軍艦作為在水中航行的物體,為了降低船體遇到的阻力和節(jié)省能耗,一般都需要將船體做成流線型的形狀。今天我們在CAD等軟件的輔助下,可以通過電腦直觀的看到一艘正在設(shè)計(jì)的船的3D外形,并且能夠從各個(gè)不同的角度對其進(jìn)行檢查,但在1980年之前的造船業(yè)是沒有這個(gè)福氣的。
那時(shí)的設(shè)計(jì)師和繪圖員是在繪圖板上,用一張平面的大圖紙來描繪將要建造的船的船體形狀,為了能夠在2D的圖紙上正確的反應(yīng)船體形狀,工程師們發(fā)明了船體型線圖。
下圖是日本航母大鳳號的船尾和船首型線圖,這一大堆的曲線看上去還是挺復(fù)雜的吧。其實(shí),這些曲線定義了船體的曲線走向,外人看來如同一團(tuán)亂麻,但在造船師眼中卻能看出這艘軍艦婀娜的身姿。一般而言,船首如劍鋒,尖利狹長,這樣才能破開波浪,穩(wěn)定前行。但全船畢竟還要搭載大量設(shè)備,留出足夠的空間給中部,到了中部,線條逐漸變得豐滿,很多船只的中部縱剖面幾乎就是個(gè)倒角的矩形,這樣的形狀才能達(dá)到更大的容積,離開中部走向尾部,線形逐漸收縮,線條也開始抬高,這樣做一方面是改善航線性能的需要,同時(shí)也得考慮如何布置螺旋槳和舵葉。
其實(shí)制作船體型線圖的原理并不復(fù)雜。
我們假設(shè)這個(gè)船體是用面團(tuán)捏出來的,為了用若干根(比如10根)線來描述它表面的形狀,我們用10塊極薄的刀片來切這個(gè)面團(tuán),如下圖。
這張圖中,從上面的部分可以看到,我們用十塊刀片橫切了這條船的船體,從而得到十條橫剖曲線,這十條曲線畫到一起就是這條船的橫剖型線圖。切下去的刀片越多,得到的曲線越多,這些線畫到一張圖里,習(xí)慣了看型線圖的人就會在大腦中自動(dòng)腦補(bǔ)出從船首或船尾看一條船的船體外形。
同理,縱剖型線圖就是沿著船體縱向切入10個(gè)、20個(gè)乃至于幾十個(gè)刀片,也把獲得的曲線畫到一張圖里得到的。
如果船體型線圖畫好了,那么有什么用呢?
答案是這樣的,因?yàn)槿祟惤ㄔ燔娕灪蜕檀牟牧喜⒉皇敲鎴F(tuán)或者其他什么非??伤艿牟牧?,到目前為止主要的材料仍然是鋼板或者鋁合金板,所以我們造船需要先搭框架。
如果我們把造船簡化一下,縮小成自制一個(gè)紙板模型,那么就更加直觀了。
比如下面這艘艦船模型,制作者只需有型線圖,根據(jù)型線圖裁剪紙板,然后按照型線圖上標(biāo)記的距離把這些紙板立起來,中間用長紙板進(jìn)行連接,幾縱幾橫的紙板連到一起,就是下面這個(gè)效果。
也就是說,根據(jù)平面的圖紙,我們基本上已經(jīng)把這條船的外形做出來了,如果直接按照這些紙板設(shè)定的外形貼上一張張紙塊,則船體就做出來了。
造模型是如此,造真船的道理與此相同。
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