军舰作为在水中航行的物体,为了降低船体遇到的阻力和节省能耗,一般都需要将船体做成流线型的形状。今天我们在CAD等软件的辅助下,可以通过电脑直观的看到一艘正在设计的船的3D外形,并且能够从各个不同的角度对其进行检查,但在1980年之前的造船业是没有这个福气的。
那时的设计师和绘图员是在绘图板上,用一张平面的大图纸来描绘将要建造的船的船体形状,为了能够在2D的图纸上正确的反应船体形状,工程师们发明了船体型线图。
下图是日本航母大凤号的船尾和船首型线图,这一大堆的曲线看上去还是挺复杂的吧。其实,这些曲线定义了船体的曲线走向,外人看来如同一团乱麻,但在造船师眼中却能看出这艘军舰婀娜的身姿。一般而言,船首如剑锋,尖利狭长,这样才能破开波浪,稳定前行。但全船毕竟还要搭载大量设备,留出足够的空间给中部,到了中部,线条逐渐变得丰满,很多船只的中部纵剖面几乎就是个倒角的矩形,这样的形状才能达到更大的容积,离开中部走向尾部,线形逐渐收缩,线条也开始抬高,这样做一方面是改善航线性能的需要,同时也得考虑如何布置螺旋桨和舵叶。
其实制作船体型线图的原理并不复杂。
我们假设这个船体是用面团捏出来的,为了用若干根(比如10根)线来描述它表面的形状,我们用10块极薄的刀片来切这个面团,如下图。
这张图中,从上面的部分可以看到,我们用十块刀片横切了这条船的船体,从而得到十条横剖曲线,这十条曲线画到一起就是这条船的横剖型线图。切下去的刀片越多,得到的曲线越多,这些线画到一张图里,习惯了看型线图的人就会在大脑中自动脑补出从船首或船尾看一条船的船体外形。
同理,纵剖型线图就是沿着船体纵向切入10个、20个乃至于几十个刀片,也把获得的曲线画到一张图里得到的。
如果船体型线图画好了,那么有什么用呢?
答案是这样的,因为人类建造军舰和商船的材料并不是面团或者其他什么非常可塑的材料,到目前为止主要的材料仍然是钢板或者铝合金板,所以我们造船需要先搭框架。
如果我们把造船简化一下,缩小成自制一个纸板模型,那么就更加直观了。
比如下面这艘舰船模型,制作者只需有型线图,根据型线图裁剪纸板,然后按照型线图上标记的距离把这些纸板立起来,中间用长纸板进行连接,几纵几横的纸板连到一起,就是下面这个效果。
也就是说,根据平面的图纸,我们基本上已经把这条船的外形做出来了,如果直接按照这些纸板设定的外形贴上一张张纸块,则船体就做出来了。
造模型是如此,造真船的道理与此相同。
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