《船舶设计原理第2章讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶设计原理第2章讲解（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、船船 舶舶 设设 计计 原原 理理(Ch2)(Ch2) 2-2 空船重心的分析估算 2-1 概 述 2-3 载重量估算 2-4 重心估算 第二章 船舶重量与重心 重量方程式 W=LW十DW LWWh十Wf十Wm 2-1 概 述 一 重量方程式与浮性方程式 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。 *载货量Wc* 浮力方程式 kLBTCb 式中, : 水的密度(1tm 3 ,1.025tm3) : 该装载情况下的型排水体
2、积(m 3 ) 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Lpp B: 型宽（m) T: 吃水（m) Cb: 方形系数 浮性方程式 W=kLBTCb 2-1 概 述 空船排水量： LW指新船竣工交船时的排水量 其中的机电重量是湿重 满载排水量：LW十DW装载了预定的全部载重量时 的排水量 满载排水量也称为设计排水量（如果重量估算准确） 压载排水量：无货空放航行时，加载一定压载水。 民船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。 2-1 概 述 二 民船典型载况 2-1 概 述 在船舶规范中对各类船舶的典型载况都有规定 对于内河货船，设计中通常
3、取四种典型载况 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10(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； 2-1 概 述 在船舶规范中对各类船舶的典型载况都有规定 对于海船干货船，设计中通常取四种典型载况 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10； 压载出港-船上不载运货物，有所需的压载水。但油水储 备量为设计状态的100； 压载到港-船上不装载货物，有所需的压载水而油水等为 其总储备量的10； 2-1 概
4、述 直接影响船舶经济性和航行性能 重量设计得过轻： 船的实际重量值将大于计算值、重力大于浮力，实际吃水 将超过设计吃水， 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。 重量计算得过重： 船舶尺度选择势必偏大。 重心纵向位置计算误差过大： 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。 三 重量重心估算的重要性 2-1 概 述 重量重心计算持点： 一、贯穿于整个设计过程的始终； 二、逐步近似。 重量重心计算方法： 在设计初期即主尺度及排水量确定阶段， 重量重心只能依据母型或统计资料进行较
5、为粗略的估算。 在技术设计、施工设计时， 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，重量重心计算可以按图纸进行详细 的分项计算，然后逐项累计。 在完工计算时 按实船进行详细的分项计算，然后逐项累计。 四 重量重心计算的特点与方法 2-2 空船重量的分析与估算 空船重量估算的准确度是船舶设计能否成功的关键 原因是空船重量占了船舶排水量的相当部分，影响因素多， 不容易估算准确。 拖 船 0.850.95大型油船0.200.35 渔渔 船0.600.70中、小型客船0.500.70 中、小型货货船0.300.43大型客船0.450.60 大型货货船0.270.36驳驳船0
6、.200.30 中、小型油船0.350.50 各类船舶的空船重量和满载排水量之比 2-2 空船重量的分析与估算 空船重量通常分为 船体钢料重量Wh 木作舾装重量Wf 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 一 空船重量的分类 2-2 空船重量的分析与估算 二 船体钢料重量Wh的分析与估算 1.1 船舶尺度及系数 船长，船宽，型深 ，吃水，方形系数 1.2 布置特征 1.3 船级、规范、航区 1.4 其它因素 1。影响船体钢料重量的因素 2-2 空船重量的分析与估算 1.1 船舶尺度及系数 对钢料重量的影响从对构件数量和强度条件的影响 两个方面来分析。 船长L：船体绝
7、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； 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。 二 船体钢料重量Wh的分析与估算 1。影响船体钢料重量的因素 2-2 空船重量的分析与估算 船宽B: 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。 1。影响船体钢料重量的因素 2-2 空船重量的分析与估算 型深D: 型深对舷侧板、肋骨、舱壁、支柱等构件 有影响、型深增加要引起它们的重量增大
8、； 型深增加船体梁的剖面模数增大，船体纵 向构件断面尺寸减小，从而可减小它们的重量。 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。 吃水和方形系数：对Wh影响很小 1。影响船体钢料重量的因素 1.2 布置特征 船舶布置特征不同, 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 其它因素 （结构材料，船体特殊性等） 船体采用普通钢
9、、高强度合金钢，还是铝合金、玻璃钢 等，材料不同，显然Wh会有很大差别。 2-2 空船重量的分析与估算 1。影响船体钢料重量的因素 2-2 空船重量的分析与估算 2.Wh粗略的估算方法 2.1 百分数法 2.2 平方模数法 2.3 立方模数法 2.4 指数法 2.5 统计公式法 2-2 空船重量的分析与估算 2.1 百分数法 假定Wh正比于 即 式中，Ch ，系数,可根据母型船选取， (其中 ,Wh0 、ho 分别为母型船的钢料重量和排水 量。 估算时所参考的母型船，应当与设计船 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
10、。 2.Wh粗略的估算方法 2-2 空船重量的分析与估算 2.2 平方模数法（常用于内河船舶及小型船舶） 此法假定h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（适合大的丰满型船舶） 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 2.Wh粗略的估算方法 2-2 空船重量的分析与估算 2.4 指数法 Wh= Ch*LBDdCb+Wc 试中指数可从下表中选择，常数项Wc与主尺度无关 船体钢料重量指数形式的回归系数 2.Wh粗略的估算方法 船型 指数
11、小型货船1.250.750.7500.50 散货船1.8780.695-0.1890.1580.197 油船（2万7万吨）1.830.7500.393 集装箱船1.7590.7120.4300 常规客船1.450.9450.6600 2-2 空船重量的分析与估算 2.5 统计公式法 对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，如大型油船、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）， Wh=ChL1.65(B+D+T/2)(Cb+0.8) 阿德文克公式（适于大型散货船）， Wh=ChL1.878B0.695D
12、-0.189T0.158Cb0.197 瓦待生智尔费兰公式（适于散货船、杂货船 和集装箱船等） Wh=ChE1.36(1+0.5(Cb-0.7) 2.Wh粗略的估算方法 2-2 空船重量的分析与估算 2.5 统计公式法 仅有双层底，K=0.2610.273 双底双壳，K=0.2760.345 集装箱船： 2.Wh粗略的估算方法 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 线图和总布置图时，可用本方法得出Wh值。 3.3 分项换算法 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
13、，可得到较精确的设计船 的Wh值。 2-2 空船重量的分析与估算 3. Wh比较精确的估算方法 2-2 空船重量的分析与估算 木作舾装重量名目繁多，各自独立，规律性差。 初始设计阶段较难估准。 通常将木作舾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， 船舶设备与系统，包括锚、系泊设备、消防系统、管系、舵、油漆 (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)、家具、卫生设备、救生设备 (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， 如减摇
14、装置、侧推装置等，按船东要求和船舶技术性能要求而定。 三 木作舾装重量Wf的分析与估算 2.1 百分数法 Wf=Cf 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 Wf=CfLB Wf=CfL(B+D) 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 Wf=CfLBD 常用于客船、拖船、渔船等的估算。 2-2 空船重量的分析与估算 2. f的粗略估算方法 设计初期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。
15、技术设计末期，根据总布置图、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。 2-2 空船重量的分析与估算 3. Wf比较精确的估算方法-分项换算法 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 影响机电设备重量的主要因素是主机的类型与功率。 2-2 空船重量的分析与估算 四 机电设备重量Wm的分析与估算 2-2 空船重量的分析与估算 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 Cm为机
