第二章 船舶重量与载重线

§2.2 空船重量的分析与估算
㈠空船重量的分析
⒈估算空船重量的重要性 ⒉空船重量的分类
㈡空船重量的估算
⒈载重量系数法 ⒉分项估算法 ①船体钢料的分析与估算 ②舾装重量的估算 ③机电设备重量的估算 ④固定压载与排水量裕度
(一) 空船重量的分析
⒈估算LW的重要性
浮性方程：
LW DW
• LW决定造价 • DW反映了船的装载能力
D
1
• 平方模数法 W h C hLBD 1
以上：
C h ----为钢料系数，可按母型船选取； a、b ----系数，双层连续甲板a=2；双壳时b=2； WhChL(aB bD ) ----相当型深； S ----舷弧升高部分面积； l i 、h i ----各上层建筑（甲板室）的长度和高度
l S ih i D D 1 L L
甲板层数：取决于使用要求和布置特点
舱壁数量：分舱及破舱稳性、结构强度
上层建筑和甲板室：长、宽、高、层数
布置决定的结构形式 ：单舷/双舷、单底/双底
钢料重量的影响因素——使用要求
使用年限：考虑钢板的腐蚀量
航行区域及船级：冰区加强，不同船级社的要求
局部加强的附加量：散货船内底板的加厚等
钢料重量的影响因素——其他因素
2 3 DW
• 适用于DW=1~10万吨级油船及矿砂船
1 . 4 9 5 C 0 . 3428 DW 0 . 088 o
①船体钢料的分析与估算
• 影响船体钢料重量的主要因素
⑴主尺度及方形系数 ⑵布置特征 ⑶使用要求
⑷其他因素
• 船体钢料重量的估算
⑴粗估法
⑵统计分析法 ⑶较精确估算法 ⑷精确计算法
船体梁的剖面模数有影响。
钢料重量的影响因素——主尺度及方形系数
船舶主尺度及系数对船体钢料的影响可用以下指数形式来
表示：
W L B D dC h b
式中：α 、β、γ 、σ、τ 称为主尺度对船体钢料重量的影响系数，
且大体有α ＞β＞γ 和σ、 τ ，其中α ＞1（在1.1~1.9之间）， 其他均小于1。
0 . 9 1 . 83 C LBD L b W 111 0 . 625 0 . 939 0 . 0058 0 . 83 h 1000 2 D
l为最大舱长，l/L=0.07-0.2 b为中舱宽，b/B=0.48-0.8 k=0.261-0.273(双底） ' W L / 1 . 174 h k=0.276-0.345(双底双壳）
看，B主要与船底、甲板、舱壁等有关。
• 型深：一般来说，D的增加会引起构件数量的增加。但从总纵强度来看，D
大，船体梁的剖面模数W也大，对强度有利。对于大船，增加型深，增加D后 对W的贡献相当程度上抵消了构件数量的增加，其总的钢料增加甚微或不增 加；对于小船，会造成钢料增加。
• 吃水：吃水的变化不影响构件的数量，但对局部强度有一定的影响。 • 方形系数：方形系数对船体构件的数量和尺寸影响甚微，但根据规范，对
空船重量——舾装重量的构成
• 船体木作 • 船舶属具 • 船舶设备及装置 • 舾装木作 • 生活设施及用品 • 水泥及磁砖 • 油漆及敷料 • 船舶管系 • 通风及冷藏等
空船重量——机电设备重量的构成
• 主、辅机械设备 • 轴系 • 动力管系 • 机炉舱设备 • 船舶电气 • 船舶操纵及遥控设备
• 每米船长重量法：
a.根据横剖面图以单元长度（横骨架式为一个肋距、纵骨架式为强横框架 距离）来计算全船性构件重量，分别得出设计船和母型船的每米船长重量， 再加以换算。对于局部重量应逐项加以修正。 b.在缺乏母型船资料时，计算出新船每米重量以后，可近似估算全船性结构 钢料重： W W W W L B D （丰满型船） L B D （瘦长型船） C 0 . 98 ~ 1 . 28 o
• 平方模数法（较适用于货船） W C P m DW o C o
W
i
2 / 3 W C ( LBD ) o o
多用途货船： W C LBD ) o o(
C L ( B D ) 大型散货船： W o o pp
0 . 6276 0 . 049 DW 0 . 385 ( C 0 . 7 ) DW b
集装箱船（LW=7000-20000吨）：
2 4
W 3 . 90 KL B ( C 0 . 7 ) 10 1200 h b
钢料重量估算——较精确的估算法
• 修差法（加减法）：根据设计船与母型船主尺度差别进行修正得出新船
的钢料重。
' W L /1 .195 h
W W W h h 0 h
• 与船的使用特点有关的重量：货船的起货设备及舱口盖；
拖船的拖带设备；渔船的捕捞及加工设备等。
• 特殊要求的重量：如减摇装置、侧推装置等。
⑵舾装重量的估算
• 百分数法（相对于排水量） • 立方模数法 • 统计公式法
2 /3 油船： W C ( L BD ) o o pp
W C (P .7355 )0.5 m m D/0
0.54~0.63
0.39~0.46 0.38~0.52 0.41~0.52 0.43~0.56 0.30~0.36
0.23~0.35
0.39~0.44 0.23~0.28 0.26~0.33 0.18~0.26 0.22~0.27
㈡ 空船重量的估算
在设计初期，空船重量可采用以下方法： ⒈载重量系数法
⑵舾装重量的估算
从舾装重量占整个空船重量比例来看，大型干货船和油船 相对较小，但小船，特别是客船所占比例较大。
⑴影响舾装重量的因素
舵设备、消防设备、船舶管系、油漆等。
• 与船的排水量和主尺度有关的重量：锚泊设备、系泊设备、 • 与生活设施的标准、人员数量有关的重量:舱室木作、家
具、卫生设备、救生设备等。
LW DW ( 1 ) / DW DW 式中： DW ----载重量系数，可按表或统计公式计算
⒉百分数法
LW C
式中： C ----系数，可参照母型船选取(或按表选)
⒊分项估算法
①船体钢料重量的估算 ②舾装重量的估算 ③机电设备重量的估算 ④固定压载与排水量裕度
载重量系数统计公式
第二章 船舶重量重心与载重线
第一节 概述
第二节 空船重量的分析与估算
第三节 载重量的估算
第四节 重心的估算
第五节 载重线
2.1 概述
⒈平衡条件：
①重力等于浮力；
②重力与浮力的作用线在同一垂线上
W kLBdC ⒉浮性方程： i b
式中：ρ—水的密度，海水为1.025、淡水为1 k—附体系数，通常为1.002~1.006（大船取 小值、小船取大值）
h
• 分项换算法：如母型船有详细的分项资料，就可以将船体构件分成组，再
逐项进行换算。
钢料重量估算——精确的计算法
• 当设计进行到某一阶段时，就可以根据该阶段的图纸进行逐项
计算。 • 该方法计算工作量大。
②舾装重量的分析与估算
⑴影响舾装重量的因素
舾装分内舾装和外舾装。该部分的重量特点是：项目繁多， 且各自独立，规律性差。
船舶重量与重心
⒈船舶重量(△)可分为空船重量(LW—船舶的一项重要指标) 和载重量(DW—反映船舶的装载能力) 即：△=LW+DW 式中：LW—包括船体钢料重量、舾装重量和机电设备重量 DW—包括货物、人员、油水、备品等 ⒉船舶的重心位置关系到船的浮态和稳性 ⒊在船舶的各个设计阶段，重量与重心的估算或计算都是 一项必不可少的工作，并随着设计阶段的深入，逐步近似，由 粗到精。 ⒋减少估算误差的必要性
减少估算误差的必要性
船舶重量估算误差过大，势必造成：
一是当重力大于浮力时，实际吃水将超过设计吃水，船舶 有可能不能在预订航区中航行，干舷和储备浮力减小，甲板易
上浪，抗沉性和结构强度也可能不满足要求；
二是当重力小于浮力时，尾吃水可能不足而影响螺旋桨推 进效率，海船耐波性变差，改变预定的稳性和横摇性能。
h i Wh5.79KL2B(Cb0.7)104317
钢料重量估算——统计分析法
对于一些常规的船型，可采用回归分析的方法，得出回归公式（要注意其 的适用范围）：
2 散货船（1－5万吨）： 0 . 734 0 . 02839 DW 0 . 00221 DW DW 3 /2 300 L 干货船： W K 10 . 75 C L B D W h h c 100 油船（3－10万吨）：
• 适用于DW=0.wenku.baidu.com~6万吨级散货船
1 . 724 0 . 386 0 . 0032 W KL B d / D C h b 0 . 0282
• 适用于DW=0.5~2.5万吨级多用途货船
0 . 7666 0 . 0134 DW 0 . 0008 DW 0 . 00013 DW
Cb
—方形系数
㈢ 典型排水量
• 民用船舶
⒈空载排水量：△≈LW 系指空船重量+动车用油水 ⒉满载排水量： △=LW+DW 系指设计满载出港状态 ⒊压载排水量 系指无货加压载状态
• 军用舰艇
⒈空载排水量 系指空船自重 ⒉标准排水量 系指湿重，即空船重量+ 管系中油水 ⒊正常排水量 系指油水一半时的排水量 ⒋满载排水量 ⒌最大排水量
结构材料：普通钢/高强度钢，铝合金等
船体的特殊形状：球首球尾的采用、单桨/双桨（双尾、双尾
鳍、常规双桨尾）
建造加工因素：对小船尤为突出（焊接、避免校平）
钢料重量估算——粗估法
• 百分数法 • 立方模数法
1 . 4989 0 . 0222 0 . 13526 • 指数法 W （Wc为常数） 0 . 0104 B D l L b B h
• LW直接影响到船舶的技术性能和经济性能
⒉空船重量的分类
①各类船舶LW占满载排
水量的比重
② 空船重量的构成 ③船体钢料和舾装重量
占LW的比重
①各类船舶空船重量与满载排水量之比
拖船 渔船 中、小型货船 大型货船 0.85~0.95 0.60~0.70 0.30~0.43 0.27~0.36 大型油船 中、小型客船 大型客船 驳船 0.20~0.35 0.50~0.70 0.45~0.60 0.20~0.30
• 较详细的估算法（根据总布置图分系统来估算）
③机电设备重量的分析与估算
⑴影响机电设备重量的因素
机电设备重量包括主机、辅机、轴系、动力管系、电气设 备等。
⑵机电设备重量的估算
粗估法 较详细估算法
⑴影响机电设备重量的因素
船体钢料重量指数形式的回归系数
船型 小型货船 散货船 中型油船
α
1.25 1,878 1.83
β
0.75 0.695 0.75
γ
0.75 -0.189 0.43
σ
0 0.158 0
τ
0.50 0.197 0.393
集装箱船
常规客船
1.759
1.45
0.712
0.945
0.374
0.66
0
0
0
0
钢料重量的影响因素——布置特征
③船体钢料重量及舾装重量与空船重量之比
船舶类型 大型货船 中小型货船 客货船 大型油船 船体钢料/空船重量 0.61~0.68 0.51~0.59 0.47~0.56 0.68~0.78 舾装重量/空船重量 0.17~0.23 0.25~0.32 0.26~0.37 0.08~0.15
中小型油船
渔船 拖船 内河客船 内河工作艇 内河拖船
钢料重量的影响因素——主尺度及方形系数
从构件数量和几何尺寸看，船上大部分构件都与L有关；从强度条件看，L越 长，船在水中所受的纵总弯矩越大，要求船体构件尺寸大。
• 船长：从构件数量和强度条件两个方面来分析，船长对空船重量的影响最大。
• 船宽：B对纵向构件影响不大，但对横向构件的强度影响较大。从构件数量
中、小型油船
0.35~0.50
集装箱船
0.30~0.34
②空船重量的构成
LW W W W h o m
Wh
WO
----船体钢料重量
----舾装重量
----机电设备重量
Wm
空船重量——船体钢料重量的构成
• • • • • • • • • • • • 壳板 甲板及平台 舱壁及首尾封板 船底骨架 舷侧骨架 甲板骨架 货舱结构 首尾柱及轴包套 机座及座架 上层建筑钢料 支柱及桁架等 焊料