、浮心坐標、水線面面積等；另一類是已知艦船的排水量，求吃水、浮心坐標、水線面面積等。

需要注意的是，靜水力曲線有兩種：一種是一般在方案階段的為不包含外板與附體的影響；另一種是在工程階段與完工檔案提供的為包含外板與附體影響在內的，使用中應注意兩者的區別。

靜水力曲線是很重要的技術資料，除常州於浮性與穩性計算外，在其他航海性能的計算(如艦船阻力、耐波性計算)中有時也會用到這組曲線。

內容

靜水力曲線一般包括以下曲線：

(1)型排水體積曲線；(2)總排水體積曲線；(3)總排水量曲線；(4)浮心縱向坐標曲線；(5)浮心垂向坐標曲線；(6)水線面面積曲線；(7)漂心縱向坐標曲線；(8)每厘米吃水噸數曲線；(9)橫穩心半徑曲線；(10)縱穩心半徑曲線；(11)每厘米縱傾力矩曲線；(12)切水線面係數曲線；(13)橫剖面係數曲線；(14)方形係數曲線；(15)棱形係數曲線；等等。

其中（1）~（8）為浮性曲線，（9）~（11）為穩性曲線，（12）~（15）舊為船型係數曲線。

繪製要求

圖1為典型的靜水力曲線圖。一般用坐標紙繪製。圖上縱坐標為吃水、橫坐標為厘米讀數。圖中曲線分布要均勻，不宜擠在一起造成混淆。比例尺要選擇適宜，既要種類少，又要儘可能使圖上讀到的數字易於換算。繪製曲線的數據均包含在圖1表格中。

圖1

靜水力計算

在船舶性能計算中，經常需要計算橫剖面和水線面的面積、排水體積以及這些面積與體積的幾何形心。為了計算船舶穩性，還需要計算水線面面積的慣性矩等。這些計算習慣上稱為船體計算，是船舶設計中的基礎工作之一。在理論上這些計算都可以用定積分直接解決問題，但由於船體型線比較複雜，因此一般都是根據型線圖(或型值表)用數值積分法來進行計算的。在船體計算中，最常用的數值積分法有梯形法、辛浦生法和乞貝雪夫法三種。

船舶靜水力曲線計算的主要內容為船舶排水量和浮心位置計算。船舶排水量和浮心位置，通常是指船舶在正浮狀態下的排水體積和體積形心的位置。這些計算是根據型線圖及型值表進行的。其基本方法是：計算船舶排水體積是用若干個與任意一個剖面平面(通常為中橫剖面平面或中縱剖面平面)平行的平面，將船舶水下體積分割成若干個薄層微體積，算出這些薄層微體積，並求其總和，即為船舶的排水體積。計算排水體積的形心坐標的方法是，算出上述各薄層微體積對某一個坐標平面的慣性矩，並求出這些慣性矩的總和，然後將該總和除以排水體積，即為該排水體積下的形心距該坐標平面的距離，亦即浮心位置坐標。

具體計算時，通常把船體的水下體積沿縱向船長方向或垂向吃水方向分割成若干個薄層微體積而進行的，這就是通常所說的根據水線面或橫剖面計算船舶排水體積和浮心坐標位置的方法。

在船舶處於縱傾狀態時，可以通過計算繪製邦戎曲線來計算排水量和浮心位置，根據型線圖及型值表等計算各站號處的橫剖面，得出以吃水為縱坐標、不同吃水下的橫剖面面積為橫坐標的一組曲線(或數據表格)。邦戎曲線還可以包括橫剖面面積為基平面(船底平面或中橫剖面)的慣性矩曲線(或數據表格)，從而計算在縱傾水線下的船舶排水體積和浮心坐標。在船舶處於同時具有縱傾和橫傾的狀態時，需要通過計算繪製符拉索夫曲線來計算船舶的排水量和浮心位置。