船的重心坐標
船舶重心G的坐標如圖所示,坐標原點規定為中縱剖面基線上船長(通常指L)中點O處。重心的縱向坐標用X示;重心的橫向坐標用Y表示,因通常船的左右舷重量分布是對稱的,故一般Y=0(這一點總布置時應注意);重心的垂向坐標(即重心在基線以上的高度Z)習慣上用KG表示。因此,船舶的重心估算,主要是指船重心的縱向坐標X和垂向坐標Z的估算。X的估算關係到船的浮態,即影響船的縱傾;Z的估算則影響船的穩性,這涉及到船舶的安全性,必須重視,如果估算不準,尤其是對於穩性富餘不多的船舶,重心估算過低會帶來嚴重的後果。
船作用重心及其估算
達到穩定運行姿態的首要條件是對重心的力平衡,即不同力對船重心的合力矩為零。作用在地效翼船上的力包括靜浮力、氣墊靜壓力、船的重力、空氣螺旋槳或噴射推進器的推力、水動升力和阻力以及氣動升力和阻力。
不同模式的力平衡如下:
(1)船體排水航行:在船縱傾或橫傾時,船體和側浮體(CB)的浮力提供對船重心的縱向和橫向扶正力矩一船必須有正穩性高GM,當有風浪擾動時能夠恢復穩定浮態。
(2)地面或其他剛性表面以上(動力氣墊地效翼船或動力氣墊船)低速運行:船的縱、橫向重心位置與主翼下的氣墊靜壓心(CP)重合。船縱、橫搖時,氣墊壓心移動並提供正的氣墊穩心高。
(3)氣墊支撐運行(或水上起飛前模式):船的重心需與作用在氣墊壓心(CP)、船體和側浮體水動力中心(CH)、主翼和尾翼上氣動升力中心上的升力合力作用中心相匹配。此外,氣動和水動阻力產生的縱傾力矩需平衡,這樣氣動控制面可維持在中性角。
(4)水面上/陸上地效區內飛行:船的重心必須與主翼、尾翼、船體及側浮體的氣動升力中心一致。阻力引弓起的氣動縱傾力矩應儘量小。
(5)水面上/陸上地效區外飛行:船的重心須與船的氣動升力中心一致,氣動縱傾力矩應儘量。
根據船舶重力及其分布確定其浮態
已知船舶重力及其分布確定其浮態的步驟如下:
(1)計算船舶的總重量及重心橫向坐標和縱向坐標,利用排水量的一般計算方法計算船舶排水量、平均吃水、橫傾角和縱傾角。
(2)利用型值表或符拉索夫圖譜計算第(1)步中浮態下的排水量及浮心橫向坐標和縱向坐標。
(3)如果新排水量大於原排水量,則平行下移水線;如果新排水量小於原排水量,則平行上移水線;移動量取1cm。重複第②步,直到新排水量與原排水量的差值小於排水量的0.1%。
(4)如果浮心橫向坐標大於重心橫向坐標,則左中吃水增加0.5cm,在中吃水減少0.5cm,重複第(2)步,如果浮心橫向坐標小於重心橫向坐標,則右中吃水增加0.5cm,重複第(2)步,直到浮心橫向坐標與重心橫向坐標差值小於1cm。
(5)如果浮心縱向坐標大於重心縱向坐標,則首吃水增加0.5cm,尾吃水減小0.5cm,重複第(2)步,直到浮心縱向坐標與重心縱向坐標差值小於1cm。
(6)重複第(3)、(4)、(5),直到新排水量與原排水量的差值小於排水量的0.1%,並且浮心橫向坐標與重心橫向坐標差值小於1cm、浮心縱向坐標與重心縱向坐標差值也小於1cm。
(7)將第(6)步所得排水量、首尾吃水和左右吃水作為船舶的浮態。