船舶重量与载重线计算

江苏科技大学船舶与海洋工程学院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江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院第一节概述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⒉浮性方程：式中：ρ—水的密度，海水为1.025、淡水为1k—附体系数，通常为1.002~1.006（大船取小值、小船取大值）—方形系数bikLBdCWbC江苏科技大学船舶与海洋工程学院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最大排水量江苏科技大学船舶与海洋工程学院四种典型载况•满载出港——设计排水量状态；•满载到港——这时船上的油水等消耗品重量规定为设计状态储备量的10%。•压载出港——船上不装载货物，但有所需的压载水，油水储备量为设计状态之值；•压载到港——船上不装载货物，但有所需的压载水，油水储备量为总储备量的10%。江苏科技大学船舶与海洋工程学院船舶重量与重心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江苏科技大学船舶与海洋工程学院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。江苏科技大学船舶与海洋工程学院第二节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江苏科技大学船舶与海洋工程学院(一)空船重量的分析⒈估算LW的重要性浮性方程：•LW决定造价•DW反映了船的装载能力•LW直接影响到船舶的技术性能和经济性能DWLW江苏科技大学船舶与海洋工程学院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的比重江苏科技大学船舶与海洋工程学院①各类船舶空船重量与满载排水量之比拖船0.85~0.95大型油船0.20~0.35渔船0.60~0.70中、小型客船0.50~0.70中、小型货船0.30~0.43大型客船0.45~0.60大型货船0.27~0.36驳船0.20~0.30中、小型油船0.35~0.50集装箱船0.30~0.34江苏科技大学船舶与海洋工程学院②空船重量的构成----船体钢料重量----舾装重量----机电设备重量hWmohOWmW江苏科技大学船舶与海洋工程学院空船重量——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•焊料江苏科技大学船舶与海洋工程学院空船重量——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•通风及冷藏等江苏科技大学船舶与海洋工程学院空船重量——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江苏科技大学船舶与海洋工程学院③船体钢料重量及舾装重量与空船重量之比船舶类型船体钢料/空船重量舾装重量/空船重量大型货船0.61~0.680.17~0.23中小型货船0.51~0.590.25~0.32客货船0.47~0.560.26~0.37大型油船0.68~0.780.08~0.15中小型油船0.54~0.630.23~0.35渔船0.39~0.460.39~0.44拖船0.38~0.520.23~0.28内河客船0.41~0.520.26~0.33内河工作艇0.43~0.560.18~0.26内河拖船0.30~0.360.22~0.27江苏科技大学船舶与海洋工程学院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载重量系数法式中：----载重量系数，可按表或统计公式计算⒉百分数法式中：----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DWDWDWLW/)1(DWCLWC江苏科技大学船舶与海洋工程学院载重量系数统计公式•适用于DW=0.5~6万吨级散货船•适用于DW=0.5~2.5万吨级多用途货船•适用于DW=1~10万吨级油船及矿砂船200221.002839.0734.0DWDWDW)7.0(385.0049.06276.0bDWCDW3200013.00008.00134.07666.0DWDWDWDW江苏科技大学船舶与海洋工程学院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精确计算法江苏科技大学船舶与海洋工程学院钢料重量的影响因素——主尺度及方形系数•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。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，对船体梁的剖面模数有影响。江苏科技大学船舶与海洋工程学院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：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。bhCdDBLW江苏科技大学船舶与海洋工程学院船体钢料重量指数形式的回归系数船型αβγστ小型货船1.250.750.7500.50散货船1,8780.695-0.1890.1580.197中型油船1.830.750.4300.393集装箱船1.7590.7120.37400常规客船1.450.9450.6600江苏科技大学船舶与海洋工程学院钢料重量的影响因素——布置特征甲板层数：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/双底江苏科技大学船舶与海洋工程学院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江苏科技大学船舶与海洋工程学院钢料重量的影响因素——其他因素结构材料：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）江苏科技大学船舶与海洋工程学院钢料重量估算——粗估法•百分数法•平方模数法•立方模数法•指数法（Wc为常数）以上：----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；----相当型深；S----舷弧升高部分面积；、----各上层建筑（甲板室）的长度和高度ilhhCW)(bDaBLCWhh1LBDCWhhhC1DLhlLSDDii1ilihchhWDBLCWih江苏科技大学船舶与海洋工程学院各种方法的适用情况•平方模数法（适用于新船与母型船船长相似，且船体结构特征相似的情况）•立方模数法（适用于比较大的丰满型船舶）•指数法（这种方法从理论上讲更符合主尺度与Wh之间的关系）江苏科技大学船舶与海洋工程学院钢料重量估算——统计分析法对于一些常规船舶，如常规的散货船，油船，多用途船，集装箱船等，已经有大量的实船资料。将与新船同一类型（包括吨位相似）的型船重量资料进行统计分析，其结果可用于新船重量的估算。即选择某种适用的表达船舶主尺度（或尺度比）与船体钢料重量关系的基本函数关系，以型船重量资料作为样本，用数学回归方法求取公式中的有关系数，从而得到重量估算的回归公式。（这种回归公式特别适用于新船主尺度论证中对不同尺度方案的重量估算）江苏科技大学船舶与海洋工程学院钢料重量估算——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，这里的船长通常取垂线间长）散货船（1－5万吨）：干货船：油船（3－10万吨）：l为最大舱长，l/L=0.07-0.2b为中舱宽，b/B=0.48-0.8k=0.261-0.273(双底）k=0.276-0.345(双底双壳）集装箱船（LW=7000-20000吨）：120010)7.0(90.342bhCBKLW31710)7.0(79.542bhCBKLW13526.00222.04989.10104.0BbLlDBWh83.19.083.00058.0939.02625.01000111DLCLBDWbh2/310030075.10LK0032.00282.0386.0724.1/bhCDdBKLW江苏科技大学船舶与海洋工程学院钢料重量估算——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。•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：（丰满型船）（瘦长型船）•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。hhh0DDWBBWLLWWh174.1/'LWh195.1/'LWh江苏科技大学船舶与海洋工程学院钢料重量估算——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。江苏科技大学船舶与海洋工程学院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(舱室内装）和外舾装（甲板设备）。该部分的重量特点是：项目繁多，且各自独立，规律性差。特别是有些舾装件的型号、规格、技术参数变化和更新很快，增加了重量估算的难度。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。江苏科技大学船舶与海洋工程学院⑴影响舾装重量的因素•与船的排水量和主尺度有关的重量：锚泊设备、系泊设备、舵设备、消防设备、船舶管系、油漆等。•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。•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