浮心

浮心，顧名思義，浮力的等效作用點。當物體放入流體中時，由於與流體的上下接觸面受到流體的壓強不等，上小下大，故產生壓強差，進而物體會受到流體豎直向上的壓力，即受到流體的浮力。依據阿基米德定律，可得出物體受浮力大小為物體排開那部分流體所受到的重力。而浮心的位置，就是那部分被排開流體的重心的位置，如果被排開流體的幾何形狀是規則的，那麼浮心就在被排開的流體原先的幾何中心。

在造船工業中，工程師常常在船底大規模地安放密度大的鐵質材料，以保證船體的重心降低，使重心低於穩心，從而保證船舶在受到外載荷的情況下有足夠的穩性。

浮心和重心是兩碼事，浮心可以與物體的重心相重合，也可以高於或低於物體重心的位置。重心可以看作重力的作用點。浮心也可以看作是浮力作用點，正如物體各個部分都受到重力，但我們可以認為總的重力之作用在重心這個點上一樣。 ^[2] 

浮心縱向位置，是型體在設計水線以下的體積中心離船中橫剖面的距離 ^[5]  ，是船舶設計中的重要參數。就阻力來説，LCB的最佳位置在很大程度上取決於船舶航行時的速長比。在高

值時，主要是保持較瘦的艏部以延遲興波阻力的發生，同時艉部也不能太肥，以免形狀阻力增加。因此結果是所有低方形係數船舶其LCB都在舯後。在低

值時，艉部仍應保持適當的瘦削，以免阻力的急劇增加，但艏部可以較胖，因為在該速長比下興波阻力佔總阻力的百分比較小。因此結果是艉部較瘦而艏部較肥，LCB在舯前。這些趨勢充分反應在系列60的母型中。當方形係數在0.60～0.80範圍時，其後體稜形係數為0.646~0.750，但相應的前體稜形係數達0.581~0.861。假如以每噸排水量的阻力來表示其影響，則在低速長比時豐滿船有較大好處，如

增大，則瘦削船較為有利。 ^[3] 

LCB位置對推進效率也有影響，通常在其他係數已定的情況下，若把LCB前移，伴流及推力減額都將降低，但對伴流的影響較大。因此LCB前移將使阻力及推進效率同時降低，而最後導致軸馬力的增加。所以就流體力學上説，LCB的位置最終歸結於所要求的收到馬力，而不單是阻力，雖然後者是前者的主要組成部分。 ^[3] 

船舶的其他一些性能也是與LCB位置有關的，如船在波浪中航行時的運動及失速。在船舶設計中，LCB位置除了從節省功率及較好的適航性之外也還取決於其他的考慮。主要是在各種裝載情況下能調整縱傾，特別是油輪和其他散裝貨輪。乾貨船及客船的艉機型傾向常引起縱傾問題，同時因艉部形狀為機器尺度所要求的容積所制約，亦影響到LCB位置。 ^[3] 

根據設計船F_N的大小可知其阻力成分的大致範圍。從阻力觀點出發，低速船的LCB宜取船中前，隨速度的增加，LCB宜後移，理論上最佳的LCB（下文以X_B表示）值應為F_N的函數。如圖1所示為最佳X_B的範圍，供設計時參考。

長江船最佳X_B與F_N的關係如圖2所示。當F_N>0.2528，其最佳X_B和雙槳沿海船的愛爾曲線接近；當F_N<0.25，長江船最佳X_B較愛爾曲線偏後。圖示曲線代表與高速船配合的小C_B長江船最佳X_B，對速度較低的大C_B船，其最佳X_B較圖示虛線偏前。

內河船X_B選取也可應用下式：

沿海船的最低阻力時X_B與

的關係為

或

式中；X_B——最佳浮心縱向位置，%L。 ^[4] 

縱傾調整的目的是保證船舶在各種載況下有適宜的浮態。因為浮心縱向位置在小範圍內移動對阻力影響甚微，所以在設計實踐中，常根據縱傾調整或型線等其他方面的要求來移動X_B。

例如，我國的內河拖輪上層建築發達，集於船中前，為調整縱傾常將浮心取於前部。同時，拖輪要求有良好的拖曳效率及操縱性，為保證螺旋槳及舵獲得穩定和充足的水流，後體型線必須纖瘦及尾部縱剖線平順，可將X_B前移。但是，根據阻力觀點，當拖輪的速長比在1.1~1.4範圍時，X_B在船中後2.0~2.5%L為佳，與前者要求有矛盾，所以，當

在1.1~1.4時，X_B取在船中後1.0%L。

我國港作拖輪的X_B均在船中後1.0%~2.0%L之間；內河小拖輪為滿足佈置及縱傾要求，浮心縱向位置一般控制在船中部或稍後即可。

內河淺水船舶採用隧道線型較多，故後體排水體積損失嚴重，X_B不得取太后，否則難以設計型線，螺旋槳和舵也得不到足夠穩定的水流，倒船性能較差。 ^[4]