第二章 船舶重量與載重線

第二章船舶重量重心與載重線

第一節(jié)概述第二節(jié)空船重量的分析與估算第三節(jié)載重量的估算第四節(jié)重心的估算第五節(jié)載重線2.1概述⒈平衡條件：①重力等于浮力；②重力與浮力的作用線在同一垂線上

⒉浮性方程：式中：ρ—水的密度，海水為1.025、淡水為1k—附體系數(shù)，通常為1.002~1.006（大船取小值、小船取大值）—方形系數(shù)㈢典型排水量民用船舶⒈空載排水量：△≈LW系指空船重量+動車用油水⒉滿載排水量：△=LW+DW系指設計滿載出港狀態(tài)⒊壓載排水量系指無貨加壓載狀態(tài)軍用艦艇⒈空載排水量系指空船自重⒉標準排水量系指濕重，即空船重量+管系中油水⒊正常排水量系指油水一半時的排水量⒋滿載排水量⒌最大排水量船舶重量與重心

⒈船舶重量(△)可分為空船重量(LW—船舶的一項重要指標)和載重量(DW—反映船舶的裝載能力)即：△=LW+DW式中：LW—包括船體鋼料重量、舾裝重量和機電設備重量DW—包括貨物、人員、油水、備品等⒉船舶的重心位置關系到船的浮態(tài)和穩(wěn)性⒊在船舶的各個設計階段，重量與重心的估算或計算都是一項必不可少的工作，并隨著設計階段的深入，逐步近似，由粗到精。⒋減少估算誤差的必要性減少估算誤差的必要性船舶重量估算誤差過大，勢必造成：

一是當重力大于浮力時，實際吃水將超過設計吃水，船舶有可能不能在預訂航區(qū)中航行，干舷和儲備浮力減小，甲板易上浪，抗沉性和結構強度也可能不滿足要求；二是當重力小于浮力時，尾吃水可能不足而影響螺旋槳推進效率，海船耐波性變差，改變預定的穩(wěn)性和橫搖性能?！?.2空船重量的分析與估算㈠空船重量的分析

⒈估算空船重量的重要性⒉空船重量的分類㈡空船重量的估算

⒈載重量系數(shù)法⒉分項估算法①船體鋼料的分析與估算②舾裝重量的估算③機電設備重量的估算④固定壓載與排水量裕度(一)空船重量的分析⒈估算LW的重要性

浮性方程：LW決定造價DW反映了船的裝載能力LW直接影響到船舶的技術性能和經(jīng)濟性能⒉空船重量的分類①各類船舶LW占滿載排水量的比重②空船重量的構成③船體鋼料和舾裝重量占LW的比重①各類船舶空船重量與滿載排水量之比拖船0.85~0.95大型油船0.20~0.35漁船0.60~0.70中、小型客船0.50~0.70中、小型貨船0.30~0.43大型客船0.45~0.60大型貨船0.27~0.36駁船0.20~0.30中、小型油船0.35~0.50集裝箱船0.30~0.34②空船重量的構成

----船體鋼料重量----舾裝重量----機電設備重量

空船重量——船體鋼料重量的構成殼板甲板及平臺艙壁及首尾封板船底骨架舷側骨架甲板骨架貨艙結構首尾柱及軸包套機座及座架上層建筑鋼料支柱及桁架等焊料空船重量——舾裝重量的構成船體木作船舶屬具船舶設備及裝置舾裝木作生活設施及用品水泥及磁磚油漆及敷料船舶管系通風及冷藏等空船重量——機電設備重量的構成主、輔機械設備軸系動力管系機爐艙設備船舶電氣船舶操縱及遙控設備③船體鋼料重量及舾裝重量與空船重量之比船舶類型船體鋼料/空船重量舾裝重量/空船重量大型貨船0.61~0.680.17~0.23中小型貨船0.51~0.590.25~0.32客貨船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漁船0.39~0.460.39~0.44拖船0.38~0.520.23~0.28內河客船0.41~0.520.26~0.33內河工作艇0.43~0.560.18~0.26內河拖船0.30~0.360.22~0.27㈡空船重量的估算

在設計初期，空船重量可采用以下方法：⒈載重量系數(shù)法

式中：----載重量系數(shù)，可按表或統(tǒng)計公式計算⒉百分數(shù)法

式中：----系數(shù)，可參照母型船選取(或按表選)⒊分項估算法

①船體鋼料重量的估算②舾裝重量的估算③機電設備重量的估算④固定壓載與排水量裕度載重量系數(shù)統(tǒng)計公式適用于DW=0.5~6萬噸級散貨船

適用于DW=0.5~2.5萬噸級多用途貨船適用于DW=1~10萬噸級油船及礦砂船①船體鋼料的分析與估算影響船體鋼料重量的主要因素

⑴主尺度及方形系數(shù)⑵布置特征⑶使用要求⑷其他因素船體鋼料重量的估算

⑴粗估法⑵統(tǒng)計分析法⑶較精確估算法⑷精確計算法

鋼料重量的影響因素——主尺度及方形系數(shù)船長：從構件數(shù)量和強度條件兩個方面來分析，船長對空船重量的影響最大。從構件數(shù)量和幾何尺寸看，船上大部分構件都與L有關；從強度條件看，L越長，船在水中所受的縱總彎矩越大，要求船體構件尺寸大。船寬：B對縱向構件影響不大，但對橫向構件的強度影響較大。從構件數(shù)量看，B主要與船底、甲板、艙壁等有關。型深：一般來說，D的增加會引起構件數(shù)量的增加。但從總縱強度來看，D大，船體梁的剖面模數(shù)W也大，對強度有利。對于大船，增加型深，增加D后對W的貢獻相當程度上抵消了構件數(shù)量的增加，其總的鋼料增加甚微或不增加；對于小船，會造成鋼料增加。吃水：吃水的變化不影響構件的數(shù)量，但對局部強度有一定的影響。方形系數(shù)：方形系數(shù)對船體構件的數(shù)量和尺寸影響甚微，但根據(jù)規(guī)范，對船體梁的剖面模數(shù)有影響。

鋼料重量的影響因素——主尺度及方形系數(shù)

船舶主尺度及系數(shù)對船體鋼料的影響可用以下指數(shù)形式來表示：

式中：α、β、γ、σ、τ稱為主尺度對船體鋼料重量的影響系數(shù)，且大體有α＞β＞γ和σ、τ，其中α＞1（在1.1~1.9之間），其他均小于1。

船體鋼料重量指數(shù)形式的回歸系數(shù)船型αβγστ小型貨船1.250.750.7500.50散貨船1,8780.695-0.1890.1580.197中型油船1.830.750.4300.393集裝箱船1.7590.7120.37400常規(guī)客船1.450.9450.6600鋼料重量的影響因素——布置特征甲板層數(shù)：取決于使用要求和布置特點艙壁數(shù)量：分艙及破艙穩(wěn)性、結構強度上層建筑和甲板室：長、寬、高、層數(shù)布置決定的結構形式：單舷/雙舷、單底/雙底

鋼料重量的影響因素——使用要求使用年限：考慮鋼板的腐蝕量航行區(qū)域及船級：冰區(qū)加強，不同船級社的要求局部加強的附加量：散貨船內底板的加厚等鋼料重量的影響因素——其他因素結構材料：普通鋼/高強度鋼，鋁合金等船體的特殊形狀：球首球尾的采用、單槳/雙槳（雙尾、雙尾鰭、常規(guī)雙槳尾）建造加工因素：對小船尤為突出（焊接、避免校平）鋼料重量估算——粗估法百分數(shù)法平方模數(shù)法立方模數(shù)法指數(shù)法（Wc為常數(shù)）

以上：----為鋼料系數(shù)，可按母型船選??；a、b----系數(shù)，雙層連續(xù)甲板a=2；雙殼時b=2；----相當型深；S----舷弧升高部分面積；、----各上層建筑（甲板室）的長度和高度鋼料重量估算——統(tǒng)計分析法

對于一些常規(guī)的船型，可采用回歸分析的方法，得出回歸公式（要注意其的適用范圍）：散貨船（1－5萬噸）：干貨船：油船（3－10萬噸）：

l為最大艙長，l/L=0.07-0.2b為中艙寬，b/B=0.48-0.8

k=0.261-0.273(雙底）k=0.276-0.345(雙底雙殼）集裝箱船（LW=7000-20000噸）：鋼料重量估算——較精確的估算法修差法（加減法）：根據(jù)設計船與母型船主尺度差別進行修正得出新船的鋼料重。每米船長重量法：

a.根據(jù)橫剖面圖以單元長度（橫骨架式為一個肋距、縱骨架式為強橫框架距離）來計算全船性構件重量，分別得出設計船和母型船的每米船長重量，再加以換算。對于局部重量應逐項加以修正。b.在缺乏母型船資料時，計算出新船每米重量以后，可近似估算全船性結構鋼料重：（豐滿型船）（瘦長型船）分項換算法：如母型船有詳細的分項資料，就可以將船體構件分成組，再逐項進行換算。鋼料重量估算——精確的計算法當設計進行到某一階段時，就可以根據(jù)該階段的圖紙進行逐項計算。該方法計算工作量大。②舾裝重量的分析與估算⑴影響舾裝重量的因素

舾裝分內舾裝和外舾裝。該部分的重量特點是：項目繁多，且各自獨立，規(guī)律性差。⑵舾裝重量的估算

從舾裝重量占整個空船重量比例來看，大型干貨船和油船相對較小，但小船，特別是客船所占比例較大。⑴影響舾裝重量的因素與船的排水量和主尺度有關的重量：錨泊設備、系泊設備、舵設備、消防設備、船舶管系、油漆等。與生活設施的標準、人員數(shù)量有關的重量:艙室木作、家具、衛(wèi)生設備、救生設備等。與船的使用特點有關的重量：貨船的起貨設備及艙口蓋；拖船的拖帶設備；漁船的捕撈及加工設備等。特殊要求的重量：如減搖裝置、側推裝置等。⑵舾裝重量的估算百分數(shù)法（相對于排水量）平方模數(shù)法（較適用于貨船）立方模數(shù)法統(tǒng)計公式法

油船：

多用途貨船：

大型散貨船：

較詳細的估算法（根據(jù)總布置圖分系統(tǒng)來估算）③機電設備重量的分析與估算⑴影響機電設備重量的因素

機電設備重量包括主機、輔機、軸系、動力管系、電氣設備等。⑵機電設備重量的估算

粗估法較詳細估算法⑴影響機電設備重量的因素主輔機的類型及技術特征：轉速的高低，有無增壓裝置，結構特點等。船型及所載貨物類型:如客船和冷藏船將贈加發(fā)電裝置和制冷裝置；油船需設加熱及蒸氣洗艙用的鍋爐裝置等。機艙位置及螺旋槳數(shù)目⑵機電設備重量的估算粗估法

a.根據(jù)主機功率：式中：----主機功率，kw----系數(shù)，按母型船或中速機為5-6、低速機為7-9。b.分組估算：主機及齒輪箱、軸系、螺旋槳、輔機、其他重量（管系及泵、電氣設備等，可取為0.04-0.07）、特殊重量（冷藏裝置、惰性系統(tǒng)等）。逐項比較法：選擇主輔機相同的母型船，進行逐項比較分析，相同的照用，不同的修正，沒有的除取。該方法較可靠。較詳細估算法：根據(jù)設計已確定的各項設備重量進行匯總。對有些設備應用濕重來計算。④固定壓載與排水量裕度固定壓載：是固定加在船上的壓載，一般為生鐵塊、水泥塊等，也有用壓載水的。它們在任何載況下都是不變的，屬于空船的一部分中量。

設固定壓載的考慮：穩(wěn)性不足、加大吃水和排水量、調整浮態(tài)。對貨運船舶，設計時加固定壓載是不允許的。排水量裕度：

留排水量裕度的原因：設計中重量估算誤差、設備重量的增加、材料和設備的代用，引起空船重量增加。

裕度大?。涸诔醪皆O計階段，可取空船重量的4%～6%?；驅︿摿先?%～5%、舾裝和機電設備重量各取8%～10%。第三節(jié)載重量的估算

載重量=載貨量+

㈠人員及行李、食品及淡水㈡燃油、潤滑油及爐水㈢備品及供應品的構成

人員及行李食品及淡水燃油潤滑油爐水備品及供應品（1~2%LW）㈠人員及行李、食品及淡水⒈人員及行李人員重量：65公斤/人船員行李：35~55公斤/人長途旅客行李：25~35公斤/人短途旅客行李：10~20公斤/人⒉食品及淡水

總儲備量=自持力（天）*人數(shù)*定量（公斤/天*人）

自持力=續(xù)航力/（24*服務航速）

淡水定量：海船全部帶足100~200公斤/人*天、內河船可適當少些

食品定量：2.5~4.5公斤/人*天

人數(shù)包括船員和旅客㈡燃油、潤滑油及爐水⒈燃油

燃油儲備量根據(jù)主機功率P、續(xù)航力R、航速V及油耗率等來定。對于貨船可按下式來算：式中：----一切用途的油耗率(kg/kw*h)，其值為主機額定油耗的1.15-1.20----考慮風浪影響的系數(shù)，取為1.1-1.2⒉滑油

滑油量可取燃油量的一個百分數(shù)，即：

式中：ε----對于柴油機為2-5%，主機功率大、航程遠的船取小值。㈡燃油、潤滑油及爐水⒊爐水對于內燃機船，船上設的輔助鍋爐僅用于燃油(或貨油)的加熱和生活用汽，其儲備量可按：式中：G----鍋爐額定蒸發(fā)量（t/h)t----航行時間(h)ε----蒸汽漏失率，輔鍋爐取為0.05-0.06㈢備品及供應品備品：是指船上備用的零部件、設備和裝置，包括錨、燈具、易損管件、油漆等。供應品：是指零星物品，如生活用品、炊具、辦公用品等。

備品和供應品一般?。?.01~0.02)LW。

第四節(jié)重心的估算船舶的重心用、、來表示（通常為零），因此重心估算主要指（影響浮態(tài)）和（影響穩(wěn)性）㈠重心高度⒈空船重心高度⒉載重量重心高度⒊新船重心高度裕度㈡重心縱向位置⒈空船重心縱向位置⒉載重量重心縱向位置船舶重心位置示意圖重心高度——空船重心高度的估算①粗估法：通常假定空船重心高度比例于型深，即：或

②分項估算法：分項可以分成、、三項或更細。

或、、重心高度的估算

①或也可以再分成主船體和上層建筑兩項計算②干貨船：油船：③一般運輸船：也可以分成大件設備來估算，剩余的雜項按母型船資料換算。

重心高度—載重量重心高度的估算①貨物的重心高度a.初估時：式中：----取自母型船，或干貨船取0.62－0.65、液貨船取0.53左右----雙層底高度b.較精確估算時：以貨艙容積形心高度。②油水的重心高度以各自艙柜容積的形心高度；雙層底內的油水重心高度取其高的2/3。③人員及行李重心高度人員及行李的重心高度取所在甲板以上1米。重心高度—新船重心高度的裕度

①必要性

在船舶設計中，同留排水量裕度一樣，重心高度也要有一定的儲備。這是因為：a.重心估算的誤差b.重量的變化及位置的改變c.提高船舶的安全性

②儲備量新船重心高度的裕度一般應提高0.05－0.15米。重心縱向位置—空船重心縱向位置的估算

①初估時，空船重心縱向位置可按母型船比例于船長，即：

②分項計算時，可分成機電設備、主船體鋼料、舾裝設備、上層建筑和甲板室等。重心縱向位置—載重量重心縱向位置的估算

載重量DW各部分的重心縱向位置，可根據(jù)總布置圖上各部分載重量所處的位置并考慮船型特征進行估算，匯總后可求得載重量的重心縱向位置。

第五節(jié)載重線

載重線是法規(guī)對船舶最大裝載吃水線以及船體開口封閉條件的規(guī)定。㈠CCS法規(guī)基本內容㈡干舷計算的步驟和方法㈢載重線標志、載重線與甲板線㈣設計中的一些考慮干舷、干舷甲板干舷F：是指船舶浮于靜水面時，自水面至露天甲板上表面舷邊處的垂直距離。它通常是指船中點處載重線上的距離，即：F=D-T+t式中：t—甲板邊板厚度干舷甲板：通常是指最高一層露天全通甲板，該甲板上所有露天開口設有永久性的關閉裝置，其下所有的舷側開口設有永久性的水密關閉裝置。㈠CCS法規(guī)(非國際航行)的基本內容

⒈基本干舷的確定⒉方形系數(shù)、上層建筑和舷弧對干舷的修正⒊最小船首高度⒋最小干舷的計算

⒈基本干舷的確定基本干舷：

K----系數(shù)，分A、B船型及船長選取----計算型深，型深加板厚A型船舶

⒈為載運散裝液體貨物而設計的一種船舶；⒉其露天甲板具有高度完整性，貨艙僅設有小的出入口，并以鋼質或等效材料的水密填料蓋封閉；⒊載貨的貨艙具有較低的滲透率。B型船舶

達不到關于A型船舶各項規(guī)定的船舶。⒉方形系數(shù)、上層建筑、舷弧對干舷的修正⒊最小船首高度最小船首高度：⒋最小干舷計算

夏季干舷：熱帶干舷：從F中減去夏季吃水的1/48淡水干舷：從各季節(jié)干舷的海水干舷中減去△/40T㈡干舷計算的步驟和方法首先要按規(guī)范的定義，來確定干舷甲板及相關計算參數(shù)、航行區(qū)域等。然后計算夏季最小干舷，再對其進行修正得出其它季節(jié)區(qū)域干舷。㈢載重線標志、載重線與甲板線甲板線：系指長為300、寬為25的水平線，該線勘劃于船