船舶排水量的確定

1、船舶排水量的確定船在某一裝載情況下的總重量就是此時的排水量，它由各部分重量組成。通常咋設(shè)計中將排水量分成空船重量和載重量兩部分，即式中：LW空船重量（t），民船設(shè)計中通常將其分為船體鋼料重量、舾裝重量和機(jī)電設(shè)備重量三大部分，即；DW載重量（t），包括貨物、旅客、船員、行李、油水（燃油、滑油、淡水等）、食品、備品、供應(yīng)品以及壓載水等的重量。 1 空船重量的估算一般將空船重量LW分成船體鋼料重量WH、舾裝重量WO和機(jī)電設(shè)備重量WM三大部分，下面分別對各部分重量進(jìn)行估算。(1)船體鋼料重量的估算在初步擬定了新船的主尺度，并對船的布置特征有了初步設(shè)想，而其他設(shè)計尚未開展的情況下，可以根據(jù)母型船的重量資

2、料用粗略的方法估算鋼料重量值。下面采用平方模數(shù)法估算平方模數(shù)法平方模數(shù)法是假定比例于主船體機(jī)構(gòu)的面積，主要著眼于結(jié)構(gòu)材料的數(shù)量，其面積一般僅用L、B、D的某種組合來表示。平方模數(shù)法的一般表達(dá)式為式中：a和b系數(shù)，根據(jù)船型特征決定，如雙層連續(xù)甲板船，a取為2，船側(cè)衛(wèi)雙殼體時建議b取為2；系數(shù)，取自母型船，即，其中下標(biāo)“O”表示為母型船。計算得t(2)舾裝重量的估算Wo的統(tǒng)計估算公式可以在相關(guān)文獻(xiàn)中找到，由于舾裝重量的離散性較大，因此統(tǒng)計公式的估算結(jié)果很可能有較大的差異。下面根據(jù)文獻(xiàn)資料可以得到Wo的統(tǒng)計公式：多用途船(3)機(jī)電設(shè)備重量的估算機(jī)電設(shè)備主要包括主機(jī)、輔機(jī)、軸系、動力管系、電氣設(shè)備等項(xiàng)

3、。機(jī)電設(shè)備重量WM的估算方法也可以分為粗略的估算方法和較詳細(xì)的估算方法。這里采用粗略的估算方法，即按照主機(jī)功率估算WM。根據(jù)統(tǒng)計，機(jī)電設(shè)備的重量可以近似地按主機(jī)功率的平方根的關(guān)系進(jìn)行換算。對于主機(jī)為柴油機(jī)的機(jī)電設(shè)備重量WM可用下式初估：式中：PD主機(jī)功率MCR（KW）CM系數(shù)，可用母型船資料換算，缺乏母型船資料時，CM可按以下范圍取值：對于中速主機(jī)，CM=5-6；對于低速主機(jī)，MCR在10000KW以上時，CM=7-8，MCR在10000KW以下時CM=8-9.(4)排水量裕度一般而言，在初步設(shè)計階段，排水量裕度可取空船重量LW的4%-6%,或者對船體鋼料重量WH取3%-5%，對舾裝重量Wo和

4、機(jī)電設(shè)備重量WM各取8%-10%.WH取3%，Wo取8%，WM取8% 1 載貨量的估算在載重量包括了貨物、旅客、船員、行李、油水（燃油、滑油、淡水等）、食品、備品、供應(yīng)品以及壓載水等的重量。DW已知，本船為76000t，估算出除載貨量以外的各部分重量以后，有。（1）人員及行李人員重量是指旅客和船員的重量。在我國船舶設(shè)計中人員的重量通常按每人平均65kg計算，人員所攜帶的行李根據(jù)航程和航線及不同人員的具體情況而定，一般，每人行李的重量約為： （2）食品及淡水根據(jù)人數(shù)、自持力天數(shù)及有關(guān)定量標(biāo)準(zhǔn)按下式計算： 式中： (d) R續(xù)航力（n mile）；服務(wù)航速（kn）。其中：食品定量通常按每人每天 5

5、4.5kg計算。淡水（包括飲用水和洗滌用水）的定量標(biāo)準(zhǔn)與航程、航線的氣候條件（客船還考慮其等級標(biāo)準(zhǔn)）等因素有關(guān)。通常海船取每人每天100200kg。遠(yuǎn)程航行船如人身備有制淡裝置，其淡水儲存量也可相應(yīng)減少。（3）燃油、滑油及爐水的重量燃油對于一般運(yùn)輸貨船，粗估時可按下式近似計算：、 式中：一切燃油裝置耗油率，可近似取主機(jī)耗油率的1.151.20，主機(jī)常用額定功率（kW）；t航行時間（h），k考慮風(fēng)浪影響的系數(shù)，一般可取1.11.2 。潤滑油重量估算中潤滑油的儲量按下式進(jìn)行： 式中：對一般柴油機(jī)，主機(jī)功率大航程遠(yuǎn)的船取小值。爐水爐水是指鍋爐用水，其儲備量僅需考慮蒸汽的漏失量。（4）備品、供應(yīng)品重量

6、備品是指船上備用的零部件、設(shè)備與裝置，包括錨、燈具、損管器材、油漆等。供應(yīng)品是指零星物品，如生活用品、炊具、辦公用品、醫(yī)療器械等。國外有時將這部分放在空船重量內(nèi)，我國一般將其放在載重量內(nèi)，通常取為（0.5%1%）LW。 3 排水量的初步估算在已知載重量的情況下，排水量的第一次近似通?？蓱?yīng)用載重量系數(shù)的方法初步確定，即式中：載重量系數(shù)的估算：根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料給出散貨船的統(tǒng)計公式：該式適用于DW=10000-100000t 4 船舶主尺度的修正根據(jù)重力與浮力的平衡方法來修正之前初步擬定的主尺度，以使船舶重力與浮力達(dá)到平衡。所采用的計算公式及過程如下：則的增量整理歸并后有式中N即為諾曼系數(shù)在民船設(shè)計

7、中，對各重量項(xiàng)與排水量之間的冪次關(guān)系可以作如下假定，大致符合實(shí)際情況：船體鋼料重量正比于排水量的一次方；舾裝重量，其中3/5正比于，1/5正比于，1/5與排水量無關(guān)，即正比于機(jī)電設(shè)備重量，其中3/5正比于，2/5與排水量無關(guān)因此有： 3 主機(jī)選型新船的快速性估算在不同的階段可以采用不同的方法，在本階段，即方案構(gòu)思階段一般采用簡便、粗略的方法。這里，使用海軍系數(shù)法對本船快速性進(jìn)行估算，并推出主機(jī)功率值，由此選定主機(jī)。海軍系數(shù)：式中：排水量（t）V航速（kn）P主機(jī)功率（KW） 4 航速校核:有效功率的估算，采用蘭普法進(jìn)行，計算結(jié)果及步驟列于下表。船中剖面系數(shù)，浮心位置取為船中前2%處。再用螺旋槳

8、設(shè)計的通常方法，利用MAU圖譜估算出本船在航速為15節(jié)左右時推進(jìn)系統(tǒng)的總推進(jìn)系數(shù)約為0.61左右，考慮適當(dāng)裕度，取為0.608，則主機(jī)發(fā)出功率為11880KW，折算成推進(jìn)功率為表2-3 有效功率計算序號項(xiàng)目數(shù)值1v/kn2/（m/s）345Ld/B678910111213141516171819 5 重心估算船舶重心G的X軸坐標(biāo)用表示，重心的Y軸坐標(biāo)用表示，因通常船的左右舷重量分布是對稱的,故一般，重心的軸坐標(biāo)（即重心在基線以上的高度）習(xí)慣上用KG表示。由于缺乏母型船更詳細(xì)的重量重心資料，現(xiàn)階段采用粗略的方法估算船舶重心的垂向高度。采用公式如下：其中：D型深系數(shù)，取自母型船，值得一般數(shù)值范圍如

9、下表2-4:表2-4 取值范圍船型狀態(tài)空船滿載最小干舷船0.620.680.620.65富裕干舷船0.580.680.600.65客船0.650.80拖船0.700.850.700.80拖網(wǎng)漁船0.750.830.700.78油船0.600.660.550.59 6 穩(wěn)性校核穩(wěn)性校核包括初穩(wěn)性校核和大傾角穩(wěn)性校核。初穩(wěn)性高度的估算按初穩(wěn)性方程式進(jìn)行。式中所核算狀態(tài)下的初穩(wěn)性高度相應(yīng)吃水下的浮心高度相應(yīng)吃水下的橫穩(wěn)心半徑所核算狀態(tài)下的重心高度自由頁面對初穩(wěn)性高度的修正值，一般可直接取自母型船或按實(shí)際情況估算浮心垂向高度和穩(wěn)心半徑可用近似公式估算，薛安國公式:的近似取值采用薛安國公式因此，求得，

10、我國船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則（國內(nèi)，2004）對客船、貨船、油船的最低初穩(wěn)性高度規(guī)定其，本船符合相關(guān)要求。 7 橫搖周期的估算橫搖周期隨增大而減小，橫搖周期短，搖幅大，會影響船舶安全作業(yè)，因此，設(shè)計中總是在保證初穩(wěn)性高度下限的同時力求船舶的橫搖和緩。近似計算式式中：C系數(shù)，對于貨船一般為0.730.81（滿載狀態(tài)取較大值）我國完整穩(wěn)性規(guī)則（非國際航行船舶）中，橫搖周期按照下式估算：式中：f時的修正系數(shù)，在法規(guī)的規(guī)定中f以表列數(shù)據(jù)給出，近似關(guān)系為,時，f取1.0未計及自由液面修正的初穩(wěn)性高。本船 8 艙容校核假定以下數(shù)值：梁拱中剖面系數(shù)棱形系數(shù)平均舷弧： 8.1 上甲板以下的總型容積計算式中：

11、上甲板以下總型容積；吃水為型深時的方形系數(shù)。 8.2 各種用途艙室容積計算（1）上甲板以下貨艙所需型容積貨艙所需的容積與要求的載貨量、貨物的種類和包裝方式以及裝載形式等有關(guān)，按下式計算:式中：貨艙所需的型容積（）載貨量（t）貨物的積載因素（）容積折扣系數(shù)表2-5 部分貨物的積載因素貨物種類型式/（）休止角/（°）備注 煤散1.171.3430°45°隨產(chǎn)地及含水量而異1.391.48煤粉小麥散1.221.3435°37°標(biāo)準(zhǔn)值1.34袋1.341.45標(biāo)準(zhǔn)值1.49大豆散1.171.45袋1.341.64標(biāo)準(zhǔn)值1.43考慮虧艙，一般艙容的虧損量

12、大致如下表2-6。表2-6 艙容的虧損量一般包裝的雜貨10%20%散裝貨2%10%木材5%50%表2-7 艙室結(jié)構(gòu)折扣系數(shù)液艙雙層底艙0.970.98貨艙端部貨艙0.980.99首尖艙0.9750.985中部貨艙0.990.995尾尖艙0.960.97甲板尖艙0.9850.99深艙0.9850.99冷藏艙0.70.8對于裝載燃油、滑油、成品油等油料的液艙，由于油料受熱會膨脹，不能裝載，因此這類艙最大裝載容積為凈容積的97%98%。包裝容積通常取凈容積的90%93%（2）機(jī)艙容積機(jī)艙所需容積實(shí)際上由機(jī)電設(shè)備布置地位所需的機(jī)艙長度和機(jī)艙位置所決定，已知機(jī)艙所需長度和位置時可按下式估算機(jī)艙容積：式中

13、：機(jī)艙段體積豐滿度系數(shù)，豐滿船機(jī)艙在中部的可近似取1.0，中尾機(jī)和尾機(jī)型可參照母型船資料選取機(jī)艙雙層底高度，一般中等大小的船為1.21.5m，小型船舶0.91.2m,也可以參考母型船選取。（3）壓載水艙容積船舶在營運(yùn)中，有不少情況是無貨航行，為了保證船舶空放航行時所需的適航性能，通常需要壓載。設(shè)計初期，壓載水量可按照下式估算:式中 系數(shù)，一般取0.2-0.5,可取自相近母型船。壓載水艙型容積可按下式計算：對于海船，通常用海水作壓載水，其密度為1.025，而型容積利用系數(shù)k為0.975，與k相乘接近于1，故有：（4）油水艙容積船上油水艙包括燃油艙、淡水艙、滑油艙，污油水艙等，這些艙所需容積可按儲

14、存量來計算：式中：油水等儲存量（t）油水的密度，一把重油取0.890.9，輕油（柴油）取0.840.86，淡水取1.0容積折扣系數(shù)，對于水艙可取結(jié)構(gòu)折扣系數(shù)，對油艙再考慮膨脹系數(shù)0.970.98，重油艙內(nèi)因需設(shè)置加熱管系，故還要占去3%左右的容艙，實(shí)船設(shè)計中該系數(shù)的取值還應(yīng)注意與輪機(jī)部分的設(shè)計相互協(xié)調(diào)。淡水：淡水儲備淡水艙艙容燃油燃油儲備其中20%為輕柴油，重度為0.84，其余為重柴油，重度為0.91。燃油艙艙容?；突蛢浠团撆撊蒎仩t水鍋爐水儲備鍋爐水艙艙容綜上油水艙容積 8.3 校核現(xiàn)階段，本船容積校核采用較為粗略的全船容積校核方法來對艙容進(jìn)行校核：,參 考 文 獻(xiàn)1劉寅東船舶設(shè)計原理

15、M北京：國防工業(yè)出版社，2010.82王運(yùn)龍，紀(jì)卓尚林焰散貨船現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢J船舶工程，2006年第1期3林焰，陳明，王云龍，王世連船舶設(shè)計原理（第三版）M大連：大連理工大學(xué)出版社，2011.84林肇富70000噸級散貨船設(shè)計建造的改進(jìn)與展望J 滬東技術(shù)情報，1996年 第1期5中國船舶工業(yè)總公司船舶設(shè)計實(shí)用手冊（總體分冊）M北京：國防工業(yè)出版社，19986中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第708研究所船舶規(guī)則規(guī)范參考M北京：國防工業(yè)出版社，201 87劉頌軍75000噸巴拿馬型散貨船總體設(shè)計D哈爾濱工程大學(xué)工程碩士論文，20088朱美琪，潘偉文，李樹范運(yùn)輸船舶設(shè)計特點(diǎn)M大連市：大連海運(yùn)學(xué)院出版社，199 12 9中國船級社鋼質(zhì)海船入級規(guī)范S北京：人民交通出版社，2012致 謝本次76000DWT散貨船的設(shè)計，使我對于船舶的設(shè)計流程與理念有了全面的了解。在設(shè)計過程中，我回顧了大學(xué)四年的主要課程，通過溫習(xí)掌握了學(xué)習(xí)過的知識，同時也為解決各種問題學(xué)習(xí)了新的內(nèi)容，彌補(bǔ)了我在專業(yè)知識上的不足。本