船舶設計原理(Ch2)§2-2空船重心的分析估算§2-1概述§2-3載重量估算§2-4重心估算第二章船舶重量與重心重量方程式△＝∑W=LW十DWLW＝Wh十Wf十Wm§2-1概述一重量方程式與浮性方程式式中，LW:空船重量(t)Wh:船體鋼料重量(t)Wf:木作舾裝重量(t)Wm:機電設備重量(t)DW:載重量(t)，包括貨物、船員及其行李、旅客及其行李、燃油、滑油及爐水、食品、淡水、備品及供應品等重量。***載貨量Wc***浮力方程式

△＝ρ▽

＝ρkLBTCb式中,ρ:水的密度(1t／m3,1.025t／m3)

▽:該裝載情況下的型排水體積(m3)k:附體體積系數，通常為1.004—1.01L:船長（m）,通常指垂線間長，即LppB:型寬（m)T:吃水（m)Cb:方形系數浮性方程式△＝∑W=ρkLBTCb§2-1概述

空船排水量：△

≈LW指新船竣工交船時的排水量其中的機電重量是濕重滿載排水量：△＝LW十DW裝載了預定的全部載重量時的排水量滿載排水量也稱為設計排水量（如果重量估算準確）壓載排水量：無貨空放航行時，加載一定壓載水。民船常以滿載載況作為設計狀態、它是決定船舶主要要素的基礎。§2-1概述二民船典型載況§2-1概述在船舶規范中對各類船舶的典型載況都有規定對于內河貨船，設計中通常取四種典型載況滿載出港---設計狀態；滿載到港---這時的油水等重量、規定為設計狀態時油水儲備量的10％(不包括滑油）；空載出港---船上不載運旅客與貨物。但油水儲備量為設計狀態的100％；空載到港---船上不裝載旅客與貨物，而油水等為其總儲備量的10％；§2-1概述在船舶規范中對各類船舶的典型載況都有規定對于海船干貨船，設計中通常取四種典型載況滿載出港---設計狀態；滿載到港---這時的油水等重量、規定為設計狀態時油水儲備量的10％；壓載出港---船上不載運貨物，有所需的壓載水。但油水儲備量為設計狀態的100％；壓載到港---船上不裝載貨物，有所需的壓載水而油水等為其總儲備量的10％；§2-1概述

直接影響船舶經濟性和航行性能重量設計得過輕：船的實際重量值將大于計算值、重力大于浮力，實際吃水將超過設計吃水，①必須減載航行。②船舶干舷減小，船舶大角穩性與抗沉性難以滿足。甲板容易上浪．船舶結構強度也可能不滿足要求。重量計算得過重：船舶尺度選擇勢必偏大。重心縱向位置計算誤差過大：船將出現較大縱傾，影響船舶的浮態、快速性與耐波性；船舶重心高誤差過大：影響船舶穩性與橫搖性能。三重量重心估算的重要性§2-1概述重量重心計算持點：一、貫穿于整個設計過程的始終；二、逐步近似。重量重心計算方法：在設計初期即主尺度及排水量確定階段，重量重心只能依據母型或統計資料進行較為粗略的估算。在技術設計、施工設計時，船舶的主要圖紙均已具備，船舶的各主要部分均已確定，甚至實船也已造出，重量重心計算可以按圖紙進行詳細的分項計算，然后逐項累計。在完工計算時按實船進行詳細的分項計算，然后逐項累計。四重量重心計算的特點與方法§2-2空船重量的分析與估算空船重量估算的準確度是船舶設計能否成功的關鍵原因是空船重量占了船舶排水量的相當部分，影響因素多，不容易估算準確。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各類船舶的空船重量和滿載排水量之比§2-2空船重量的分析與估算空船重量通常分為船體鋼料重量Wh

木作舾裝重量Wf機電設備重量Wm三大部分，各部分又細分為若干組,各組再分成若干項一空船重量的分類§2-2空船重量的分析與估算二船體鋼料重量Wh的分析與估算1.1船舶尺度及系數

船長，船寬，型深

，吃水，方形系數1.2布置特征1.3船級、規范、航區1.4其它因素1。影響船體鋼料重量的因素§2-2空船重量的分析與估算1.1船舶尺度及系數對鋼料重量的影響從對構件數量和強度條件的影響兩個方面來分析。船長L：船體絕大多數構件(如外板、底部結構、甲板、艙壁、舷側結構等)都與船長有關；船長越長，其在水中所承受的縱向彎矩越大，對船體結構縱向構件的尺寸要求也大因此船長對船體鋼料重量影響最大。二船體鋼料重量Wh的分析與估算1。影響船體鋼料重量的因素§2-2空船重量的分析與估算船寬B:一些橫向構件(如船底與甲板橫向構件、橫艙壁平臺、甲板等)與船寬有關；船寬對橫向強度影響較大，但對船體縱向強度影響不大。綜合起來看、船寬對船體鋼料重量影響次于船長。1。影響船體鋼料重量的因素§2-2空船重量的分析與估算型深D:

型深對舷側板、肋骨、艙壁、支柱等構件有影響、型深增加要引起它們的重量增大；型深增加．船體梁的剖面模數增大，船體縱向構件斷面尺寸減小，從而可減小它們的重量。對于大船,型深增加，其船體鋼料重量不一定增加或增加甚微．甚至會減少；對于小船,型深增加要使船體鋼料重量增大。吃水和方形系數：對Wh影響很小1。影響船體鋼料重量的因素1.2布置特征船舶布置特征不同,Wh也就不同，如甲板層數、艙壁數、上層建筑的大小等均對Wh有影響。1.3船級、規范、航區設計船入什么級，用哪國規范．都對船體結構要求有差別，因而對Wh有影響。同樣尺度的船舶，如航行于冰區，船體的某些結構要加強、顯然Wh值就會加大。1.4其它因素（結構材料，船體特殊性等）船體采用普通鋼、高強度合金鋼，還是鋁合金、玻璃鋼等，材料不同，顯然Wh會有很大差別。§2-2空船重量的分析與估算1。影響船體鋼料重量的因素§2-2空船重量的分析與估算2.Wh粗略的估算方法2.1百分數法2.2平方模數法

2.3立方模數法2.4指數法2.5統計公式法§2-2空船重量的分析與估算2.1百分數法假定Wh正比于Δ

即式中，Ch

，系數,可根據母型船選取，

(其中,Wh0、Δho分別為母型船的鋼料重量和排水量。

估算時所參考的母型船，應當與設計船類型、主體結構形式及船體材料相同、主尺度及船舶上層建筑豐滿度相近的實船；其Ch應盡量采用多艘實船分析比較后確定。2.Wh粗略的估算方法§2-2空船重量的分析與估算

2.2平方模數法（常用于內河船舶及小型船舶）此法假定Ｗh正比于船體結構的總面積．并用L、D、B的某種組合來表征。最常見的形式為：

Wh＝Ch*L(B十D)2.3立方模數法（適合大的豐滿型船舶）此法假定Wh正比于船舶內部總體積，并以LBD作為內部總體積的特征數,簡稱立方模數．最常見的形式為：

Wh＝Ch*L*B*D2.Wh粗略的估算方法§2-2空船重量的分析與估算

2.4指數法Wh=Ch*LαBβDγdσCbτ+Wc試中指數可從下表中選擇，常數項Wc與主尺度無關

船體鋼料重量指數形式的回歸系數

2.Wh粗略的估算方法

船型

指數

αβγστ小型貨船1.250.750.7500.50散貨船1.8780.695-0.1890.1580.197油船（2萬～7萬噸）1.830.7500.393集裝箱船1.7590.7120.4300常規客船1.450.9450.6600§2-2空船重量的分析與估算2.5統計公式法對于一些結構形式相差不大、布置特點比較穩定、有大量相近實船的船型，如大型油船、散貨船、集裝箱船等，在設計初始階段用統計公式法估算Wh是十分有效的。常見的有穆瑞公式（適于中型散貨船），

Wh=ChL1.65(B+D+T/2)(Cb+0.8)阿德文克公式（適于大型散貨船），

Wh=ChL1.878B0.695D-0.189T0.158Cb0.197瓦待生—智爾費蘭公式（適于散貨船、雜貨船和集裝箱船等）

Wh=ChE1.36(1+0.5(Cb’-0.7))2.Wh粗略的估算方法§2-2空船重量的分析與估算2.5統計公式法

僅有雙層底，K=0.261～0.273雙底雙殼，K=0.276～0.345

集裝箱船：2.Wh粗略的估算方法3.1修差法此法根據設計船與母型船主尺度的差別進行修正來得出新船的Wh.3.2每米船長重量法當設計船和母型船都具備船中橫剖面結構圖、型線圖和總布置圖時，可用本方法得出Wh值。3.3分項換算法有相近母型船鋼料重量的詳細分項資料，則按母型船逐項進行換算，可得到較精確的設計船的Wh值。§2-2空船重量的分析與估算3.Wh比較精確的估算方法§2-2空船重量的分析與估算

木作舾裝重量名目繁多，各自獨立，規律性差。初始設計階段較難估準。通常將木作舾裝重量分成四類來分拆其對Wf的影響：(1)與船舶排水量和主尺度相關的重量，船舶設備與系統，包括錨、系泊設備、消防系統、管系、舵、油漆(2)與船員和旅客人數、生活設施標準相關的重量，如艙室木作(內圍壁、天花板)、家具、衛生設備、救生設備(3)與船的使用特點相關的重量，如貨船的起貨設備及艙口蓋，拖船的拖帶設備，救助船的救助設備．漁船的漁撈和加工設備等。(4)特殊要求的重量，如減搖裝置、側推裝置等，按船東要求和船舶技術性能要求而定。三木作舾裝重量Wf的分析與估算2.1百分數法Wf=Cf?

此法僅用于建筑待征較穩定的貨物運輸船的隊初估、結果較粗略。2.2平方模數法Wf=CfLBWf=CfL(B+D)常用于運輸船舶的估算，其結果較百分數法準確2.3立方模數法Wf=CfLBD常用于客船、拖船、漁船等的估算。§2-2空船重量的分析與估算2.Ｗf的粗略估算方法

設計初期根據已有的母型船資料、按照母型船項目分組分項，然后采用適當的模數逐項換算．再依據設計船的技術要求與標準加以適當修正求得設計船的木作舾裝備分項重量，最后匯總得到全船木作舾裝重量。

技術設計末期，根據總布置圖、舾裝布置圖、設備家具明細表等設計圖紙和文件、查閱有關標準和產品樣本逐項計算，最后匯總就可精確求得全船的舾裝重量。§2-2空船重量的分析與估算3.Wf比較精確的估算方法--分項換算法

機電設備重量包括主機、輔機、軸系、動力管系與電氣設備等，大致分為三部分：(1)已知重量，如主機、鍋爐、發電機組等的重量。(2)可以計算的重量，如軸系重量。(3)其他配套設備重量．如其他埔機、泵、管系等．影響機電設備重量的主要因素是主機的類型與功率。§2-2空船重量的分析與估算四機電設備重量Wm的分析與估算§2-2空船重量的分析與估算初始設計階段，當缺乏可靠的母型船機電設備重量Wm分項資料時，設計船的Wm可按主機功率的大小來粗略估算之。Wm＝Cm*PCm為機電設備重量系數．可取自母型船或有關圖表資料，P為主機額定功率(kw)。有時也可采用統計公式來估算，但必須核算幾條相近實船來檢驗公式計算結果的可信度。

2.Ｗm的粗略估算方法

選用主機、輔機相近的型船的Wm資料時，進行逐項比較，相同的照抄，不同的項目進行修正、沒有的項目刪去等，這是最常用的方法、也是比較可靠的方法。技術設計階段或施工設計末期，根據機舶布置圖、輪機設備明細表，軸系計算書及相關圖紙，電氣設備布置圖和電氣設備清冊等匯總求得精確的全船機電設備重量。§2-2空船重量的分析與估算3.Wm比較精確的估算方法--逐項比較法§2-2空船重量的分析與估算

固定壓載是固定加在船上的載荷，通常采用生鐵塊、石頭、水泥塊和礦渣塊等、一般在下水