高速船與游艇設(shè)計2-1重量與重心

1、21 概述 船舶設(shè)計的基本要求之一是使船舶按預(yù)定狀 態(tài)浮在水面上，據(jù)船舶靜力學(xué)知識，即要求 船舶重量與浮力平衡，重心與浮心在同一鉛垂線 上；基本要求之二是使設(shè)計船滿足預(yù)定的載重 量，而船舶載重量通常是排水量與其自重的差值； 基本要求之三是使設(shè)計船滿足任務(wù)書規(guī)定的 各項航行性能指標，而船舶排水量則往往是船舶 性能估算或計算的一個重要基礎(chǔ)。因此，船舶 重量與重心計算是船舶設(shè)計中一項首要的基礎(chǔ)工 作，實船設(shè)計往往從重量估算開始。 一、重量方程式與浮性方程式一、重量方程式與浮性方程式 船舶在某種裝載情況下的總重量，稱為重量排 水量，它是船舶各部分重量Wi之和(單位為t)， 即有重量方程式 式中，LW空

2、船重量(t)； Wh船體鋼料重量(t)； Wf木作舾裝重量(t)； wm機電設(shè)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(yīng)品等重量。 mfh i WWWLW DWLWW 同時，船舶所受浮力，等于船體所排開水的重量， 故有浮力方程式 式中， 水的密度(tm)， 海水密度為1025tm3； 淡水密度為10tm3； 該裝載情況下的型排水體積(m)； k附體體積系數(shù)，通常為1004101，因 為為型排水體積，不包括外板厚度及附體(如舵、 螺旋槳、軸支架，舭龍骨等)在內(nèi)，k值為考慮這些 因素而定的系數(shù)。 b kLBTC 在上述統(tǒng)計

3、數(shù)值中，通常對小船取大值，大船取 小值；L、B、T、Cb-船長、型寬、吃水及 方形系數(shù)(L，本書指垂線間長，即Lbp)。 根據(jù)浮力和重量相等，可得浮性方程式 bi kLBTCW F G W 二、民船典型載況二、民船典型載況 船舶在營運及航行過程中，其載重量(如 貨物、旅客及行李、油、水)是變化的。隨著載 重量的變化，船的排水量及其浮心和重心的位 置也不同，因而船的各種技術(shù)性能也就不同。 為了掌握船舶在營運過程中的技術(shù)狀況，須取 若干種典型載況加以研究。 民船通用的典型載況是空載和滿載，相應(yīng) 的典型排水量為空船排水量和滿載排水量。 1、空船排水量、空船排水量 空船排水量系指新船竣工交船時的排水量

4、，即空空船排水量系指新船竣工交船時的排水量，即空 船排水量船排水量LW。此時，動力裝置管系中有可供主機。此時，動力裝置管系中有可供主機 動車的油和水，這部分油水重量包含在機電設(shè)備重動車的油和水，這部分油水重量包含在機電設(shè)備重 量內(nèi)，相應(yīng)的機電設(shè)備重量稱為量內(nèi)，相應(yīng)的機電設(shè)備重量稱為 濕重，但不包括航濕重，但不包括航 行所需要的燃油、滑油和爐水儲備及其他載重。行所需要的燃油、滑油和爐水儲備及其他載重。 2。滿載排水量。滿載排水量 船舶裝載了預(yù)定的全部載重量的載況稱為滿載，船舶裝載了預(yù)定的全部載重量的載況稱為滿載， 相應(yīng)的排水量即為滿載排水量。如重量估算準確，相應(yīng)的排水量即為滿載排水量。如重量估算

5、準確， 則滿載時船舶吃水等于設(shè)計吃水，因此，滿載排水則滿載時船舶吃水等于設(shè)計吃水，因此，滿載排水 量也稱為設(shè)計排水量。民船通常以滿載載況作為設(shè)量也稱為設(shè)計排水量。民船通常以滿載載況作為設(shè) 計狀態(tài)，它是決定船舶主要要素的基礎(chǔ)。計狀態(tài)，它是決定船舶主要要素的基礎(chǔ)。 對于貨船，設(shè)計中通常取四種典型載況，即對于貨船，設(shè)計中通常取四種典型載況，即 滿載出港滿載出港設(shè)計狀態(tài)，設(shè)計狀態(tài)， 滿載到港滿載到港這時的油水等重量，規(guī)定為設(shè)這時的油水等重量，規(guī)定為設(shè) 計狀態(tài)時油水儲備量的計狀態(tài)時油水儲備量的10(不包括滑油不包括滑油)； 空載出港空載出港船上不載運旅客與貨物。但油船上不載運旅客與貨物。但油 水儲備量為

6、設(shè)計狀態(tài)的水儲備量為設(shè)計狀態(tài)的100。 空載到港空載到港船上不裝載旅客與貨物，而油船上不裝載旅客與貨物，而油 水等為其總儲備量的水等為其總儲備量的10。 對于客貨船，除上述載況外，通常還要核算對于客貨船，除上述載況外，通常還要核算 滿客無貨出、到港載況，有時還要加算航行中滿客無貨出、到港載況，有時還要加算航行中 途載況。途載況。 在船舶穩(wěn)性規(guī)范中，對各類民船的典型載況在船舶穩(wěn)性規(guī)范中，對各類民船的典型載況 都作了具體規(guī)定。都作了具體規(guī)定。 三、重量重心估算的重要性三、重量重心估算的重要性 船舶重量重心估算準確與否將直接影 響設(shè)計船的航行性能與經(jīng)濟性，因而必須 仔細地進行估算，力求提高估算精度在

7、 設(shè)計過程中，如果將船舶重量計算得過輕， 則完工船的實際重量值將大于計算值，即 重力大于浮力，實際吃水將超過設(shè)計吃水。 此時可能出現(xiàn)以下情況： 新船不能在預(yù)定的航線上航行，或必須減載航 行，這是因為，對于沿海和內(nèi)河船舶，往往是航 道水深限制了船舶吃水；對于遠洋船舶，則是停 靠港的泊位水深限制了船舶吃水。 船舶干舷減小，儲備浮力減少，船舶大角穩(wěn)性 與抗沉性難以滿足，甲板容易上浪，船舶結(jié)構(gòu)強 度也可能不滿足要求 反之，如果將船舶重量計算得過重，則船舶 尺度選擇勢必偏大，船舶建造所需的原材料與工 時消耗增加，顯然，船舶經(jīng)濟性降低；同時，由 于實際吃水小于設(shè)計吃水，螺旋槳可能露出水面 而影響推進效率，

8、海上航行時船舶耐波性也可能 變差。 類似地，如果船舶重心縱向位置Xg計 算誤差過大，則實船將出現(xiàn)較大縱傾，影 響船舶的浮態(tài)、快速性與耐波性； 船舶重心高zg誤差過大，則實船初穩(wěn) 性高將產(chǎn)生較大的減少或增加，從而影響 船舶穩(wěn)性與橫搖性能；同時，重心 xg、 zg計算誤差過大，都可能影響船舶的使用 效能。 所以以上的分析充分說明了重量重心估算的重要性所以以上的分析充分說明了重量重心估算的重要性 四、重量重心計算的特點與方法四、重量重心計算的特點與方法 重量重心計算特點有二：重量重心計算特點有二： 一一、是貫穿于整個設(shè)計過程的始終；是貫穿于整個設(shè)計過程的始終； 所謂貫穿始終，就是在設(shè)計的各個階段，如

9、所謂貫穿始終，就是在設(shè)計的各個階段，如 初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計，完工計算等各初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計，完工計算等各 個階段都須進行重量估算或計算。個階段都須進行重量估算或計算。 二二、是逐步近似。是逐步近似。 隨著設(shè)計階段的不斷深入，重量計算也由粗隨著設(shè)計階段的不斷深入，重量計算也由粗 到細，由最初階段參考母型或統(tǒng)計資料的粗略估到細，由最初階段參考母型或統(tǒng)計資料的粗略估 算到最后按設(shè)計船的施工圖紙及施工文件分項精算到最后按設(shè)計船的施工圖紙及施工文件分項精 確計填，是個逐漸深化、逐漸準確、多次循環(huán)螺確計填，是個逐漸深化、逐漸準確、多次循環(huán)螺 旋式上升的過程。旋式上升的過程。 在不同設(shè)計

10、階段，重量重心計算的方法是不在不同設(shè)計階段，重量重心計算的方法是不 一樣的。一樣的。 在在技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計，施工設(shè)計施工設(shè)計及及完工計算完工計算時，船舶時，船舶 的主要圖紙均已具備，船舶的各主要部分均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，因此此時的重已確定，甚至實船也已造出，因此此時的重 量重心計算可以按圖紙量重心計算可以按圖紙(或在完工計算中按實或在完工計算中按實 船船)進行詳細的分項計算，然后逐項累計即可。進行詳細的分項計算，然后逐項累計即可。 但在但在設(shè)計初期設(shè)計初期即主尺度及排水量確定階段，即主尺度及排水量確定階段， 則不具備這些條件，設(shè)計船的重量重心只能則

11、不具備這些條件，設(shè)計船的重量重心只能 依據(jù)母型或統(tǒng)計資料進行較為粗略的估算。依據(jù)母型或統(tǒng)計資料進行較為粗略的估算。 本章主要介紹初始設(shè)計階段船舶重量重心本章主要介紹初始設(shè)計階段船舶重量重心 的估算方法，尋求船舶主尺度系數(shù)與各部分重的估算方法，尋求船舶主尺度系數(shù)與各部分重 量之間的內(nèi)在規(guī)律；同時，還將簡略介紹船舶量之間的內(nèi)在規(guī)律；同時，還將簡略介紹船舶 設(shè)計中、后期圖紙資料比較完備情況下重量重設(shè)計中、后期圖紙資料比較完備情況下重量重 心的計算方法心的計算方法。 22 空船重量的分析與估算空船重量的分析與估算 通常，空船重量估算的準確度是船舶設(shè)計能 否成功的關(guān)鍵之一。這是因為空船重量LW占了船 舶

12、排水量的相當(dāng)部分(見表21)，而且其影響 因素多，不容易估算準確。 表2-1 各類船舶的空船重量與滿載排水量之 比 一、空船重量分類一、空船重量分類 構(gòu)成空船重量的項目是十分繁雜的。為便于船構(gòu)成空船重量的項目是十分繁雜的。為便于船 舶設(shè)計者準確地計算空船重量，避免重量項目計算舶設(shè)計者準確地計算空船重量，避免重量項目計算 的重復(fù)或遺漏，為便于船舶建造者進行原材料及設(shè)的重復(fù)或遺漏，為便于船舶建造者進行原材料及設(shè) 備訂貨，同時也便于船廠經(jīng)營部門進行船舶報價，備訂貨，同時也便于船廠經(jīng)營部門進行船舶報價， 需要將空船重量按一定的原則進行分類。按慣例，需要將空船重量按一定的原則進行分類。按慣例， 空船重量

13、通常分為：空船重量通常分為： 1、船體鋼料重、船體鋼料重量量Wh； 2、木作舾裝重量、木作舾裝重量Wf； ； 三大部分 三大部分 3、機電設(shè)備重量、機電設(shè)備重量Wm， 各部分又細分為若干組，各組再分成若干項各部分又細分為若干組，各組再分成若干項， 二、船體鋼料重量二、船體鋼料重量Wh的分析與估算的分析與估算 表23為各類民船的WhLW和Wf/LW的 大致范圍，可供重量估算時參考。 由表23可知，船體鋼料重量Wh占空船重 量的比重很大，因此，準確估算Wh對決定設(shè)計 船的LW和有重要意義。 ( (一一) )影響船體影響船體鋼料鋼料重量重量的的因素因素 影響船體影響船體鋼料鋼料重量重量的的因素很多因

14、素很多，大致大致有有以下以下 幾個方面幾個方面： 1、船舶尺度及系數(shù)、船舶尺度及系數(shù) 船舶主要尺度及系數(shù)(即L、B、D、T、Cb等)對 船體鋼料重量的影響程度可以從它們對構(gòu)件數(shù)量和 強度條件的影響兩個方面來分析。 (1)船長L 大多數(shù)構(gòu)件(如外板、底部結(jié)構(gòu)、甲板、艙壁、舷側(cè) 結(jié)構(gòu)等)都與船長有關(guān)； 從強度方面看，船長L越長，其在水中所承受的縱向 彎矩M越大，對船體結(jié)構(gòu)縱向構(gòu)件的尺寸要求也大。 船長如大于60m，則將直接影響到構(gòu)件的尺度。因 此船長對船體鋼料重量影響最大. (2)船寬船寬B 從結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量上看，一些橫向構(gòu)件從結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量上看，一些橫向構(gòu)件 (如船底與甲板橫向構(gòu)件，橫艙壁、平臺、甲

15、板等如船底與甲板橫向構(gòu)件，橫艙壁、平臺、甲板等) 都與船寬都與船寬B有關(guān)，船寬有關(guān)，船寬B對橫向強度影響較大，但對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。鋼料重量影響次于船長。 (3)型深型深D 從構(gòu)件幾何尺度和數(shù)量方面看，型深從構(gòu)件幾何尺度和數(shù)量方面看，型深D對舷側(cè)板、對舷側(cè)板、 肋骨、艙壁、支柱等構(gòu)件有影響，肋骨、艙壁、支柱等構(gòu)件有影響， 即即D增加要引起它們的重量增大；增加要引起它們的重量增大； D增加，則船體粱的剖面模數(shù)增大，可使船體縱向增加，則船體粱的剖面模數(shù)增大，可使船體縱向 構(gòu)件斷面

16、尺寸減小從而可減小它們的重量。構(gòu)件斷面尺寸減小從而可減小它們的重量。 從上述兩方面綜合考慮從上述兩方面綜合考慮， 對于大船對于大船，型深，型深D增加，其船體鋼料重量增加，其船體鋼料重量Wh不一定不一定 增加或增加甚微，甚至?xí)p少增加或增加甚微，甚至?xí)p少， 對于小船對于小船， 其強度不是主要影響因素其強度不是主要影響因素(一般能保證一般能保證)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)構(gòu)件 的尺度主要取決于工藝和建造方面的要求的尺度主要取決于工藝和建造方面的要求， 因此型深增加要使船體鋼料重量增大因此型深增加要使船體鋼料重量增大。 (4)(4)吃水吃水T T 吃水吃水T T不影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量，但對總縱強度和不影響結(jié)構(gòu)構(gòu)

17、件數(shù)量，但對總縱強度和 局部強度有一定影響。局部強度有一定影響。 吃水吃水T T增加，使船體所受靜水壓力增大，故船增加，使船體所受靜水壓力增大，故船 體梁的剖面模數(shù)要增加。從局部強度方面看，體梁的剖面模數(shù)要增加。從局部強度方面看， 船底和舷側(cè)構(gòu)件尺寸也要加大。所以，吃水增船底和舷側(cè)構(gòu)件尺寸也要加大。所以，吃水增 加也會引起船體鋼料重量增加。加也會引起船體鋼料重量增加。 (5)方形系數(shù)方形系數(shù)Cb Cb增大增大(一般當(dāng)一般當(dāng)CbO6時時)，則需增大船體梁剖，則需增大船體梁剖 面模數(shù)面模數(shù)W這會引起總縱強度構(gòu)件重量增加；這會引起總縱強度構(gòu)件重量增加； 另外，另外，Cb增大，會引起外板、甲板，底部結(jié)

18、構(gòu)、艙增大，會引起外板、甲板，底部結(jié)構(gòu)、艙 壁等構(gòu)件尺度和數(shù)量微小的增加壁等構(gòu)件尺度和數(shù)量微小的增加。 總之，方形系數(shù)總之，方形系數(shù)Cb增大，會使船體鋼料重量增大，會使船體鋼料重量Wh有有 所增加，不過其影響甚微所增加，不過其影響甚微。 綜上所述，可知主尺度及方形系數(shù)對綜上所述，可知主尺度及方形系數(shù)對Wh的影響的影響 程度是不同的，其順序為程度是不同的，其順序為L、B，D、T，Cb。 它們對它們對wh的具體影響程度因船舶類型、建筑及的具體影響程度因船舶類型、建筑及 結(jié)構(gòu)特征，主尺度的大小等而異，結(jié)構(gòu)特征，主尺度的大小等而異，Wh與主尺度與主尺度 及方形系數(shù)之間的關(guān)系可用下式表示及方形系數(shù)之間的

19、關(guān)系可用下式表示： b a hh CTDBLCW 式中， 指數(shù)， 1，其他指 數(shù)1。 2布置特征布置特征 船舶布置特征不同，船舶布置特征不同，Wh也就不同，如甲板層也就不同，如甲板層 數(shù)、艙壁數(shù)、上層建筑的大小等均對數(shù)、艙壁數(shù)、上層建筑的大小等均對Wh有影響。有影響。 甲板層數(shù)，取決于布置特點與使用要求；甲板層數(shù)，取決于布置特點與使用要求； 艙壁數(shù)，規(guī)范有最小數(shù)目的規(guī)定，實際的艙艙壁數(shù)，規(guī)范有最小數(shù)目的規(guī)定，實際的艙 壁數(shù)目還要考慮使用要求；壁數(shù)目還要考慮使用要求； 上層建筑大小，包括長度、寬度、高度、層上層建筑大小，包括長度、寬度、高度、層 數(shù)等，一般客船比貨船要大。小船比大船的影響數(shù)等，一

20、般客船比貨船要大。小船比大船的影響 大些，且不同船型也不同。大些，且不同船型也不同。 3船級、規(guī)范、航區(qū)船級、規(guī)范、航區(qū) 設(shè)計船入什么級，用哪國規(guī)范，都對設(shè)計船入什么級，用哪國規(guī)范，都對 船體結(jié)構(gòu)要求有差別，因而對船體結(jié)構(gòu)要求有差別，因而對Wh有影響。有影響。 同樣尺度的船舶，如航行于冰區(qū)，船體的同樣尺度的船舶，如航行于冰區(qū)，船體的 某些結(jié)構(gòu)要加強，顯然某些結(jié)構(gòu)要加強，顯然Wh值就會加大。值就會加大。 4結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 船體采用普通鋼、高強度合金鋼，還是鋁合船體采用普通鋼、高強度合金鋼，還是鋁合 金、玻璃鋼等，材料不同，顯然金、玻璃鋼等，材料不同，顯然Wh，會有很大差，會有很大差 別。別。

21、以上對影響以上對影響 Wh 的幾方面因素，進行了簡單分的幾方面因素，進行了簡單分 析。分析討論的析。分析討論的目的目的是是： 有助于對某些近似估算公式的理解； 在利用母型資料估算Wh時，可以根據(jù)上述影響 因素，找出新船與母型船的差別，并進行修正，以 使結(jié)果更加符合實際情況； 將分析出的規(guī)律用于船舶設(shè)計，以便在滿足使用 和各種性能要求的前提下，盡量減輕空船重量，節(jié) 省原材料。 (二二)粗略的估算方法粗略的估算方法 船體鋼料重量的估算方法很多，在設(shè)計中重船體鋼料重量的估算方法很多，在設(shè)計中重 要的是要根據(jù)收集所得的資料情況，在不同的設(shè)要的是要根據(jù)收集所得的資料情況，在不同的設(shè) 計階段選取合適的估算

22、方法，下面介紹的一些粗計階段選取合適的估算方法，下面介紹的一些粗 略的估算方法可在設(shè)計初始階段使用。略的估算方法可在設(shè)計初始階段使用。 在設(shè)計船的在設(shè)計船的L、B、D、T、Cb等已初步確定，等已初步確定， 對船的布置特征已有粗略設(shè)想，但其他設(shè)計工作對船的布置特征已有粗略設(shè)想，但其他設(shè)計工作 還沒有深入開展的情況下，用來粗略地估算還沒有深入開展的情況下，用來粗略地估算Wh 值。值。 1百分數(shù)法百分數(shù)法 假定假定Wh正比于正比于，亦即，亦即 式中，式中，Ch可根據(jù)母型船選取，可根據(jù)母型船選取，Ch=Wh。 (其中其中Wh、。分別為母型船的鋼料重量。分別為母型船的鋼料重量 排水量排水量)。 如果已知

23、如果已知Ch，則可根據(jù)，則可根據(jù)求出求出Wh值。此估算方法簡值。此估算方法簡 單方便，缺點是把單方便，缺點是把L、B、T、Cb各要素對各要素對Wh的影響的影響 看成同等的，因此較為粗略，通常只適用于油船、散看成同等的，因此較為粗略，通常只適用于油船、散 貨船等貨船等較大且特征比較穩(wěn)定的船。較大且特征比較穩(wěn)定的船。 估算船體鋼料重量時所參考的母型船，應(yīng)當(dāng)是與估算船體鋼料重量時所參考的母型船，應(yīng)當(dāng)是與 設(shè)計船類型、船主體結(jié)構(gòu)形式及船體材料相同、主尺設(shè)計船類型、船主體結(jié)構(gòu)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；其度及船舶上層建筑豐滿度相近的實船；其Ch應(yīng)盡量采應(yīng)盡量采 用多艘實船

24、分析比較后確定。用多艘實船分析比較后確定。 bhhh kLBTCCCW 2平方模數(shù)法平方模數(shù)法 此法假定此法假定Wh正比于船體結(jié)構(gòu)的總面積，并用正比于船體結(jié)構(gòu)的總面積，并用L、 B、D的某種組合來表征。最常見的形式的某種組合來表征。最常見的形式 為為 式式(27)中，中，(B+D)可近似看成是單甲板船從龍可近似看成是單甲板船從龍 骨到甲板中心的周長，所以上骨到甲板中心的周長，所以上(B+D)實際上表征了船實際上表征了船 殼表面積及甲板表面積的一種面積特征數(shù)，亦稱平方殼表面積及甲板表面積的一種面積特征數(shù)，亦稱平方 模數(shù)。模數(shù)。 本方法對于總縱強度不突出的船，其計算結(jié)果比本方法對于總縱強度不突出的

25、船，其計算結(jié)果比 較準確，常用于內(nèi)河船舶及小型船舶。較準確，常用于內(nèi)河船舶及小型船舶。 如果考慮到甲板，內(nèi)底及縱艙壁等的影響，有人如果考慮到甲板，內(nèi)底及縱艙壁等的影響，有人 建議式建議式2 27 7改為：改為： W Wh h = = C Ch h L L( ( aBaB b bD D) ) 該式即為平方模數(shù)法的一般形式該式即為平方模數(shù)法的一般形式 ，式中，式中L(aB+bDL(aB+bD) ) 為平方模數(shù)，其中系數(shù)為平方模數(shù)，其中系數(shù)a a和和b b的值沒有統(tǒng)一取法，通常的值沒有統(tǒng)一取法，通常 根據(jù)船的建筑特征而定。如常見資料建議，根據(jù)船的建筑特征而定。如常見資料建議，a=b=1,a=b=1,

26、即即 式式2 27 7；也有人建議，；也有人建議，a a連續(xù)甲板層數(shù)連續(xù)甲板層數(shù)2 2，b b2 2 （無縱艙壁時）；（無縱艙壁時）；C Ch h- -關(guān)于平方模數(shù)的船體鋼料系數(shù)，關(guān)于平方模數(shù)的船體鋼料系數(shù)， 可取自相近的母型穿或統(tǒng)計資料?？扇∽韵嘟哪感痛┗蚪y(tǒng)計資料。 3立方模數(shù)法立方模數(shù)法 此法假定此法假定Wh正比于船舶內(nèi)部總體積，并以正比于船舶內(nèi)部總體積，并以LBD 作為內(nèi)部總體積的特征數(shù)，就是立方模數(shù)。作為內(nèi)部總體積的特征數(shù)，就是立方模數(shù)。 最常見的形式最常見的形式為為 若設(shè)計船的舷弧高度及上層建筑的體積與母型船相差若設(shè)計船的舷弧高度及上層建筑的體積與母型船相差 較大，那么較大，那么D

27、應(yīng)以相當(dāng)型深應(yīng)以相當(dāng)型深D1替代，以提高計算精度替代，以提高計算精度 L hl SDD ii m 1 平均舷弧高度 甲板以上各層上層 建筑的長度和高度 式中，式中，SM平均舷弧高，一般地，平均舷弧高，一般地，SM=AL，A為為 船舶舷弧升高部分的側(cè)投影面積船舶舷弧升高部分的側(cè)投影面積( )，如圖，如圖21所示所示 的陰影部分，對于拋物線舷弧，的陰影部分，對于拋物線舷弧，SM =(SF+SA)/6， SF 、 SA分別為船舶首、尾舷弧高分別為船舶首、尾舷弧高; li、hi 連續(xù)甲板以上第一連續(xù)甲板以上第一 層及各上層建筑的長度和高度。層及各上層建筑的長度和高度。 立方模數(shù)法對于大中型船舶，適用性

28、較好。其缺點立方模數(shù)法對于大中型船舶，適用性較好。其缺點 是，僅考慮了尺度是，僅考慮了尺度L、B、D的影響，而未考慮船舶結(jié)構(gòu)的影響，而未考慮船舶結(jié)構(gòu) 形式、布置特點、形式、布置特點、T和和Cb等對等對Wh的影響；也未考慮尺的影響；也未考慮尺 度比度比(如如LD)不同時不同時Wh的差異；把的差異；把L、B、D對對Wh的影的影 響看成是等同的，這顯然與實際不符。響看成是等同的，這顯然與實際不符。 m 2 為了提高估算精確性，可將式為了提高估算精確性，可將式(28)改寫成：改寫成： 另外，如果設(shè)計船與母型船的甲板層數(shù)不同，估算另外，如果設(shè)計船與母型船的甲板層數(shù)不同，估算 時也要對時也要對Wh值進行修

29、正。通常每增加一層縱通甲板，值進行修正。通常每增加一層縱通甲板， Wh值約增加值約增加56。 4統(tǒng)計公式法統(tǒng)計公式法 根據(jù)經(jīng)驗得出很多統(tǒng)計公式根據(jù)經(jīng)驗得出很多統(tǒng)計公式 如對于散貨船的如對于散貨船的Wh有如下的統(tǒng)計公式：有如下的統(tǒng)計公式： 式中，式中， Ch鋼鋼料系數(shù)，根據(jù)母型船換料系數(shù)，根據(jù)母型船換 算得到算得到; ; l l1 1 、 、h h1 1- -伸展到舷邊的上層建筑伸展到舷邊的上層建筑 的長度和高度的長度和高度(m)(m)； l l2 2、 、 、h h2 2- -甲板室的甲板室的 長度和高度長度和高度(m)(m)， 上述統(tǒng)計公式中，穆瑞公式適于中上述統(tǒng)計公式中，穆瑞公式適于中 型

30、散貨船，阿德文克公式適于大型散貨型散貨船，阿德文克公式適于大型散貨 船，而瓦特生公式一般適于較廣泛的船船，而瓦特生公式一般適于較廣泛的船 類類( (如散貨船、雜貨船和集裝箱船等如散貨船、雜貨船和集裝箱船等) )和和 較寬的尺度范圍。較寬的尺度范圍。 (三三)比較精確的估算方法比較精確的估算方法 1、修差法、修差法 此法根據(jù)設(shè)計船與母型船主尺度的差別進行修正此法根據(jù)設(shè)計船與母型船主尺度的差別進行修正 來得出新船的來得出新船的 Wh值，即值，即 式中，式中， Wh設(shè)計船船體鋼料重量的增設(shè)計船船體鋼料重量的增 量。量。 假定母型船的假定母型船的Who與主尺度的關(guān)系式為：與主尺度的關(guān)系式為： 若設(shè)計船

31、與母型船的主尺度差值為若設(shè)計船與母型船的主尺度差值為 L、 B、 D，則，則 由于設(shè)計船與母型船的主尺度改變而引起的由于設(shè)計船與母型船的主尺度改變而引起的Wh增量：增量： 若設(shè)計船與母型船的方形系數(shù)不相同，其差值為若設(shè)計船與母型船的方形系數(shù)不相同，其差值為 Cb，則，則 Cb的重量修正值取為經(jīng)主尺度修正后的的重量修正值取為經(jīng)主尺度修正后的Wh 乘以乘以0.3 Cb，即，即 2 2每米船長重量法每米船長重量法 當(dāng)設(shè)計船和母型船都具備船中橫剖面結(jié)構(gòu)圖、型線當(dāng)設(shè)計船和母型船都具備船中橫剖面結(jié)構(gòu)圖、型線 圖和總布置圖時，可用本方法得出值圖和總布置圖時，可用本方法得出值Wh 。 本方法假定全船主船體構(gòu)件

32、的總重量，正比于船中本方法假定全船主船體構(gòu)件的總重量，正比于船中 部每米長度重量部每米長度重量 和船長和船長Lbp ，并以，并以 考慮船體豐滿考慮船體豐滿 度的影響。具體估算步驟如下：度的影響。具體估算步驟如下： (1)計算單元長度的所有重量計算單元長度的所有重量W0和和W ;所謂單元長所謂單元長 度，對橫骨架式船來說，為一個肋骨間距；對于縱骨架度，對橫骨架式船來說，為一個肋骨間距；對于縱骨架 式船，則為相鄰兩個實肋板間的距離。單元長度應(yīng)計入式船，則為相鄰兩個實肋板間的距離。單元長度應(yīng)計入 的重量包括：縱向構(gòu)件的重量包括：縱向構(gòu)件-板、縱桁、縱骨等；橫向構(gòu)件板、縱桁、縱骨等；橫向構(gòu)件 -肋骨、

33、甲板橫梁、肋板、時板等。肋骨、甲板橫梁、肋板、時板等。 (3)計算新船的鋼料重量計算新船的鋼料重量 (4)局部修正。分析設(shè)計船與母型船主船體構(gòu)件的差異，局部修正。分析設(shè)計船與母型船主船體構(gòu)件的差異， 如艙口的大小、舷弧及特殊加強等，進行修正；分析設(shè)如艙口的大小、舷弧及特殊加強等，進行修正；分析設(shè) 計船與母型船主船體局部構(gòu)件計船與母型船主船體局部構(gòu)件(如橫艙壁、首尾柱、軸支如橫艙壁、首尾柱、軸支 架，機座等架，機座等)及上層建筑、甲板室等的差異，再加以修正，及上層建筑、甲板室等的差異，再加以修正， 因為式因為式(219)只反映了船中橫剖面處的結(jié)構(gòu)特點。只反映了船中橫剖面處的結(jié)構(gòu)特點。 本方法因考

34、慮了船的具體結(jié)構(gòu)特點，其結(jié)果一般比較精本方法因考慮了船的具體結(jié)構(gòu)特點，其結(jié)果一般比較精 確。確。 3分項換算法分項換算法 如有相近母型船鋼料重量的詳細分項資料，則按母如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(shè)計船型船逐項進行換算，可得到較精確的設(shè)計船Wh值。所用值。所用 換算式一般可從其幾何關(guān)系及強度關(guān)系兩方面來建立。換算式一般可從其幾何關(guān)系及強度關(guān)系兩方面來建立。 如如 三、木作舾裝重量的分析與估算三、木作舾裝重量的分析與估算 (一一) 簡要分析簡要分析 木作舾裝重量分成以下四類來分析其對木作舾裝重量分成以下四類來分析其對Wf 的影響；的影響； (1）與

35、船舶排水量）與船舶排水量和主尺度相關(guān)的重量，如船舶和主尺度相關(guān)的重量，如船舶 設(shè)備與系統(tǒng)，包括錨、系泊設(shè)備、消防系統(tǒng)、管系、舵設(shè)備與系統(tǒng)，包括錨、系泊設(shè)備、消防系統(tǒng)、管系、舵 等。等。 (2)與船員和旅客人數(shù)，生活設(shè)施標準相關(guān)的重量，與船員和旅客人數(shù)，生活設(shè)施標準相關(guān)的重量， 如艙室木作如艙室木作(內(nèi)圍壁、天花板、地板敷料內(nèi)圍壁、天花板、地板敷料)、家具、衛(wèi)生、家具、衛(wèi)生 設(shè)備、救生設(shè)備等。設(shè)備、救生設(shè)備等。 (3)與船的使用特點相關(guān)的重量，如貨船的起貨設(shè)備與船的使用特點相關(guān)的重量，如貨船的起貨設(shè)備 及艙口蓋，拖船的拖帶設(shè)備，漁船的漁撈和加工設(shè)備等。及艙口蓋，拖船的拖帶設(shè)備，漁船的漁撈和加工設(shè)

36、備等。 這些項目的重量常占同類船的這些項目的重量常占同類船的Wf的相當(dāng)部分。的相當(dāng)部分。 (4)特殊要求的重量，如減搖裝置，側(cè)推裝置等，按特殊要求的重量，如減搖裝置，側(cè)推裝置等，按 船東要求和船舶技術(shù)性能要求而定。船東要求和船舶技術(shù)性能要求而定。 (二二)粗略的估算方法粗略的估算方法 初始設(shè)計階段，與估算初始設(shè)計階段，與估算Wh相類似，可采用下述方相類似，可采用下述方 法：法： 1.百分數(shù)法百分數(shù)法 WfCf 此法僅用于建筑特征較穩(wěn)定的貨物運輸船的此法僅用于建筑特征較穩(wěn)定的貨物運輸船的Wf初初 估，結(jié)果較粗略。估，結(jié)果較粗略。 2、平方模數(shù)法、平方模數(shù)法 式式(223)、(224)常用于運輸船

37、舶的常用于運輸船舶的Wf 估算，其估算，其 結(jié)果較百分數(shù)法準確。結(jié)果較百分數(shù)法準確。 3、立方模數(shù)法、立方模數(shù)法 W Wf f =c cf fLBD (225) 客船、拖船、漁船等的客船、拖船、漁船等的Wf?？捎么耸焦浪恪Ｊ匠？捎么耸焦浪恪Ｊ?2- 22)式式(2-25)中，如用相當(dāng)型深中，如用相當(dāng)型深D1代替代替D，則可提高估算，則可提高估算 的精度。的精度。 (三三)比較精確的估算方法比較精確的估算方法分項換算法分項換算法 類似于類似于Wh的分項換算方法，根據(jù)已有的母型船的分項換算方法，根據(jù)已有的母型船Wf 資料，按照母型船資料，按照母型船Wf 項目分組分項，然后采用適當(dāng)?shù)捻椖糠纸M分項，然

38、后采用適當(dāng)?shù)?模數(shù)逐項換算，再依據(jù)設(shè)計船的技術(shù)要求與標準加以模數(shù)逐項換算，再依據(jù)設(shè)計船的技術(shù)要求與標準加以 適當(dāng)修正求得設(shè)計船木作舾裝各分項重量，最后匯總適當(dāng)修正求得設(shè)計船木作舾裝各分項重量，最后匯總 得到全船得到全船Wf 。 其換算模數(shù)，諸如：船體木作其換算模數(shù)，諸如：船體木作(木甲板、木鋪板、木甲板、木鋪板、 木圍壁及隔壁、貨艙木護條等木圍壁及隔壁、貨艙木護條等)重量可正比于重量可正比于L(B十十D)； 艙室木作艙室木作(內(nèi)圍壁、天花板內(nèi)圍壁、天花板)重量可正比于重量可正比于AS ，AS為所為所 計算的內(nèi)圍壁、天花板的面積；錨泊及系泊設(shè)備，可計算的內(nèi)圍壁、天花板的面積；錨泊及系泊設(shè)備，可

39、按舾裝數(shù)相近的母型船選??；起貨設(shè)備參考母型船或按舾裝數(shù)相近的母型船選取；起貨設(shè)備參考母型船或 按產(chǎn)品樣本計取；舵設(shè)備重量可正比于按產(chǎn)品樣本計??；舵設(shè)備重量可正比于LT ，v vk k為為 航速；油漆重量可正比于航速；油漆重量可正比于 。 技術(shù)設(shè)計末期，根據(jù)總布置圖、舾裝布置圖、設(shè)技術(shù)設(shè)計末期，根據(jù)總布置圖、舾裝布置圖、設(shè) 備屬具明細表等設(shè)計圖紙和文件，查閱有關(guān)標準和產(chǎn)備屬具明細表等設(shè)計圖紙和文件，查閱有關(guān)標準和產(chǎn) 品樣本逐項計算，最后匯總之，就可精確求得全船的品樣本逐項計算，最后匯總之，就可精確求得全船的 Wf。 2 k LTv 四、機電設(shè)備重量的分析與估算四、機電設(shè)備重量的分析與估算 (一一

40、)簡要分析簡要分析 機電設(shè)備重量包括主機、輔機、軸系、動力管系與機電設(shè)備重量包括主機、輔機、軸系、動力管系與 電氣設(shè)備等，詳見表電氣設(shè)備等，詳見表22。機電設(shè)備重量的構(gòu)成情況，。機電設(shè)備重量的構(gòu)成情況， 大致分為三部分：大致分為三部分： (1)已知重量，如主機、鍋爐、發(fā)電機組等的重量。已知重量，如主機、鍋爐、發(fā)電機組等的重量。 船舶設(shè)計初期，這些設(shè)備項目往往是預(yù)先選定的，因而船舶設(shè)計初期，這些設(shè)備項目往往是預(yù)先選定的，因而 可從各自的產(chǎn)品樣本中查出相應(yīng)的重量?？蓮母髯缘漠a(chǎn)品樣本中查出相應(yīng)的重量。 (2)可以計算的重量，如軸系重量，設(shè)計初期，根據(jù)可以計算的重量，如軸系重量，設(shè)計初期，根據(jù) 預(yù)定的

41、主機功率和螺旋槳轉(zhuǎn)速可計算軸的扭矩，確定軸預(yù)定的主機功率和螺旋槳轉(zhuǎn)速可計算軸的扭矩，確定軸 徑，再按擬定的機艙位置和螺旋槳數(shù)目算出軸系的重徑，再按擬定的機艙位置和螺旋槳數(shù)目算出軸系的重 量量 (3)其他配套設(shè)備重量，如其他輔機，泵、管系等，其他配套設(shè)備重量，如其他輔機，泵、管系等， 一般來說，當(dāng)設(shè)計船與母型船的主機類型相同、功率一般來說，當(dāng)設(shè)計船與母型船的主機類型相同、功率 相近時，與其配套的輔助設(shè)備的組成和重量也大體相相近時，與其配套的輔助設(shè)備的組成和重量也大體相 近，因而可直接根據(jù)母型船的近，因而可直接根據(jù)母型船的Wm 資料，結(jié)合設(shè)計船資料，結(jié)合設(shè)計船 的不同要求用逐項比較法計算確定。的不

42、同要求用逐項比較法計算確定。 顯然，影響機電設(shè)備重量顯然，影響機電設(shè)備重量Wm ，的最主要因素是，的最主要因素是 主機的類型與功率。主機的類型與功率。 (二二)粗略的估算方法粗略的估算方法 初始設(shè)計階段，當(dāng)缺乏可靠的母型船機電設(shè)備重量初始設(shè)計階段，當(dāng)缺乏可靠的母型船機電設(shè)備重量 分項資料時，設(shè)計船的分項資料時，設(shè)計船的Wm (t)可按主機功率的大小來粗可按主機功率的大小來粗 略估算之。略估算之。 (三三)比較精確的估算方法比較精確的估算方法-逐項比較法逐項比較法 選用主機、輔機相近的型船的選用主機、輔機相近的型船的WmWm資料時；進行逐項資料時；進行逐項 比較，相同的照抄，不同的項目進行修正，

43、沒有的項目比較，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。刪去等，這是最常用的方法，也是比較可靠的方法。 技術(shù)設(shè)計階段或施工設(shè)計末期，根據(jù)機艙布置圖、技術(shù)設(shè)計階段或施工設(shè)計末期，根據(jù)機艙布置圖、 輪機設(shè)備明細表清點主、輔機、鍋爐等設(shè)備，算得機械輪機設(shè)備明細表清點主、輔機、鍋爐等設(shè)備，算得機械 設(shè)備重量；按軸系計算書及相關(guān)，圖紙可算得軸系重量；設(shè)備重量；按軸系計算書及相關(guān)，圖紙可算得軸系重量； 按全船各系統(tǒng)圖可算得全船管系重量，再按電氣設(shè)備布按全船各系統(tǒng)圖可算得全船管系重量，再按電氣設(shè)備布 置固和電氣設(shè)備清冊可算得電氣設(shè)備重量，最后匯總求置固和電氣設(shè)備清冊可算得電氣設(shè)備重量，最后匯總求 得精確的全船機電設(shè)備重量得精確的全船機電設(shè)備重量 W Wm m 。 。 以上介紹了構(gòu)成空船重量以上介紹了構(gòu)成空船重量LW的三大部分重量的三大部分重量Wh、 Wf和和Wm的估算方法。歸結(jié)起來，的估算方法。歸結(jié)起來，Wh占占LW的比例最大，的比例最大， 規(guī)律性較強，規(guī)律性較強，wm則比較容易估算準確，如果手頭上備則比較容易估算準確，如果手頭上備 有相近母型船的詳細重量資料，則有相近母型船的詳細重量資料，則Wh和和Wm可以估算得可以估算得 比