第二章 船舶重量重心估算

.,第二章重量、重心估算,ThemeGallery,.,船舶重量方程式与浮性方程式,船体空船重量近似计算方法,载重量的计算方法,重心估算方法.,本章学习重点,重点1,重点2,重量3,重量4,.,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。重量方程式有：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。,.,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；-附体体积系数；-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：,.,二、典型排水量,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。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,.,2、军船,A：空载排水量建造完工后的排水量B：标准排水量C：正常排水量军用舰艇的设计排水量D：满载排水量出航时舰艇最大装载状态E：最大排水量超载排水量,.,三、重量、重心估算的重要性,如果将船舶重量估算过轻,如果将船舶重量估算过重,如果船舶重心纵向位置计算误差过大,船的实际重量大于计算值，即重力大于浮力,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,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,重量、重心估算可能出现的情况,.,计算是逐步近似的过程,始终贯穿设计的全过程,四、重量、重心估算特点与方法,.,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。,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,四、重量、重心估算特点与方法,.,各类船舶的空船重量与满载排水量之比,第二节空船重量估算,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。,.,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、木作舾装重量和机电设备重量三大部分，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2627页,.,二、船体钢料重量的估算,常见船级社、规范、航区-Yourtextinhere-Yourtextinhere,所选用的材料-Yourtextinhere-Yourtextinhere,分析方面对构件数量的影响-对强度条件的影响主要方面-船长、船宽、型深-吃水、方形系数,主要影响因素-甲板层数-舱壁数-上层建筑大小,1、影响船体钢料重量的因素,.,船舶尺度及系数对钢料重量的影响,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,.,型深D从构件几何尺度及数量看型深对舷侧肋板、肋骨、（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,.,方形系数从构件尺度和数量看增大，会引起外板、甲板、底部结构等微小增加从强度方面看增大，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式中：指数，其他指数；-钢料重量系数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,假定正比于，即式中：-可根据母型船选定，此法的评价优点：此估算方法方便简单缺点：将对的影响看成是等同的因此较为粗略,.,B、平方模数法假定正比于船体结构的总面积，并用的某种组合来表征，最常见的形式为可近似看成是单甲板船从龙骨到甲板中心的周长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：,.,-考虑船体肥瘦的情况，其中为计算型深处的方形系数，可近似按下式计算,提高估算精确性可采用下式,.,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）阿德文克公式（大型散货船）瓦特生-智尔费兰公式（较广泛的船类）,.,3、比较精确的估算,（2）每米船长重量法,（1）修差法,（3）分项换算法,比较精确的估算方法,.,（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,考虑方形系数差值,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,计算单位长度的所有重量,此法考虑了船的具体结构特点，其结果一般比较准确。,计算每米长度重量,计算新船的钢料重量,局部修正,第1步,第2步,第3步,第4步,.,（3）分项换算法,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%）,.,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,特殊要求的重量.,.,木作舾装重量估算方法,估算方法,较精确估算,立方模数法,百分数法,平方模数法,运输船舶,客船、拖船、渔船,粗略估算,建筑特征稳定的货物运输船,.,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,.,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）按主机功率估算式中：机电设备重量系数主机额定功率按统计公式估算式中：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。,.,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量，避免船舶超重，通常在估算、和的基础上，将预加一定裕度。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,.,载重量内容,载重量估算的重要性,载重量各部分的估算方法,第三节载重量估算,内容一,内容二,内容三,.,一、船舶载重量的内容,.,二、载重量估算的目的,目的一通过载重量的估算，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、食品人员及行李,.,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：自给力通常由任务书给定，若未给定，则按下式计算：,.,2、燃油、滑油及炉水,燃油计算公式：,！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,.,滑油计算公式：炉水计算公式：,.,船舶重心纵向位置的估算,船舶重心高度估算,第四节重心估算,内容一,内容二,.,一、重心纵向位置的估算,空船重心纵向位置粗估法正比于船长设计船与母型船沿船长的重量分布相似分项换算船体钢料、木作舾装正比于船长，机电设备正比于机舱长度载重量重心的纵向位置,设计初期，可根据总布置图上各载重量项所处位置估算设计末期，可根