[科普中国]-静水力曲线

简介

静水力曲线是体积排水量、重量排水量、浮心坐标、水线面积等表征舰船水下部分所受水的静力作用的变量随吃水变化关系的一组曲线，这组曲线在浮性与稳性汁算巾经常要用到。在浮性计算中静水力曲线可用来求解两类问题：一类是已知舰船的吃水，求排水量、浮心坐标、水线面面积等；另一类是已知舰船的排水量，求吃水、浮心坐标、水线面面积等。2

需要注意的是，静水力曲线有两种：一种是一般在方案阶段的为不包含外板与附体的影响；另一种是在工程阶段与完工文件提供的为包含外板与附体影响在内的，使用中应注意两者的区别。2

静水力曲线是很重要的技术资料，除常州于浮性与稳性计算外，在其他航海性能的计算(如舰船阻力、耐波性计算)中有时也会用到这组曲线。2

内容静水力曲线一般包括以下曲线：

(1)型排水体积曲线；(2)总排水体积曲线；(3)总排水量曲线；(4)浮心纵向坐标曲线；(5)浮心垂向坐标曲线；(6)水线面面积曲线；(7)漂心纵向坐标曲线；(8)每厘米吃水吨数曲线；(9)横稳心半径曲线；(10)纵稳心半径曲线；(11)每厘米纵倾力矩曲线；(12)切水线面系数曲线；(13)横剖面系数曲线；(14)方形系数曲线；(15)棱形系数曲线；等等。

其中（1）~（8）为浮性曲线，（9）~（11）为稳性曲线，（12）~（15）旧为船型系数曲线。 13

绘制要求图1为典型的静水力曲线图。一般用坐标纸绘制。图上纵坐标为吃水、横坐标为厘米读数。图中曲线分布要均匀，不宜挤在一起造成混淆。比例尺要选择适宜，既要种类少，又要尽可能使图上读到的数字易于换算。绘制曲线的数据均包含在图1表格中。4

净水力计算在船舶性能计算中，经常需要计算横剖面和水线面的面积、排水体积以及这些面积与体积的几何形心。为了计算船舶稳性，还需要计算水线面面积的惯性矩等。这些计算习惯上称为船体计算，是船舶设计中的基础工作之一。在理论上这些计算都可以用定积分直接解决问题，但由于船体型线比较复杂，因此一般都是根据型线图(或型值表)用数值积分法来进行计算的。在船体计算中，最常用的数值积分法有梯形法、辛浦生法和乞贝雪夫法三种。5

船舶静水力曲线计算的主要内容为船舶排水量和浮心位置计算。船舶排水量和浮心位置，通常是指船舶在正浮状态下的排水体积和体积形心的位置。这些计算是根据型线图及型值表进行的。其基本方法是：计算船舶排水体积是用若干个与任意一个剖面平面(通常为中横剖面平面或中纵剖面平面)平行的平面，将船舶水下体积分割成若干个薄层微体积，算出这些薄层微体积，并求其总和，即为船舶的排水体积。计算排水体积的形心坐标的方法是，算出上述各薄层微体积对某一个坐标平面的惯性矩，并求出这些惯性矩的总和，然后将该总和除以排水体积，即为该排水体积下的形心距该坐标平面的距离，亦即浮心位置坐标。 5

具体计算时，通常把船体的水下体积沿纵向船长方向或垂向吃水方向分割成若干个薄层微体积而进行的，这就是通常所说的根据水线面或横剖面计算船舶排水体积和浮心坐标位置的方法。

在船舶处于纵倾状态时，可以通过计算绘制邦戎曲线来计算排水量和浮心位置，根据型线图及型值表等计算各站号处的横剖面，得出以吃水为纵坐标、不同吃水下的横剖面面积为横坐标的一组曲线(或数据表格)。邦戎曲线还可以包括横剖面面积为基平面(船底平面或中横剖面)的惯性矩曲线(或数据表格)，从而计算在纵倾水线下的船舶排水体积和浮心坐标。在船舶处于同时具有纵倾和横倾的状态时，需要通过计算绘制符拉索夫曲线来计算船舶的排水量和浮心位置。5