船舶重量與載重線計算PPT課件

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 第一節(jié)概述 平衡條件 重力等于浮力 重力與浮力的作用線在同一垂線上 浮性方程 式中 水的密度 海水為1 025 淡水為1k 附體系數 通常為1 002 1 006 大船取小值 小船取大值 方形系數 典型排水量 民用船舶 空載排水量 LW系指空船重量 動車用油水 滿載排水量 LW DW系指設計滿載出港狀態(tài) 壓載排水量系指無貨加壓載狀態(tài) 軍用艦艇 空載排水量系指空船自重 標準排水量系指濕重 即空船重量 管系中油水 正常排水量系指油水一半時的排水量 滿載排水量 最大排水量 四種典型載況 滿載出港 設計排水量狀態(tài) 滿載到港 這時船上的油水等消耗品重量規(guī)定為設計狀態(tài)儲備量的10 壓載出港 船上不裝載貨物 但有所需的壓載水 油水儲備量為設計狀態(tài)之值 壓載到港 船上不裝載貨物 但有所需的壓載水 油水儲備量為總儲備量的10 船舶重量與重心 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 船舶的重心位置關系到船的浮態(tài)和穩(wěn)性 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 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 第二節(jié)空船重量的分析與估算 空船重量的分析 估算空船重量的重要性 空船重量的分類 空船重量的估算 載重量系數法 分項估算法 船體鋼料的分析與估算 舾裝重量的估算 機電設備重量的估算 固定壓載與排水量裕度 一 空船重量的分析 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濟性能 空船重量的分類 各類船舶LW占滿載排水量的比重 空船重量的構成 船體鋼料和舾裝重量占LW的比重 各類船舶空船重量與滿載排水量之比 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 船體鋼料重量及舾裝重量與空船重量之比 空船重量的估算 在設計初期 空船重量可采用以下方法 載重量系數法式中 載重量系數 可按表或統計公式計算 百分數法式中 系數 可參照母型船選取 或按表選 分項估算法 船體鋼料重量的估算 舾裝重量的估算 機電設備重量的估算 固定壓載與排水量裕度 載重量系數統計公式 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 船體鋼料的分析與估算 影響船體鋼料重量的主要因素 主尺度及方形系數 布置特征 使用要求 其他因素船體鋼料重量的估算 粗估法 統計分析法 較精確估算法 精確計算法 鋼料重量的影響因素 主尺度及方形系數 船長 從構件數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量的增加 但從總縱強度來看 D大 船體梁的剖面模數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量 但對局部強度有一定的影響 方形系數 方形系數對船體構件的數量和尺寸影響甚微 但根據規(guī)范 對船體梁的剖面模數有影響 鋼料重量的影響因素 主尺度及方形系數 船舶主尺度及系數對船體鋼料的影響可用以下指數形式來表示 式中 稱為主尺度對船體鋼料重量的影響系數 且大體有 和 其中 1 在1 1 1 9之間 其他均小于1 船體鋼料重量指數形式的回歸系數 鋼料重量的影響因素 布置特征 甲板層數 取決于使用要求和布置特點艙壁數量 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 百分數法平方模數法立方模數法指數法 Wc為常數 以上 為鋼料系數 可按母型船選取 a b 系數 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 各種方法的適用情況 平方模數法 適用于新船與母型船船長相似 且船體結構特征相似的情況 立方模數法 適用于比較大的豐滿型船舶 指數法 這種方法從理論上講更符合主尺度與Wh之間的關系 鋼料重量估算 統計分析法 對于一些常規(guī)船舶 如常規(guī)的散貨船 油船 多用途船 集裝箱船等 已經有大量的實船資料 將與新船同一類型 包括噸位相似 的型船重量資料進行統計分析 其結果可用于新船重量的估算 即選擇某種適用的表達船舶主尺度 或尺度比 與船體鋼料重量關系的基本函數關系 以型船重量資料作為樣本 用數學回歸方法求取公式中的有關系數 從而得到重量估算的回歸公式 這種回歸公式特別適用于新船主尺度論證中對不同尺度方案的重量估算 鋼料重量估算 統計分析法 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 這里的船長通常取垂線間長 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 8k 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 就可以根據該階段的圖紙進行逐項計算 該方法計算工作量大 舾裝重量的分析與估算 影響舾裝重量的因素舾裝分內舾裝 艙室內裝 和外舾裝 甲板設備 該部分的重量特點是 項目繁多 且各自獨立 規(guī)律性差 特別是有些舾裝件的型號 規(guī)格 技術參數變化和更新很快 增加了重量估算的難度 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 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 舾裝重量的估算 百分數法 相對于排水量 平方模數法 較適用于貨船 立方模數法統計公式法油船 多用途貨船 大型散貨船 較詳細的估算法 根據總布置圖分系統來估算 機電設備重量的分析與估算 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 也有的包括船體管系 電氣設備等 機電設備重量的估算粗估法較詳細估算法 分項估算 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目 機電設備重量的估算 粗估法a 根據主機功率 式中 主機功率 kw 系數 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 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 水泥塊或礦渣快等 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 區(qū)別于航行時用的壓載水 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) 通常 固定壓載只是在某些特定的船舶 拖船 渡船 海洋調查船 客船 上加載對貨運船舶 設計時加固定壓載是不允許的 排水量裕度 加在空船重量中 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 裕度大小 在初步設計階段 可取空船重量的4 6 或對鋼料取3 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 貨物 人員及行李 食品及淡水 燃油 潤滑油及爐水 備品及供應品 四 壓載水 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 人員及行李 食品及淡水 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 食品及淡水總儲備量 自持力 天 人數 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 天人數包括船員和旅客 燃油 潤滑油及爐水 燃油燃油儲備量根據主機功率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 取為1 1 1 2 滑油滑油量可取燃油量的一個百分數 即 式中 對于柴油機為2 5 主機功率大 航程遠的船取小值 燃油 潤滑油及爐水 爐水爐水是指鍋爐用水 其儲備量僅需考慮蒸汽的漏失量 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 蒸汽漏失率 輔鍋爐取為0 05 0 06對于小型船舶 因爐水所需量較小 在淡水儲備量中考慮適當裕度后 可不計爐水的重量 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 辦公用品醫(yī)療器材等 國外有時將這部分放在空船重量中 我國一般將其放在載重量內 備品和供應品一般取 0 5 1 LW 排水量的初步估算 排水量 空船重量 載重量排水量的初步估算重力與浮力的平衡方法 排水量的初步估算 排水量的第一次近似通?？蓱幂d重量系數的方法初步確定 DW 載重量系數適用范圍 適用于載重量較大的船舶 如散貨船 油船 多用途船等運輸貨物 對于客船 車客渡船 拖船 科學考察船等 由于載重量占排水量的比例較小 誤差較大 變化規(guī)律 對于同類型的運輸船舶 隨著載重量的增大 也隨之增大 估算 多用途貨船散貨船油船 重力于浮力的平衡方法 根據浮性方程式如果已知粗估所得的新船排水量 又根據各種因素初步選取了L B D d后 就可根據這些初選的主尺度要素估算出空船的重量LW 并按前面所述的方法計算出載重量DW 或由任務書給定 經過上述步驟估算所得的重力 LW DW 與由主尺度決定的浮力一般不會相等 需要調整 一般調整主尺度 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 重心高度 空船重心高度 載重量重心高度 新船重心高度裕度 重心縱向位置 空船重心縱向位置 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 粗估法 通常假定空船重心高度比例于型深 即 或 分項估算法 分項可以分成 三項或更細 或 重心高度的估算 或也可以再分成主船體和上層建筑兩項計算 干貨船 油船 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 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 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3 5 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 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 儲備量取在1 2Zg處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 初估時 空船重心縱向位置可按母型船比例于船長 即 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 海船法規(guī)的相關內容 概述 1 法定檢驗為保證船舶和海上人命 財產的安全 防止水域環(huán)境污染以及保障起重設備安全作業(yè)等 按照 船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則 簡稱 法規(guī) 和政府的法令 條例 對船舶進行所規(guī)定的各項檢查和檢驗 以及在檢查和檢驗滿意后簽發(fā)和簽署相應的法定證書 法定檢驗必須是強制的 海船法規(guī)的相關內容 概述 2 入級檢驗按照船級社規(guī)定的船舶入級和建造規(guī)范 簡稱 規(guī)范 來檢驗船舶是否符合規(guī)定 若符合就授予相應的入級標志 并載入該船級社的船舶錄 由船級社執(zhí)行 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 船舶最大裝載吃水決定了干舷的大小 CCS法規(guī)基本內容 干舷計算的步驟和方法 載重線標志 載重線與甲板線 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 甲板邊板厚度船舶具有足夠的干舷一方面可以保證有一定的儲備浮力 另一方面可以減少甲板上浪 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 CCS法規(guī) 非國際航行 的基本內容 基本干舷的確定 方形系數 上層建筑和舷弧對干舷的修正 最小船首高度 最小干舷的計算 基本干舷的確定 基本干舷 K 系數 分A B船型及船長選取 計算型深 型深加板厚A型船舶 為載運散裝液體貨物而設計的一種船舶 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 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 方形系數 上層建筑 舷弧對干舷的修正 最小船首高度 最小船首高度 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 40T 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 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 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 該線勘劃于船中的左右舷 其上邊緣一般應經過干舷甲板的上表面向外延伸與船殼板外表面的交點 載重線標志 系由一圓環(huán)和一水平線相交組成 其圓環(huán)的中心在船中處 水平線上邊緣通過圓環(huán)中心 圓環(huán)中心至甲板線上緣的垂直距離為夏季干舷 載重線標志 載重線與甲板線 載重線 系船舶按其航區(qū)和季節(jié)而定的載重水線 分別以水平線段表示 勘劃在圓環(huán)前方 各載重線均以線段上邊緣為準 標X的線段表示