这是一个船舶设计和流体力学中非常核心且重要的术语。
核心定义
船舶水线面，就是船舶漂浮在静水中时，其船体与水面相接触的那个水平截面。
（图片来源网络，侵删）
您可以想象一下,当船浮在水面上时，水像一把锋利的刀，从船的中间（通常是船长中点）水平地切过去，这个切面就是水线面。
关键特征与术语
为了更深入地理解,我们需要了解与水线面相关的一些关键术语和概念：
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水线面面积:
- 定义： 指这个水线面的几何面积。
- 重要性： 这是船舶最重要的参数之一，它直接决定了船舶的许多关键性能。
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水线面系数:
（图片来源网络，侵删）- 定义： 这是一个无量纲系数，用于衡量水线面的丰满程度，它等于水线面面积与一个“参考矩形”面积之比。
- 计算公式：
Cw = Aw / (L × B)Cw: 水线面系数Aw: 水线面面积L: 船长B: 船宽
- 意义：
Cw值越大（越接近1），说明水线面越“肥大”、丰满。Cw值越小（越接近0），说明水线面越“瘦削”、狭长。- 货船、油轮等需要装载大量货物的船，其
Cw值较大；而高速客船、军舰等追求速度的船，其Cw值较小。
水线面的重要作用
水线面虽然只是一个“切面”，但它对船舶的性能有着决定性的影响，主要体现在以下几个方面：
决定船舶的稳性
这是水线面最核心的作用。
- 初稳性高: 船舶的初稳性高与水线面面积的惯性矩成正比，水线面越宽、越“丰满”，船舶受到倾斜力矩时，水线面产生的扶正力矩就越大，船就越不容易翻，恢复正浮的能力就越强。
- 稳性力臂: 当船倾斜时，船体两侧的水线面形状会发生变化，导致浮心移动，从而产生扶正力矩，水线面的形状直接决定了这个力臂的大小。
决定船舶的快速性
- 兴波阻力: 船舶在航行时，会推开前方的并挤开后方的 water，形成波浪，这会产生兴波阻力，水线面的形状（尤其是其前端和后端的形状）直接影响兴波阻力的大小，流线型、瘦削的水线面有助于减小兴波阻力，从而提高航速。
决定船舶的抗沉性
- 储备浮力: 水线面面积的大小，直接关系到船舶在破损进水后，还能有多少部分浮在水面上，更大的水线面面积通常意味着更大的储备浮力，船舶的抗沉性更好。
- 分舱: 在船舶设计中，会根据水线面的形状和面积来设置水密横舱壁，以确保在部分舱室进水后，船舶的浮力分布仍然合理，不至于倾覆。
决定船舶的操纵性
- 航向稳定性: 水线面，特别是船尾部分的形状，会影响船舶的航向稳定性，较大的船尾水线面面积可以提供更好的航向稳定性，使船能更好地保持直线航行。
- 回转性: 水线面的整体形状也会影响船舶的回转性能。
水线面的变化
需要特别注意的是,船舶的水线面不是一个固定不变的截面，它会随着以下情况发生变化：
- 装载状态： 船空载、半载和满载时，吃水不同，对应的水线面也不同，通常满载时的水线面面积最大。
- 纵倾： 如果船头或船尾吃水较深（即船体发生纵倾），水线面就会变成一个倾斜的截面，其形状和面积也会随之改变。
- 横摇： 船在海上横摇时，瞬时水线面是一个倾斜的、不断变化的截面。
您可以这样理解船舶水线面：
（图片来源网络，侵删）
它是船舶在水面上的“脚印”或“横截面”，这个“脚印”的大小、形状和丰满度，从根本上塑造了这艘船的性格，决定了它是快是慢、是稳是晃、安全与否，在船舶设计的初始阶段，设计师就需要精心地绘制和优化水线面，以满足船舶预期的用途和性能要求。
