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船模基础知识(一)型线图

2018-2-11 17:45| 发布者: dymodel| 查看: 6176| 评论: 0|原作者: dymodel

摘要: -------------------------------船模基础知识(一)型线图------------------------------- 最近许多船迷都在开工,或多或少对型线图感起了兴趣,就此随便谈谈。  型线图又称线型图,也就是表达船体的外表面几何 ...
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船模基础知识(一)型线图
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    最近许多船迷都在开工,或多或少对型线图感起了兴趣,就此随便谈谈。
  型线图又称线型图,也就是表达船体的外表面几何形状的图纸。
  a.设想用垂直于船体纵轴且垂直于底平面的剖切面将船体切开,该剖切面与与船体的交线就称为横剖线。在船长1/2处得到的横剖线为中(舯)横剖面线,通常在左、右视图上绘出。在生产图纸上经常将它绘在主视图的中段;
  b.设想用水平的剖切面去切船体得到的交线就称为水线,通常在主视图上绘出;
  c.设想用平行于船体纵轴且垂直于底平面的剖切面将船体切开,得到的交线被称为纵剖线,通常在俯视图上绘出。
  参见下图:(请点击图片放大看)

  对于船模爱好者应注意如下几点:
  1.型线图的外形未减去船壳材料的厚度,在制造肋板时应将这一厚度减去,包括甲板的厚度也要减去;
  2.对应的剖面(肋板)在另外的视图上有固定的位置,不可改变,当位置改变时,形状就变了。因此我们在固定肋板时,一定要准确;
  3.船体表面变化率大的位置上要多布置肋板。同样,在船壳材料较软的情况下也应如此。
  下图是港内“内河交通艇”的型线工作图,为了让大家看清楚,已作删除。有兴趣的爱好者可以看看:

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船模基础知识(一)补:型线图的补画法
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  在型线图的讨论中,大家希望了解在有了横断面的型线图的情况下,如何补出纵剖线和水平剖线。由于没有找到适合的材料,就抽时间以港内的《内河交通艇》为例,画了一个步骤图:

  这里要说明的是我用来做依据的型线图是已经经过校准的,细心的朋友如果用它与图纸上提供的型线图对比,就会发现差别。如果原图不太准,那么得到的纵剖线、水平剖线就不流畅,甚至明显的异常弯曲。
  人工校准是一件非常繁复的事,因为在一个视图上移动一个点,另两个视图上的对应点也要相应移动,曲线也要变化。因此过去在船厂里校准工作往往由对船型有研究的,并已积累较多经验的技术人员来进行。
  如果使用计算机CAD绘图软件来做这项工作,就要方便得多。
  对于非专业的模型爱好者要努力多学些“制图学”的知识,能熟练地应用这个工具,才能使你得心应手,游刃有余。同时,它也是网友交流的“共同语言”。
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船模基础知识(二)浮力和稳性
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  要搞清船模的浮力和稳性首先要从舰船的主要量度说起:
  1,长度——船艏的极端至船艉极端之间的(投影)距离叫船长;
  2,水线长——设计载重水线与艏艉交点之间的(投影)距离叫载重水线长;
  3,宽度——平行对称面同时切于船表面的两个面之间的距离,称为最大宽度,而相切于两水线的两个面之间的距离称为设计载重水线宽。
  4,吃水——由基准面(船底所在的水平面)到水线面的垂直距离称为吃水;
  5,舷高——由基准面到肋骨与甲板的点的高度称为舷高,水线以上的舷高称为干舷。
参见下图:

  6,排水体积系数——表示船体水下部分的肥瘦程度的数值叫排水体积系数,也被称为“肥嵴系数”。它能部分地反映舰船的航海性能。见下图:

  常见舰船的排水体积系数如下:
    战列舰    0.55~0.70
    巡洋舰    0.45~0.60
    驱逐舰    0.42~0.53
    炮舰(炮艇) 0.50~0.72
    客船     0.55~0.65
    货船     0.60~0.84
  由于船体在静水中受到的浮力等于船体的水下部分排开的水的重量,水的比重近似为1,那么,我们就可以近似地估算出模型的排水量了:
  载重水线长X载重水线宽X吃水X排水体积系数=排水量
  要较精确地计算模型的排水量,就要将船体的水下部分沿长度方向分成若干段,每一段的体积大小可以近似地看成肋板水下部分面积乘以它的厚度(厚度=分割的间距),然后将结果加起来。当然,分段愈多,结果就愈精确。因此对于模型爱好者有必要计算时,只要选择“适当数量”的分段进行计算就可以了。
在现代造船行业中,设计人员是采用《计算机浮力与浮力中心辅助设计软件》完成的。
  以上内容普通爱好者仅需概念性地了解就可以了。
  要研究船模的稳定性,先要了解一些基本概念:
  浮在水面的舰船模型受外力作用会发生倾斜,当外力作用消失时,模型会恢复原来状态,这种性能称为稳性。]
分析静止浮在水面的模型受力情况,通常受到2个力:重力和浮力,这两个力大小相等,方向相反。重力等于模型的全重,方向向下,作用于船的重心G点;浮力是船体浸水表面各点所受的水压力的合力,方向向上,作用在船体浸水体积的重心——浮心C点。见下图:
  这里要注意:在倾斜的状态下,重心的位置是固定的,浮心的位置是随新的浸水体积中心改变而变化的。如下图:

  上图左,重力X力臂=恢复力矩,能使船模恢复平衡;
  上图中,重力X力臂=倾复力矩,能使船模翻倒。
  从上图左我们还可以知道船为什么不做成又窄又高的原因了!
  在上图示范中,我们举例的仅是船舯横截面的浮力中心,实际上要对上文所说各个分段进行分别计算,得出总的浮力中心用于计算。对于船模爱好者常用以下的简便方法:取匀质硬纸板,按倾斜后的浸水截面形状剪下,任取两点穿上细线悬挂,每次悬挂时,画出向下的垂直线,两根画出的线相交于一点,此点即为浮力中心,通常称为“二次悬挂法”:

  在下图中,设想通过新的浮力中心画一根垂直线与船模中心线相交,这点就是通常所说的横稳心。(见下图)显而易见,我们在制作船模时,重心不可接近或高于横稳心。

  在我们实际制作船模中,在保证模型的强度的前提下,要尽量减轻模型的重量,尤其是上层建筑的重量。将比较重的物件,如电池等要尽量贴近船底固定。不要让它在船舱里移动。要留有余地,必要时前后移动电池或配重,调节船模前后吃水的适宜。
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船模基础知识(三)舰船的方向性
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一.舰船的方向性
  1,船舶的方向性与回转 
船舶航行中,保持或改变航行方向的能力称为方向性,不同用途的船舶对这方面的要求是不一样的。例如:军用舰艇要求有很高的灵活性;商用船舶要求经济性好;游艇则要求驾驶舒适……
  在航行时,操舵者希望舵不动时,船能一直向前开,因为船舶航行全过程中,直线航行的时间是远远多于改变航向的时间,这就是希望船舶的航向稳定性好。可事实上船舶都不具备理想中的航向稳定性。。即使在平静无风的情况下,船舶也会驶离原有航线,这就是船舶的“乱驶”。
  有一定航行知识的人都知道,要使船舶沿直线航行,就要不断地操舵,每分钟达10~12次。因此舰船的转向和保持一定的航向稳定性,都离不开舵。
  下图是假设一条沿直线航行的船,将舵向右转过一个(最大)角度,并保持这个角度不变,船的重心就会画出下图这样一条轨迹,这个过程就称为回旋:

  在上图中,从a点开始,由于船艉受到一个转向的舵力,向外产生侧滑,从a点到b点,船的侧滑由大变小,到过了b点以后,在各种外力处于平衡的情况下,船舶进入一个稳定的圆周航线,这个圆周D的大小就是船舶灵活性的量度。通常是用船长的倍数来表示:
      船    型    直径/船长
     战列舰、巡洋舰     4—5
     轻巡洋舰        4—6
     大型驱逐舰       5—7
     鱼雷艇         2—5
     潜水艇 (水下)    5—6
         (水上)    3.5—5
     货船与客船        5.6—6
二.舵
  1,舵舵在转向时的主要受力分析:(见下图)

  图中,F—舵表面受到的正压力;
     F侧—有效用于转向的侧向分力;
     F阻—舵面产生的与航向相反方向的阻力;
     L——舵面受力的中心点到重心的(在船的纵轴上的投影)距离。
  根据物理力学的知识,我们知道要使一个物体转动,必须受到外来的力矩的作用,在不考虑其他外力的情况下,这个使船舶转向的力矩N就是:
N=F侧.L
  从上式我们可以看出:F侧和L越大,转向力矩就越大,就不难理解为什么舵要装在远离重心的船艉,并且要在紧靠螺旋桨的后面了。至于舵上面受到的正压力的计算和受力中心点位置的方法,就不在这里讨论了。对于一般的船模爱好者只要定性地了解,能够用这些原理去分析试航中出现的问题,就已足够。
  2,常见舵的形式:

   a.普通舵——回转轴线通过舵的前缘;
   b.平衡舵——其回转轴线通过舵叶,偏向前缘(常在离前缘1/3至2/5的地方);
   c.半平衡舵——上半部是普通舵,下半部是平衡舵。
  由于普通舵的舵面完全分布在舵轴的一侧,操舵的力矩就很大,因此就产生了平衡舵。讲到平衡舵,显然它舵面的一部分在舵轴的前面,转向时就会大大减少所需的力矩。由于水动力学的缘故,平衡舵不能做到完全平衡,而且由于它的不稳定性,会造成操舵频繁的情况,所以现在在中、大型舰船上使用更多的是半平衡舵。半平衡舵由上部的普通舵部分和下部的平衡舵部分组成。
  3,舵的截面形状
   为了减少阻力和保证强度,舵的截面一般采用对称的流线型
三.舰船的横向摇摆
  横向摇摆对于舰船有可能产生如下影响:a,损失稳性,可能倾覆;b,影响航速,增加能耗;c,射击精度下降;d,人员居息条件下降;……
解决办法是在舰船上增设减摇装置。
1,舭(读bi)龙骨(见下图)

  在船体中段两侧的舭部外壳板上加上舭龙骨,它与船体表面垂直,它的宽度从185到700mm不等,其长度约为船长的30~40%。舭龙骨增加了水阻力,但能减少横摇,增加航向稳定性;
2,活动减摇器
  如下图所示的活动减摇器,平时不用时收入船体内,既可以减少航行时的阻力,又可避免停靠码头时不被碰坏。

  其它方面的摇摆,因与舰船模型关系不太大,在这里就不再讲述了。
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船模基础知识(四)舰船的推进装置
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一.明轮推进器
  明轮是一种局部入水的推进器,装在明轮周围的用来向后划水的叫蹼板。划水产生的反作用力通过转轴到船体上,推动舰船前进。根据蹼板在明轮上的安装形式,分为“定蹼式明轮”和“动蹼式明轮”。
1,定蹼式明轮(见下图a)特点是构造简单,缺点是效率太差:蹼板在入水时是压水,而在出水前是提水,因而浪费了大部分能量,所以它的直径往往做得很大,入水深度一般不超过半径的1/2。

2,动蹼式明轮(见下图)

  它的蹼板以铰接方式与轮体相连,通过偏心作复合运动,因为它的蹼板能以适宜的角度入水和出水,提高了效率。动蹼明轮产生的推力略次与定蹼明轮(所有的书上都是这样说的,未细研究,估计是机械效率和结构限制的缘故)
3,明轮推进器仅适用于推力大、吃水浅、航速低且无大的浪涌的内河船舶。它在船上的常见布置方式如下图:

二.螺旋桨
  螺旋桨(又称螺旋推进器)是一种由若干个桨叶呈放射状装置在一个共同的桨(轴)毂上,每个桨叶与旋转平面相交一个角度。常见的一些螺旋桨形式见下图:


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

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