浮面中心及浮心

浮面中心及浮心(Center of Floatation & Center of Buoyancy)

前言：
估算船體浮心前，需先修以下科目：

• 面積形心(Centroid)計算
• 辛普森第一法則 (Simpson’s 1st Rule)

浮面中心 (Center of Floatation) 的定義：

• 水線面之形心 (隨吃水的不同而變化)
• 船艇「橫傾」及「俯仰」之轉動樞點 (Pivot point)

LCF: (浮面中心縱向位置)浮面中心至船舯之縱向距離

TCF: (浮面中心橫向位置)浮面中心至中心線之距離,因水線面一般為左右對稱，故TCF＝０

浮心 (Center of Buoyancy) 的定義：

• 浮心為排水體積之形心
• 浮力鉛直向上作用於浮心

LCB: (浮心縱向位置)浮心與船舯之縱向距離
KB : (浮心高度)浮心與龍骨之垂直距離
TCB : (浮心橫向位置)浮心與中心線之橫向距離

以簡單四方浮體(駁船)說明浮心位置：

<< 水線面面積估算 >>

【範例】

回顧

          

<< 橫剖面面積估算 >> 

吃水為變數之半寬作數值積分

【範例】

<< 浸水體積 >>

目的：求排水體積

方法：浸水橫剖面面積沿船長進行縱向積分

橫剖面面積曲線：

積分公式：

近似積分公式：

【範例】

<< 縱向浮面中心 (LCF) >>

【範例】

<< 縱向浮力中心 (LCB) >>

<< 垂向向浮力中心 (KB) >>

<< TPI、Trim、MTI、KML、KMT >>

【名詞回顧】

• 艏吃水(Fore Draft)：船舶在艏垂標處之吃水。
• 艉吃水(Aft Draft)：船舶在艉垂標處之吃水。
• 舯吃水(Mid Draft)：船舶在船舯之吃水。
• 最大吃水(Maximum Draft)：考量至水線下船舶最低點之吃水，常見如斜軸情況下之螺槳葉尖。
• 水線上船高(Air Draft)：水線上船舶最高點距水線之高度，船舶通過橋樑底下時之考量。
• 俯仰差(Trim)：艏吃水與艉吃水之差。俯仰差之成因為船體內部重量分佈或移動之結果，或為貨物裝卸之不平均，而非外力所致，發生俯仰差後船舶仍保持平衡狀態。如艏部吃水大於艉部吃水，稱為艏俯(Trim by Stem)，反之則稱為艉俯(Trim by Stern)；如果俯仰差為零，則水線與龍骨底線平行時，謂之縱平浮(Even Keel)。遊艇或其他小船，其龍骨傾斜，而非平直線，則其俯仰以設計水線(Designed Waterline)之傾斜來衡量。

TPI (Tons Per Inch Immersion)：每吋吃水差噸數。

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