课件第二章 船舶重量重心估算

五、固定压载与排水量裕度
1、固定压载
固定压载是固定在船上的载荷，一般在船下水前后 加放在船的底部。
固定压载的作用：降低船舶重心以提高船舶稳性，增 加重量以增大吃水，调整船的纵倾。
2、排水量裕度
排水量裕度定义：在船舶设计中，为确保设计船的载 重将量LW，预避加免一船定舶裕超度重。，通常在估算Wh、W f 和Wm的基础上， 排水量裕度的原因
（1）估算误差（2）设备增加（3）采用代用设备和材料
第三节 载重量估算
主要 内容
百度文库
内容一 载重量内容
内容二 载重量估算的重要性
内容三 载重量各部分的估算方法
一、船舶载重量的内容
船舶载重量 的主要内容
船员及其行李 货物、旅客及其行李
燃油、滑油及炉水 淡水和食品
备品及供应品
二、载重量估算的目的
• 目的一
• 1、民船
• A：空载排水量：是指船舶在全部建成后交船时的排水量，即空 船重量，此时动力装置系统内有可供动车用的油和水，但不包括 航行时需的燃料，润滑油和炉水储备以及载重量。
• B：满载排水量：指船舶上装载预先规定的设计载重量（即按照 设计任务书要求的货物、旅客、船员、行李、粮食、淡水燃料、 润滑油、锅炉用水的储备以及备品、供应品等均装载满额的重量） 的排水量。 空载排水量、满载排水量又分出港、到港。
一、空船重量的分类
按惯例，空船重量通常分为船体钢料 重量Wh 、木作舾装重量W f和机电设备重量Wm 三大部分，各部分又细分为若干组，各组 再分成若干项。
船舶空船重量的具体分类及船用船钢料 及舾装重量与空船重量之比见书中26—27 页
二、船体钢料重量 Wh 的估算
1、影响船体钢料重量的因素
➢分析方面
四、重量、重心估算特点与方法
计算特点
始终贯穿设 计的全过程
计算是逐步 近似的过程
四、重量、重心估算特点与方法
计算方法
在技术设计、 施工设计及 完工设计是 按图纸详细 分项计算， 然后逐步累积
设计初期条件 不具备，只能 依据母型船或
统计资料粗略 进行估算。
第二节 空船重量估算
各类船舶的空船重量与满载排水量之比
• 如果将船舶重量估算过轻
船的实际重量大于计算值，即重力大于浮力
• 如果将船舶重量估算过重
1、船舶尺度过大，经济性降低 2、实际吃水小，影响螺旋桨推进效率
• 如果船舶重心纵向位置计算误差过大
1、实船出现较大纵倾，影响浮态、快速性及耐波性 2、重心高误差过大，稳性和横摇性受到较大影响 3、重心计算误差过大，影响船舶的使用性能
• C：出港：燃料、润滑油、淡水、粮食及其他物品都按设计的规 定的数量带足。
• D：到港：消耗品还剩余10%。
• 满载排水量无特殊说明，指满载出港排水量，是民船 的最大排水量，决定船舶的主要要素的出发点，因此 也作为民用船舶的设计排水量。
常见四种典型载况
• 四种典型载况
对于客货船，通常还要计算航 行中途载况。
-对构件数量的影响 -对强度条件的影响
➢主要方面
-船长、船宽、型深 -吃水、方形系数
➢常见船级社、规 范、航区
- Your text in here - Your text in here
影响因素
➢主要影响因素
-甲板层数 -舱壁数 -上层建筑大小
➢所选用的材料
- Your text in here - Your text in here
机电设备重量估算方法
• 粗略估算（缺乏可靠的母型船机电设备重量资料）
按主机功率估算 Wm Cm P
式中：Cm ——机电设备重量系数
P ——主机额定功率
按统计公式估算 Wm 9.38P n 0.34 0.68P0.7
n 式中： ——主机转速
比较精确的估算——逐步比较法
选用主机、辅机相近的母型船，相同的照抄，不同的项目 进行修正，没有的项目删除。
第4步
局部修正
此法考虑了船的具 体结构特点，其结 果一般比较准确。
（3） 分项换算法
项目
正比于母型船
项目
正比于母型船
外板
LB 2Dtm或At m 船侧骨架 D1 hd 或D - hd
横舱壁
nBDC m D1 2
甲板板架
Ad tm
内底板
LCb 2 3 Fm
上层建筑的围 壁及甲板
l1b1h1或A1t m
假定Wh正比于船舶内部总体积，并以LBD作为内部总体
积的特征值。即
Wh=ChLBD
若设计船的舷弧高度及上层建筑的体积与母型船的相差较
大，则D应以相当型深D1替代。
式中：S M
平均舷弧高D1 D SM
li hi
L
li , hi 连续甲板以上第一上层建筑的长筑的长度
提高估算精确性可采用下式
※ 船舶尺度及系数对钢料重量的影响
① 船长L
从构件的几何尺度及数量看 船体绝大多数构件 都与船长有关
从强度方面看 船长越大，承受的纵向弯矩越大， 纵向结构的尺寸要求越大
② 船宽B
从构件数量看 一些横向构件与船宽有关 从强度方面看 船宽对横向强度影响较大，但对纵
向强度影响不大
③ 型深D
从构件几何尺度及数量看 型深对舷侧肋板、肋骨、
内容一 船舶重心纵向位置的估算
vs 服务务航 k 考虑虑风浪的储备数
！对于辅机功率较大的船舶，则应分别估算各类辅 机所需的燃油储备量
② 滑油
计算公式：WL W0
式中： 比例系数
W0 燃油总油
③ 炉水 计算公式：Wbm 0.001Qt
式中： 蒸汽漏失率
Q 每小时蒸汽产量 t 续航时间
第四节 重心估算
主要 内容
Wh
Ch
LBD
L D
1
2
1
1 2
CbD
式中： L D
1
2
-
-从强强度出发，考虑L,
D对Wh的不同影响程度的修正
1 12方C形bD 系---数---，考可虑近船似体按肥下瘦式的计情算况，其中CbD为计算型 深处的
D、统计公式法
※ 统计公式适用于：一些结构形式相差不大，布 置特点比较稳定、有大量相近实船的船型，在设 计初期阶段用统计公式十分有效。
※ 常见的统计公式如下：
➢ 穆瑞公式（中型散货船）
Wh Ch L1.65 B D T 2Cb 0.8
➢ 阿德文克公式（大型散货船）
Wh
Ch
L1.878B0.695D T 0.189
C 0.158 0.197 b
➢ 瓦特生-智尔费兰公式（较广泛的船类）
Wh Ch E1..36 1 0.5Cb 0.7
② 食品及淡水
根据人数、自给力天数及有关定量标准按下式计算：
总储备量自给力 人员数定量
自给力通常由任务书给定，若未给定，则按下式计算：
自给力 R 24vs
式中：R 续航力 vs 服务航速
2、燃油、滑油及炉水
① 燃油
计算公式：W0
0.001g0 Ps
R vs
k
式中： g0 包括一切用途在内的耗油率 Ps 主机持续机持续率 R 续航力
通过载重量的估算，获得船舶重量 排水量以选择合理的主尺度系数。
• 目的二
算出货物、燃油、淡水等项的装载 量，以便进一步考虑相应的舱容要求 及舱室布置。
三、载重量各部分的估算方法
1、人员及行李、淡水、食品 ① 人员及行李
项目
相应重量 (Kg)
人均重 65
船员行李 长途旅客 短途旅客
行李
行李
40 ～ 65 40 ～ 65 10 ～ 35
船舶所受浮力等于船体所排开水的重量
浮力方程式为：
• 式中： ------水的密度；
•
------该装载情况的型排水体积；
•
k -------附体体积系数；
• L, B,T,Cb ------船长、型宽、吃水及方形系数
• 根据浮力和重量相等，可得浮性方程式：
Wi kLBTCb
二、典型排水量
B、平方模数法
假来定表征Wh，正最比常于见船的体形结式构为的总面积，并用L, B, D的某种组合
Wh Ch LB D
B D可近似看成是单甲板船从龙骨到甲板中心的周长
LB D实际上表征船壳表面积及甲板表面积的一种面积特
征数
本方法对于总纵强度不突出的船，其计算结果比较准确。
C、立方模数法
考虑使用要求 • 上层建筑大小 包括长度、宽度、高度、层数等
2、粗略估算
A
百分数法
B
平方模数法
粗略估算方法
C
D
立方模数法 统计公式法
A、百分数法
假定Wh正比于 ，即
Wh Ch Ch kLBTCb 式中：Ch ---可根据母型船选定，Ch Wh0 0
此法的评价
优点：此估算方法方便简单 缺点：将 L, B,T,Cb对Wh 的影响看成是等同的因此较为粗略
L0
B0
D0
➢考虑方形系数差值
Wh Wh0 Wh 1 0.3Cb
※ 此法的优点：当尺度发生变化时，可以较快的算
出其重量变化
（2） 每米船长重量法
前提：设计船和母型船都具备中横剖面结构图、 型线图、总布置图
计算步骤
第1步
计算单位长度 的所有重量
第2步
计算每米长 度重量
第3步
计算新船的 钢料重量
3、比较精确的估算
比较精确的估算方法
（1） 修差法
（2）
每米船长 重量法
（3） 分项换
算法
（1） 修差法
※ 此法根据设计船与母型船主尺度的差别进行修正 而求得新船。
➢只考虑主尺度差值
Wh Wh0 Wh
Wh0 Ch L1.45 B D 0.945 0.66
Wh
Wh
L
L
Wh
B
B
Wh
D
D
1.45 Wh0 L 0.945 Wh0 B 0.66 Wh0 D
（增加重量 ）
舱壁、支柱等有影响。
从强度方面看 型深增加，船体梁的剖面模数增大，
（减小重量 ） 可使纵向构件断面尺寸减小
④ 吃水T
从构件几何尺度及数量看 吃水不影响结构构件数量
从强度方面看 吃水对总纵和局部强度有一定影响，
（增加重量 ）使船体所受静水压力增大，故船体梁
剖面模数增大
⑤ 方形系数
从构件尺度和数量看 Cb 增大，会引起外板、甲板、底 部结构等微小增加
特殊要求的重量.
木作舾装重量估算方法
估算方法
粗略估算
较精确估算
百分数法
Wf Cf
建筑特征稳定 的货物运输船
平方模数法
W f C f LB
W f C f LB D
运输船舶
立方模数法
W f C f LBD
客船、拖船、渔船
四、机电设备重量的估算
• 机电设备重量的构成 已知的重量 可以计算的重量 其他配套设施重量
船底及内底骨 架
LBC b hd
电焊重量：中小型船为钢料重量的2-3%，大型油船 取1-1.5%
裕度：一般取（2-4%）Wh
三、木作舾装重量的估算
• 影响木作舾装的四类情况
• 情况1
与船舶排水量和主尺度相关的重量
• 情况2
与船员和旅客人数、生活设施相关的重量
•情况3
与船的使用特点相关的重量
• 情况4
拖船 渔船 中、小型货船 大型货船 中、小型油船
0.85--0.95 0.60—0.75 0.30—0.43 0.27—0.36 0.35—0.50
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
由上表可见，空船重量占船舶排水量的相当部分， 所以空船重量估算准确度是船舶设计能否成功的关键。
LOGO
ThemeGallery
第二章 重量、重心估算
本章学习重点
重点1 船舶重量方程式与浮性方程式
重点2 船体空船重量近似计算方法
Company LOGO
重量3 载重量的计算方法
重量4 重心估算方法.
第一节 概 述
船舶设计的基本要求：
➢ 船舶按预定状态浮在水面上，即船舶重量与浮力 平衡，重心与浮心在同一铅垂线上
从强度方面看 Cb 增大，则需增大船体梁剖面模数， （增加重量） 从而引起总纵强度构件重量增加
综上所示，钢料重量与船舶尺度及系数
Wh Ch L B D T Cb
式中：指数 1 ，其他指数 1；
Ch -----钢料重量系数
L, B, D,T,Cb 对钢料重量的影响依次减小
※ 布置特征
• 甲板层数 取决于布置特点与使用要求 • 舱壁数 规范有最小数目的规定，实际上还要
➢ 设计船满足预定的载重量， ➢ 设计船满足任务书规定的各项航行性能指标
一、重量方程式与浮性方程式
重量排水量 船舶在各种装载情况下的总重量 之和。Wi
重量方程式有：
Wi LW DW
LW Wh W f Wm
式中：LW------空船重量； Wh------船体钢料重量； Wf -------木作舾装重量； Wm------机电设备重量； DW------载重量。
在船舶稳性规范中，对各类典 型载况给出具体规定。
•满载 出港
•满载 到港
•空载 出港
• 空载 到港
2、军船
A：空载排水量 B：标准排水量 C：正常排水量 D：满载排水量 E：最大排水量
•
建造完工后的排水量
军用舰艇的设计排水量 出航时舰艇最大装载状态 超载排水量
三、重量、重心估算的重要性
重量、重心估算可能出现的情况