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船舶设计原理* i8 f 9 Y) 0 z5 g: , L$ y: s. o7 , s( 0 r第一章 绪 论 9 f8 r1 B D% a5 T设计实践证明设计人员在设计中必须注意以下几点： 1：认真贯彻国家的技术政策； 2：熟悉并遵守各项规范和公约； 3：认真做好调查研究； 4：注重在借鉴与继承的基础上创新； 5：采用逐步近似的方法，逐步深化，最终使设计结果接近最佳组合。设计的新船应达到以下基本要求：适用、经济、安全可靠、美观。 % / _) q! t3 y% C+ F8 J6 T4 h0 6 0 L$ K1-1 船舶设计阶段的划分# S( c+ q|8 _/ q2 ?2 m一 船舶各设计阶段的基本内容 1. 编制设计技术任务书 设计技术任务书是船舶设计的依据，它全面地反映了对设计船技术性能的要求，并对船舶的主要技术要素做了具体规定，如船舶类型、用途、吨位、航速、航距、机电设备等。 2 A! M2 F6 j* Q5 _) b: d% 7 _+ H1 * i2 a# O7 m1-1 船舶设计阶段的划分- ! Z) o/ M0 P2. 初步设计 初步设计是按设计技术任务书进行的，是船舶设计的主要阶段， 在这个阶段里，要确定与船舶技术经济性能关系最大的一些项目，如船的主尺度和排水量、船体型线、建筑型式及总体布置、基本结构、主辅机及主要装置系统等。同时要进行船舶主要性能计算，绘制型线图、总布置图、横剖面结构图等主要图纸，编制出全船说明书和材料设备清单。 % K! 5 X z Q t. E; w6 i1-1 船舶设计阶段的划分7 C. o0 i, M A0 rE P3. 技术设计 技术设计是初步设计的进一步深入，是整个设计中的重要一环，新船的所有主要技术性问题都须在这个阶段内解决，要做大量准确详细的计算工作，并绘制数量较多的图纸。 这个阶段所提出的技术文件，应能满足船级社审查、承造厂进行生产准备、估算造价、订货以及绘制施工图纸等方面的需要。 M! N3 M J9 K8 z( _5 Q# U2 r7 w/ , O1-1 船舶设计阶段的划分v9 c. X, k* d+ L$ n4. 施工设计 技术设计被审查批准之后，根据建造厂的具体生产技术条件和船舶各项标准文件、应制定建造该船所需的船体、轮机、电气三方面的全部图纸相技术文件，称为施工设计。在船体方面要绘制分段结构施工图和制定工艺规程以及船舶设备，舾装的施工图等。 5 e J8 M4 H+ v9 m# # l5 Q& k1 : o- c# G7 H1 v8 L) G- : 1-1 船舶设计阶段的划分: ) o M& B# b5. 制定完工文件 船舶在建造施工中，往往会对原设计作一些修改，如经倾斜试验确定了准确的重心竖向高度等。因此，原来的设计图纸和技术文件(如浮态与稳性计算等)就与实船不完全相符了。为反映真实情况，在船舶竣工后，应按实际情况修改图纸及进行必要的修改计算，为用船部门提供竣工图纸和技术资料，即制定完工文件。 $ H9 f7 w Wl: B# . # ) E7 D- V% f8 k4 s) o: t0 g1-1 船舶设计阶段的划分1 d- K& Q% l( |7 P% I9 ?; N# Y7 k二 船舶设计阶段的改革 为了适应国际造船市场的需要，中国船舶工业总公司制定了民用船舶产品设计阶段划分和审批工作的若干规定(试行)这规定将新建船舶的设计划分为：制定产品设计技术任务书、报价设计(需要时)、初步设计(含签订造船合同所需技术文件)、详细设计、生产设计、编制完工文件等六个阶段。; s& $ K# e! U1 c A, v6 O9 t6 M, J r: R% D0 J1. 报价设计 根据船东提出的技术要求或招标说明书进行设计。其主要内容为：初步确定新船的技术条件和形状、提供总布置简图、主要设备清单、简要说明书、估算造价。报价设计的目的是设计方向船东提出报价，力争中标，并使船东了解新船概貌及船价，挑选中标单位。报价设计是商谈定船合同之前的一项设计环节，它不作为最终签订造船合同的技术附件。 , F. : T; 6 7 T1-1 船舶设计阶段的划分, O4 P$ q% $ I- Z: 6 PD( e3 G. f8 Y7 S+ Mv1 z2. 初步设计 初步设计依据设计技术任务书和造船合同，对造船的总体方案作出规划，对船舶的总体性能和主要技术指标进行计算，对动力装置和各种系统原理图进行设计。通过理论计算和必要的试验，确定产品的主要参数、主要结构、主要设备选型等。船体方面要完成的主要技术文件有：船体设计说明书；总布置固；型线图；航速、稳性、干舷、舱容等计算书；船中横剖面结构图和总纵强度计算书，钢料预估单、主要设备明细表。 e7 v4 5 w, ; 6 I2 y5 |9 O1-1 船舶设计阶段的划分+ M# l cy& ue2 r( G5 n1 r1-1 船舶设计阶段的划分5 v; d( V6 pp+ Y1 / t3. 详细设计 它是依据造船合同及其技术文件或经审查修改后的初步设计方案进行的。这一阶段的设 计工作，是在总体设计的基础上，对备局部问题进行深入分析，并进行各个项目的详纲设计计算和绘图最终确定船舶的全部技术性能和船体结构对重要材料及设备提出订货选型要求。详细设计所提出的技术文件和图纸应能满足验船部门审查、船东认可、造船单位订购原材料和设备的需要，同时也是进行生产设计的依据。8 b9 C# a: Y, QO# T$ j1 4 2 B% o4.生产设计 在详细设计的基础上，根据承造厂的工艺装备条件、工艺水平、施工区域和组装单元，绘制有工艺要求和生产管理指标的工作图和表，为建造船舶提供建造方案、施工要求、施工图纸和生产管理图表。 : u5 1 H+ s8 K) V1 7 3 Rm1 b( U- Hl3 O3 I/ i! _ 1-1 船舶设计阶段的划分7 N( Y: D1 B( H1 i% N0 X5 ZN+ R- U: w6 N* a6 m+ _! L一 制定设计技术任务书前的论证工作 1.运输类型的论证 运输有五种形式：水运、铁路、公路、航空、管道等。要完成所需的运输任务，首先要研究采用哪一种运输形式或哪几种联运的形式、使得投资最少，经济效益最好。这一论证涉及的面比较广，一般由国家某部门或某地区才能完成。 nY9 R# V4 G+ y7 Vp0 M6 ?+ U$ J n; h+ A& C) v1-2 设计技术任务书/ q# K7 q- w2 f% y2 J& R8 |O7 y1 D( J1-2 设计技术任务书* j$ r! U: t8 Y0 C2. 船型论证 承担某一运输任务，如货运，可供选择的船型有：货舱、集装箱船、顶推分节驳、载驳船等。在具体选取时要进行技术经济论证。 如果确定用普通货船来承运，还要探讨船舶的大小、航速的高低。要以最适用最经济的方案作为制定任务书的基础。5 - q. 6 v, F/ |0 H0 x/ t3 f; 9 y$ z4 l1-2 设计技术任务书f. M- _: e Y9 , l8 LE9 v二 设计技术任务书主要内容 航区、航线 这是指新船航行的区域。海船航区分为：无限、近海、沿海、迟蔽等航区。内河船舶常按水系来分，如我国长江水系根据风浪及水流情况，分为A、B、C级航区及J级航段。不固定航线的船，通常提出主要航行的航线或航区，定航线的船通常要给出停靠的港口等。 ) t$ T0 h- r p Iu! q2 a/ l5 ; / 1 e Q6 g2.用途 这是指新船的装载数量与性质。 客船、客货船包括人数(各等级的分配数、舱室标准)、载货吨数以及舱容要求。 货船包括货物的数量及理化性质。就数量来说，任务书中有时结出“载重量”，即包括货物、燃油、滑油、淡水、食品等的重量。有时给出“载货量”，即货物重量。货物有多种多样如液货、散货、杂货、集装箱等，对于一般货物，要给出载重吨数，而对于集装箱，则是给出箱数。 7 d# c% s; A, X+ j3 Y$ z& V Y1-2 设计技术任务书- 1 N2 V. w$ i, 8 i4 y; X1 U! ) * D( s: T3. 船型 这是指船的建筑持征，包括上层建筑、机舱部位、货舱划分、甲板层数、甲板间高等。 4. 船级 这是指按什么规范、哪一级设计新船。要注意不同规范从不同角度提出的要求。走国际航线的船舶、还应符合有关的国际规则与公约，以及有关国家、地区、运河等颁布的待殊规则。 B: v1 G1 T; : R( M+ ( ?5 E9 U1 i l A1-2 设计技术任务书$ _ V: I D UA) w) ; j( % Q6 U% j6 l2 _0 f+ Y! d& n1-2 设计技术任务书: Q. z) 8 rX5. 动力装置 主机的类型、功率、转速、台数等 6. 航速、续航力、自持力 (1)航速：民船的航速常分为试航航速与服务航速。 (2)续航力：在规定的航速和主机功率下，船上所带的燃油可供船连续航行的距离(n.mi1e/km)或连续航行的时间(h)。 (3)自持力:这是指船上所带淡水、食品等能供人员在海上维持的天数，也有称自给力以天(d)计。2 H( C: R2 b2 s0 # $ d( G i& _- e3 V: W+ 7. 结构 这是指船体与上层建筑材料、船体结构形式、甲板负荷、特殊加强等的要求。 8. 设备 这是指起货设备的形式及能力如锚和锚机、舵和舵机、减格装置、通风、空调、导航等方面的要求。 9. 性能 这是指性能要求，如稳性要求、浮态要求、分舱及破舱稳性的要求、耐波性及操纵性的要求等。 & Q9 f o 1 Z9 - _3 D1-2 设计技术任务书# M) x9 d/ F) y/ N) I6 M3 P6 F* g2 L1-2 设计技术任务书1 m: 4 X# f* M10. 船员 这是指船上编制人数，同时也有对生活设施提出具体要求。 11. 尺度限制 (1)船长：它受泊位长度、港域宽度、河道曲率、以及船闸、船坞等的限制。 (2)吃水：它受航道与港区的水深限制。 (3)船宽：它主要受运河、过船闸、进船坞等限制。 (4)船的水上部分高度：它主要是考虑桥高的限制，如南京长江大桥高出水面28m、珠江大桥高出水面8m等限制。 & H d k! |. N; u# | R, Z _ H9 n6 p- . F一 认真调查研究 应考虑进行调查研究工作，广泛征求使用部门及航道、港务、船级社等有关部门的意见看法，搜集有关的资料(包括国外实船资料和文献)，再经过一番去粗取精、去伪存真的改造制作过程，才能形成初步的设计方案使设计从一开始就建立在比较符合客观实际的基础上。 随着设计工作的深入，设计人员有时还需带着设计方案和问题，通过各种形式做深入的调查研究，征求意见、这样就可少走弯路。7 _# v& 6 N* / T% Z3 o1-3 设计工作方法% yy/ z% V# l9 q! T9 F. m7 i* j- D$ e1 C8 O1 a) G5 w1-3 设计工作方法8 F, x# X) S2 W T7 Z& D二 在借鉴与继承的基础上创新 在新船设计时，设计者常采用一种行之有效的方法母型改造法。所谓母型，即与新船在主要方面相近的实船或已设计好的船，将其各项要素按 设计船的要求用适当的方法加以改造变换，即可得到新船的相应要素。这是一种既方便又可靠的设计新船的办法，至今仍披人们广泛应用。 但是借鉴并不是不加分析地生搬硬套，继承也只能继承过去的精华。要结合新船的特点，考虑到新技术、新设备、新工艺、新材料在新船上的应用，做到有所创新、有所前进。 & y8 NZ3 K# g! 3 d) T4 ?9 j& & x% S* X( 4 ; U三、逐步近似 由于船舶的内在矛盾错综复杂，设计工作不可能一次完成，而是循着一个逐步近似的过 程。初次近似只考虑少数主要因素而后一次近似则计入更多的因素，后一次近似结果是前一次近似的修正、补充和发展。经过几次近似后最终得到符合各项要求的设计结果。这个过程用图11所示的螺旋线表达出来既富有哲理又十分形象。 J6 uJ7 ?* f9 p& U4 X7 T9 ; e1-3 设计工作方法9 2 z- O; + Q4 i3 t9 e. M% ; g1 G+ u3 q% x- a, y1-3 设计工作方法) h # E) ; Z+ R% C9 X9 g8 O上世纪60年代国外船舶CAD/CAM有很大的发展，陆续研制出了一批造船集成系统，如挪威的AUTOKON系统、西班牙的FORAN系统及瑞典的VIKING系统等。我国从70年代开始船舶CADCAM研究，至80年代也获得了长足的发展。在此期间，完成了单程序运算程序系统(程序包)集成系统的进化。例如上海交通大学、上海船舶设计院等单位联合研制的多用达干货船辅助设计系统MPSDS，上海造船工艺所研制的船体建造集成系统HCS等。: w$ m v+ F S3 p& ! u: EC: E6 i1-4 计算机辅助船舶设计7 c; q) w! g3 : 0 5 V# C$ d: g6 O* ( u1-4 计算机辅助船舶设计4 V O1 K2 T q4 J* u90年代以来船舶CADCAM有了进一步的发展如瑞典KCS公司集各国之经验成功地开发了STEERBEAR造船交互设计集成系统。其功能极强,覆盖了船舶详细设计和生产设计中大部分内容，包含实用性很强的三维图形系统、船体系统、结构系统、电力系统、报表生成和数据管理等九大系统相20多个分类 数据库。该系统已由大连造船厂等大厂全套引进。 * n% V* K( Y/ 6 q4 2 5 m, G; q) 8 C- w1-4 计算机辅助船舶设计+ r$ R. T% l! F. h2 y$ F5 m计算机应用于船舶工程，使船舶设计方法发生了巨大的变化。 船型论证中已由单船论证发展为系统论证并相继出现了系统分析法、复合预测与决策技术、仿真技术、不确定性和风险分析方法等新的科学论证方法。 在船舶主尺度方案分析中，从广泛采用网洛法(亦称变值法)发展为最优化方法、正交设计法等对各方案的最终评判与选优。除设计人员凭经验评定外，还可借助计算机采用多目标加权处理、模糊综合评判和多日标分层序列法等进行评定。 & U+ QX: b8 T% U. L第二章7 x& M$ |# d0 H. d ?7 _2-2 空船重心的分析估算( g7 G5 T T n& p6 2-1 概 述* j& J$ 6 9 n6 V; ( n* d1 n2-3 载重量估算* / E0 M9 a) z- X2-4 重心估算* I& m( o1 h! F) w& C0 L3 V8 k5 e# t3 e第二章 船舶重量与重心! B( C. P8 a* w( R7 J$ z$ 0 h7 E$ h/ I: U9 w一 重量方程式与浮性方程式 重量方程式 LW十DW LWWh十Wf十Wm 式中，LW:空船重量(t) Wh:船体钢料重量(t) Wf:木作舾装重量(t) Wm:机电设备重量(t) DW:载重量(t)，包括货物、船员及其行李、 旅客及其行李、燃油、滑油及炉水、食品、 淡水、备品及供应品等重量。 1 q$ ?7 ( b0 m0 v2-1 概 述 M x g: V, cV; X7 Jd2 B7 o0 a0 H6 M. 9 A( k浮力方程式 V kLBTCb 式中, :水的密度(tm3) V:该装载情况下的型排水体积(m3) k:附体体积系数，通常为1.0041.01 L:船长（m）,通常指垂线间长，即Lbp B:型宽（m) T:吃水（m) Cb:方形系数% . . l3 I, % y P% l8 y: / v+ d! w2-1 概 述, t6 P, 5 s2 w( J g7 l$ e( i7 T: U3 i, b+ ?+ A L! w+ K m4 R$ P( r% i二 民船典型载况 民船通用的典型载况是空载和满载，相应的典型排水量为空船排水量和满载排水量。空船排水量系指新船竣工交船时的排水量，即空船排水量LW。 船舶装载了预定的全部载重量的载况称为满载，相应的排水量即为满载排水量。如重量估算确。则满载时船舶吃水等于设计吃水，因此，满载排水量也称为设计排水量。民船通常以满载载况作为设计状态、它是决定船舶主要要素的基础。 # j n% f( ; x; n0 G2-1 概 述$ Q4 W) x/ b4 A& a) T: c/ u* P3 Z2 R p2-1 概 述. L( ?2 w g4 r- f: X* h3 d对于货船，设计中通常取四种典型载况，即 满载出港-设计状态； 满载到港-这时的油水等重量、规定为设计状态时油水储备量的o(不包括滑油）； 空载出港-船上不载运旅客与货物。但油水储备量为设计状态的100； 空载到港-船上不装载旅客与货物，而油水等为其总储备量的10；3 g6 G. / Q/ Y/ K3 L: u% _, : S2-1 概 述5 Z1 * 6 |% R6 X# q三 重量重心估算的重要性 在设计过程中，如果将船舶重量计算得过轻，则完工船的实际重量值将大于计算值、即重力大于浮力，实际吃水将超过设计吃水，此时可能出现以下情况；必须减载航行。船舶干舷减小，船舶大角稳性与抗沉性难以满足。甲板容易上浪船舶结构强度也可能不满足要求。反之，如果将船舶重量计算得过重，则船舶尺度选择势必偏大。类似地如果船舶重心纵向位置计算误差过大，则实船将出现较大纵倾，影响船舶的浮态、快速性与耐波性；船舶重心高误差过大，影响船舶稳性与横摇性能。 / L, v2 w7 r3 E6 C M& c1 j$ ; X1 b8 t# ! b2-1 概 述! U, D# ?; # _9 ( PS; C重量重心计算的特点与方法 重量重心计算持点： 一是贯穿于整个设计过程的始终；二是逐步近似。 在不同设计阶段，重量重心计算的方法是不一样 的。在技术设计、施工设计及完工计算时，船舶 的主要图纸均已具备，船舶的各主要部分均已确 定，甚至实船也已造出，因此此时的重量重心计 算可以按图纸(或在完工计算中按实船)进行详细 的分项计算，然后逐项累计即可。但在设计初期 即主尺度及排水量确定阶段，则不具备这些条件， 设计船的重量重心只能依据母型或统计资料进行 较为粗略的估算。 , Ha: |/ M; d& X% x) td6 0 t! l9 B, f) X8 r K2-2 空船重量的分析与估算/ F! M! _* |5 Z# w3 a o空船重量估算的准确度是船舶设计能否成功的关键之一。这是因为空船重量占了船舶排水量的相当部分(见表21)而且其影响因素多，不容易估算准确。8 u; N9 l, s9 N4 Fj# G! P# C- w4 |8 _; n& V2-2 空船重量的分析与估算3 Z7 y$ C, S( F+ v% E- s9 R+ u一 空船重量的分类 构成空船重量的项目是十分繁杂的。为便于船舶设计者准确地计算空船重量，避免重量项目计算的重复或遗漏，要将空船重量按一定的原则进行分类。按惯例，空船重量通常分为船体钢料重量Wh,木作舾装重量Wf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。 ! v, t1 L# i# q# c. L ? o! W4 U/ n4 S2-2 空船重量的分析与估算0 D) F( c) A+ O8 4 V) 二 船体钢料重量Wh的分析与估算 影响船体钢料重量的因素 1.1 船舶尺度及系数 船舶主要尺度及系数对船体钢料重量的影 响程度可以从它们对构件数量和强度条件的影 响两个方面来分析。 船长L：从构件的几何尺度和数量上看， 船体绝大多数构件(如外板、底部结构、甲板、 舱壁、舷侧结构等)都与船长有关；从强度方 面看，船长越长，其在水中所承受的纵向弯 矩越大，对船体结构纵向构件的尺寸要求也大 因此船长对船体钢料重量影响最大。 & ; l! Qa$ F: . F: U% ( h$ g6 l0 Z& g5 o2 x, OV, K u! c Q2-2 空船重量的分析与估算T s: ! o3 1 * x* P- r4 j船宽B: 从结构构件数量上看,一些横向构件(如船底与甲板横向构件、横舱壁平台、甲板等)与船宽有关；船宽对横向强度影响较大，但对船体纵向强度影响不大。综合起来看、船宽对船体钢料重量影响次于船长。 型深D:从构件几何尺度和数量方面看,型深对舷侧板、肋骨、舱壁、支柱等构件有影响、即型深增加要引起它们的重量增大；从强度方面分析、型深D增加则船体梁的剖面模数增大，可使船体纵向构件断面尺寸减小，从而可减小它们的重量。从上述两方面综合考虑,对于大船,型深增加，其船体钢料重量不一定增加或增加甚微甚至会减少；对于小船,型深增加要使船体钢料重量增大。 $ X! ) H2 L5 A8 & z& n$ ?/ B1 a0 X7 + t2 W4 s, F6 q; $ V1.2 布置持征 船舶布置持征不同, Wh也就不同，如甲板层数舱壁数、上层建筑的大小等均对Wh有影响。 1.3 船级、规范、航区 设计船入什么级，用哪国规范都对船体结构要求有差别，因而对Wh有影响。同样尺度的 船舶，如航行于冰区，船体的某些结构要加强、显然W h值就会加大。 1.4 结构材料 船体采用普通钢、高强度合金钢，还是铝合金、玻璃钢等，材料不同，显然vh会有很大差别。 : _0 H. o! F i6 U c4 . i) I, s/ 7 h5 w* y _7 pA3 m* |2-2 空船重量的分析与估算! i2 A1 X8 n+ % w3 b k7 i7 F$ u2-2 空船重量的分析与估算4 d. y& b2 7 ) 2 M2.粗略的估算方法 2.1 百分数法 假定Wh正比于 ，亦即 Wh = Ch * 式中，Ch,系数,可根据母型船选取，即： Ch Wh0/0 (其中Wh0 ,0分别为母型船的钢料重量和排水量。 估算船体钢料重量时所参考的母型船、应当是与设 计船类型、主体结构形式及船体材料相同、主尺度 及船舶上层建筑丰满度相近的实船；其Ch应尽量采 用多艘实船分析比较后确定。 & ; E! a) m3 R2 q% I% T U/ ZU3 E7 Z; N2-2 空船重量的分析与估算) Z2 o3 t- _. I6 F6 E2.2 平方模数法 此法假定wh正比于船体结构的总面积并用L、D、B的某种组合来表征。最常见的形式为： WhCh*L(B十D) 2.3 立方模数法 此法假定Wh正比于船舶内部总体积，并以LBD作为内部总体积的特征数,简称立方模数最常见的形式为： WhCh*L*B*D+ y9 ( . j# T) X) O. S4 9 i& J, O7 p4 J2 g1 u2-2 空船重量的分析与估算: O8 |! C8 H8 x0 k- 7 2.4 统计公式法 对于一些结构形式相差不大、布置持点比较稳定、有大量相近实船的船型，加大型油船、散货船、集装箱船等，在设计初始阶段用统计公式法估算Wh是十分有效的。 常见的有穆瑞公式（适于中型散货船），阿德文克公式（适于大型散货船），瓦待生智尔费兰公式（适于散货船、杂货船和集装箱船等）。 : 7 S k- K0 a7 3 J7 x6 A) f5 N* B* S& . P& o1 f3.比较精确的估算方法 3.1 修差法 此法根据设计船与母型船主尺度的差别进行修正 来得出新船的Wh. 3.2 每米船长重量法 当设计船和母型船都具备船中横剖面结构图、型 线图和总布置固时，可用本方法得出Wh值。 3.3 分项换算法 如有相近母型船钢料重量的详细分项资料，则按母型船逐 项进行换算，可得到较精确的设计船的Wh值。 J; V7 E6 a# p) A1 p1 G- h3 z- _8 ?2-2 空船重量的分析与估算5 u6 w7 A( q: P6 N2 m# 0 # g- Q/ M/ / v4 j2-2 空船重量的分析与估算2 b, V5 B# Z) ) b三 木作舾装重量的分析与估算 1. 简要分析 木作舾装重量名目繁多，各自独立，规律性差。即使是同类船舶，由于时代不同，地区要求的标准不同，该项重量往往有很大差别。因此，按母型船换算的相似性较差，初始设计阶段较难估准。通常，将木作加装重量分成四类来分拆其对Wf的影响： (1)与船舶排水量和主尺度相关的重量，如船舶设备与系统，包括锚、系泊设备、消防系 统、管系、舵、油漆等。: |( l, c+ a2 K4 s O9 0 S# v L# v9 b8 y! f9 m) R Q6 m; H. r; h* C6 O+ D: S2-2 空船重量的分析与估算1 / F/ n: w# s4 |5 z(2)与船员和旅客人数、生活设施标准相关的重量，如舱室木作(内围壁、天花板、地板敷料)、家具、卫生设备、救生设备等。 (3)与船的使用特点相关的重量，如货船的起货设备及舱口盖，拖船的拖带设备，救助船的救助设备渔船的渔捞和加工设备等。 (4)特殊要求的重量，加减摇装置、侧推装置等，按船东要求和船舶技术性能要求而定。2 v( i2 y+ 3 t2 U5 v$ c$ x Z7 9 l4 k2. 粗略估算方法 2.1 百分数法 此法仅用于建筑待征较稳定的货物运输船的队初 估、结果较粗略。 2.2 平方模数法 常用于运输船舶的估算，其结果较百分数法准确 2.3 立方模数法 常用于客船、拖船、渔船等的估算。 6 x1 T6 o/ R R7 & t5 ) F2-2 空船重量的分析与估算: h+ F) b |2 p* y: T# e t9 n) h. 3. 比较精确的估算方法-分项换算法 类似于钢料的分项换算方法根据已有的母型船资料、按照母型船项目分组分项，然后采用适当的模数逐项换算再依据设计船的技术要求与标准加以适当修正求得设计船的木作舾装备分项重量，最后汇总得到全船木作舾装重量。 技术设计末期。根据总布置固、舾装布置图、设备家具明细表等设计图纸和文件、查阅有关标准和产品样本逐项计算，最后汇总就可精确求得全船的。 舾装重量 ; BI: & l: z% V: i3 + v3 R* : M, L6 W2-2 空船重量的分析与估算3 ( J# a# s8 r5 v F& M/ U% T w _四 机电设备富量的分析与估算 1. 简要分析 机电设备重量包括主机、辅机、轴系、动力管系与电气设备等，大致分为三部分： (1)已知重量，如主机、锅炉、发电机组等的重量。 (2)可以计算的重量，如轴系重量。 (3)其他配套设备重量如其他埔机、泵、管系等 显然影响机电设备重量的主要因素是主机的类型与功率。 $ n. c5 B0 d% y: x s! L0 T) h U. 8 R0 b# o2-2 空船重量的分析与估算G( - r) u+ X# F/ c+ F/ u4 ?; a2 X4 l2-2 空船重量的分析与估算7 G& ? / O- t; h2. 粗略的估算方法 初始设计阶段，当缺乏可靠的母型船机电设备重量Wm分项资料时，设计船的Wm可按主机功率的大小来粗略估算之。 WmCm*P 式中Cm为机电设备重量系数可取自母型船或有关图表资料，P为主机额定功宰(kw)。 有时也可采用统计公式来估算，但必须核算几条相近实船来检验公式计算结果的可信度。 1 Z9 7 ; 9 v2 ?; G6 - k7 p0 ? L, G; M3.比较精确的估算方法-逐项比较法 选用主机、辅机相近的型船的Wm资料时，进行逐项比较，相同的照抄，不同的项目进行修正、没有的项目删去等，这是最常用的方法、也是比较可靠的方法。 技术设计阶段或施工设计末期，根据机舶布置图、轮机设备明细表，轴系计算书及相关图纸，电气设备布置图和电气设备清册等汇总求得精确的 全船机电设备重量。0 & h2 $ W- o/ P q) L: A: F( 2-2 空船重量的分析与估算& r# M& U P# S& i# m5 E Y: & ! _2-2 空船重量的分析与估算( , q1 g o3 D1a+2b+3c+4d$ I! U- 1 m0 L9 |2 I( q w2 V五 固定压载与排水量裕度 1.固定压裁 固定压载是固定加在船上的载荷，通常采用生铁块、石头、水泥块和矿渣块等、一般在船水前后加放在船的底部。固定压载的作用主要在于降低船的重心以提高稳性；增加重量以加大吃水；必要时也可用来调整船的纵倾。在设计中加固定压载有时是不可避免的，有时则是设计失误所造成的。对一般贷船来说设计有固定压载则是不经济的，也是不合理的。 & j, C2 S1 _2 E, : / o( | L# W- T% ?% : l$ t# S0 F . t2.排水量裕度 在船舶设计中，为确保设计船的载重量，避免船舶超重，通常在分部估算Wh、Wf及Wm的基础上，将LW预加一定裕度称为排水量裕度,其原因有三： (1)估算误差 (2)设备增加 (3)采用代用设备和材料 裕度取法一般有下列两种： 取空船重量的某一百分数。在初步设计阶段，通常取为2一5LW(大船用小的数字)。 分项储备，即分别在船体钢科、木作题装、机电设备各部重量加一裕度，初始设计阶段，一般常取它们各自重量的2一4、4一8、2一5。 d# U( Q+ x. 8 O( ! z3 V; O0 q4 9 i1 n3 R0 o L4 W2-2 空船重量的分析与估算0 Q5 Z8 F1 S( m8 l& I5 9 o U; B1 y8 F; I! B8 ?船舶载重量DW包括以下各项： 船员及行李; 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; / w0 l, Z$ p0 R8 L6 G1 _( w, ) n, 3 9 B6 j2-3 载重量估算/ d% C+ x* - G/ A) ?( Ru. a9 C1. 人员及行李、淡水、食品 1.1 人员及行李 人员的重量通常按每人平均65kg重计算,每人携带行李的重量约为： 船员行李 40一65kg 长途旅客行李 40一65kg 短途旅客行李 10一35kg 1.2 食品及淡水 总储备量自给力人员数定量 食品:2.5-4.5kg/天，淡水定量为50-100kg/天.& Z) L6 i$ d8 3 W. W6 L: y+ d H7 L6 E2-3 载重量估算* T+ yq0 K: F2 v* D, Q$ c) a: p z/ q4 n: P2-3 载重量估算# 6 l4 |2 D/ D5 b( D, 2. 燃油、滑油及炉水 2.1 燃油 根据主机功率、续航力、航速、耗油率等计算通常取储备系数为1.1-120。 2.2 滑油 由于船上润滑油用量较少，故在初始设计阶段，滑油储备量可取为燃油总量的某个百分数。柴油机船取3一5；汽轮机船取0.8一1.0。 2.3 炉水 用来补充船上蒸汽漏失所需的炉水量。6 W7 k- S4 f( d2 u9 K J; S9 J0 C8 c: O; D. + ?2-3 载重量估算4 g e8 ( * Q8 l) N0 N% E1 ! Fa+ I) o: y0 C3.备品及供应品 备品是指为保证船舶正常航行用于临时维修，应付紧急事故和持殊情况所储备的备用部件、设备与装置、包括锚、灯具、损坏管制器材、油漆等。供应品是指零星物品，如床上用品、炊具、信号旗、办公用品、医疗器材、电视机等。 通常取为0.5-1.0LW。 q1 n8 # q9 ) v# R- 4 Q1 e |# Y3 d0 u. q2-4重心估算8 A4 e, z( qq9 7 w* _ b一般来说，由于船舶型线都是左有对称的，总布置设计时也总是使左右舷重量相平衡，故ygo。通常船舶重心的估算，主要指重心纵向坐标xg和重心高zg，其中xg将决定船舶浮态影响船舶纵倾、 zg则影响船舶稳性和横摇性能。 因此，船舶重心估算对船舶技术性能和使用效能的影响甚大、必须予以高度重视。 船舶重心估算，通常采用力矩法在重量计算的同时列表进行。 以下简要介绍估算方法。 . M9 L1 j. ( |0 7 D# z. u6 R2 c! Qk2-4重心估算) H) T. X6 y* Q% + t2 d( 1.重心高度 1.1空船重心高度 （1）粗估法 假定空船重心高度正比于型深，通常取自于母型船，如果新船与母型船有明显差别，则要对此修正。 此法比较粗略，通常仅用于设计初期。 （2）分部分项换算 如果有母型船的分部重量重心资料，则可以用分部换算法估算设计船钢料、舾装、机电各部分的重心高。然后用力矩法求取空船重心高。9 mG) L1 C. N9 N8 I k w; A5 z5 4 r% / u z2-4重心估算3 f d- 4 R1 B, N) Jk# _4 （3）精确计算 在技术设计末期，船、机、电各部分设计人员根据各自图纸资料，分别计算设计船各部分的重量重心，然后交总体设计人员汇总、编制重量重心计算书，精确计算设计船的空船重量及其重心高。 应当指出，在设计的初始阶段为确保船舶稳性，往往将整个空船(包括储备排水量)的重心提高0.050.15m，作为新船重心高度的储备。也可以根据Wh、Wf及Wm重心估算的准确性，分别取各自的重心储备。$ x* g4 V: J/ U4 p: I4 r* |, u. |1 R: G; t% z e* q P2-4重心估算 W* O6 , w! l4 o0 e- l3 $ X1.2载重量重心高度 通常，载重量各项的重心高可按其在船上的位置根据总布置图进行估算。 技术设计末期，总体设计人员应精确计算DW各项的重量及其重心高。此时，人员及其行李的重心高仍取为所在甲板以上1m处；货物、燃油、淡水、压载水等的重心高按舵容计算结果计取；滑油、食品等的重心高则按总布置图计算之。 9 S2 8 M4 + & K- Z& N- r: S( F1 q: A) G2-4重心估算% T( k( 2 w. G qQ+ d2.重心纵向位置 2.1空船重心纵向位置 （1）粗估法 常采用正比于船长，应用条件是设计船与母型船沿船长的重量分布相似(如机舱部位相近)，否则应先针对设计船的重量分布特点将母型船加以修改、使之与设计船相似然后利用母型重量资料算得一个新系数，再用于估算设计船的空船重心纵向位置。 （2）分项换算 如果有母型船分部重量重心资料，用分项换算法求得空船重心纵向位置。通常，船体钢料、木作舾装的重心纵向位置正比于船长L，而机电设备可按其重心距机舱后壁的距离正比于机船长度Lm的方法换算。 % u- O$ q6 D; e/ l8 z |; R6 x4 O1 C2-4重心估算+ R B5 C7 Eh4 _8 c3 UH9 N6 f8 e2.2 载重量重心的纵向位置 设计初期，载重量重心的纵向位置可根据总布置图上各载重量项所处的位置进行估算；设计末期，载重量重心的纵向位置可根据总布置图、舱容图精确计算。 * 4 K4 O( 7 R8 D g# , y6 W! nk( B) d; M; P+ i# 2 9 d2 T2 Q* 第三章- S* % n6 E% og+ r8 Y- F第三章 船舶容量与登记吨位( n% n6 w9 B- v3-1 货船的容积0 A, f; J+ ?, Y4 e2 4 O% T s3-2 客船的甲板面积. 9 y. o2 K9 p3-3容量图与舱容要素曲线+ o% c& z- ?1 h# J3-4船舶登记吨位( D; F, ?N6 M6 W/ y4 x+ y7 Jk1 M, 第三章 船舶容量与登记吨位7 - $ J; P, f. k0 N9 & Yt, y船舶容量是船内容积与甲板面积的总称。 船舶容量的研究是重要的，因为它关系到设计船能否满足任务书规定的使用要求同时还影响船舶的技术性能(如浮态)与经济性。 研究船舶容量的方法因设计阶段而异。 本章内容包括： 1.初始设计阶段船舶容量的估算方法，研究舱容与船舶主尺度的联系规律，以便运用这些规律合理选择船舶主尺度； 2.技术设计过程中容量图与舱容要素曲线的计算与绘制方法； 3.船脑登记吨位与船内容积密切相关，是影响船舶经济性的重要指标。因此也在本章结合规范作简要介绍。 4 l, ; b& y6 w0 U3 w2 j, J$ Z* V1 4 I3-1货船的容积j7 ?0 |4 x$ I2 n1.船舶容积的有关概念 1.1货物的积载因数 货物的积载因数，是每吨货物装船时所占据的货舱容积。 积载因数小的货物，习惯称为重货。重货对船舶舱容要求低；积载因数大的货物，为轻质货，轻质货对船舶舱容要求高。 在货船的设计任务书中如果没有给定要求的货舱舱容则势必等效地给出货物积载因数。3 x/ O, ZT3 m7 G, J: ? L$ b4 p0 r; x5 B3-1货船的容积* yi3 T8 Y n$ Q1.2型容积利用系数 型容积(或称毛容积)系指按型线图计算所得的舱内容积。 实际上，船舱内总是含有骨架的。而舱内骨架、护条、垫板等总要占据一定的空间，当货物、油、水等装载时扣除掉这部分空间后所剩余的有效装载容积称为净容积；舱内净容积与型容积之比称为型容积利用系数，有时也称为折扣系数。显然其大小表明了舱容利用率的高低。 0 p+ _4 X( s1 e9 8 x2 G/ v6 7 X& m2 U# y/ Y K) h5 E3-1货船的容积8 d8 V8 . c5 p2 C* h# F1.3散装船容与包装舱容 （1）船舶所运输的货物按其载运形式可分为两大类：包装货和散装货。载运时用箱、捅或袋子包装起来的、称包装货。还有一些货物虽然运输时不用包装，但它们本身已进行了整理，也属于包装货。另一类货物运输时不用包装，而是直接装在货舱里，此类货物称为散装货。同一类货物有时既可采用包装应视具体情况而定。 （2）所谓散装舱容，是装载散装货物时货舱的有效容积，此时，货物装载可达甲板横梁(或纵骨)的上缘、肋骨外缘和舱底板的顶面。所谓包装舱容，是装载包装货物时货舱的有效容积，此时，货物装载一般只能达到甲板横梁(或纵骨)的下缘、肋骨及货舱护条的内缘和舱底铺板的顶面。货舱的包装舱容约为该舱型容积的0.880.92。通常，同一货舱，其包装舱容约为散装船容的0.90。 oW$ ?- b5 G/ C! R5 V2 R) x0 w- o) P* K$ C& m3-1货船的容积% f( ( # C$ J; C5 U6 j! C2 2.所需船主体型容积的计算 V=Vc+Vow+Vb+Vm+Va-Vu Vc=Wc*c/Kc Vow=Wi/(i*Ki) VbWb=b-LW-DWCi Vm=KmLmB(D-hdm) 装载压载水的理由是： (1)保证必要的浮态。 (2)空载返航过程中，油、水和备品的消耗，使船舶重心提高、初稳性高度降低。为保证稳性，也须加压载水。 , m/ G3 R7 L4 c0 I1 D6 3 v0 y8 DP4 s7 c. a3-1货船的容积, H, 8 B0 k- gm( 3.船主体所能提供的型容积估算 Vh=CbDLbpBD1 D1=D+Sm+C/2 4.容量方程式 (1)全船容量方程式 CbDLbpBD1=Vc+Vow+Vb+Vm+Va-Vu (2)货舱容量方程式 Vc =Wc*c/Kc=KLbp-(lf+la+lm)B(D-hd) 5.容量校核 所谓容量校核，一方面是按设计任务书的要求估算设计船所需的容积，另一方面是按设计船的主尺度与总布置估算其实有的容积通过所需容积与实有容积的比较来技校设计船主尺度方案与总布置格局的可行性与合理性。 ) B, S4 k! c. o/ |) . m6 H$ U7 _8 g- : Q2 2 C3-1货船的容积- x$ v2 h C- 5.1容量校核的方法 容量校核的方法大体上有两种（1）按照全船容量方程式分别估算船主体实有容积及各类舱室所需总容积（2）按照货舱容量方程式分别估职设计船货舱区段实有容积与装载预定的载货量所需的货舱客积。然后比较实有容积是否等于或略大于所需容积。 5.2增加货舱容积的措施 (1)加大L和B (2)减小la、lf、hd (3)减小lm (4)增加D 增加货舱容积最有效(且较合理)的措施是适当加大型深D。6 V5 & p8 H; R! s$ K2 ( V8 V: S6 s. Y+ Wn3-2客船的甲板面积$ A/ X% K! U) o9 C& R1.所需甲板面积的估算 通常应估算和统计的主要舱室及处所包括： 不同等级的旅客居住舱 客舱公共处所 旅客文化娱乐处所 各层甲板通道和旅客散步甲板面积； 不