第二章 船舶重量与载重线.ppt
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1、第二章 船舶重量重心与载重线,第一节 概述 第二节 空船重量的分析与估算 第三节 载重量的估算 第四节 重心的估算 第五节 载重线,2.1 概述,平衡条件: 重力等于浮力; 重力与浮力的作用线在同一垂线上 浮性方程: 式中:水的密度,海水为1.025、淡水为1 k附体系数,通常为1.0021.006(大船取 小值、小船取大值) 方形系数, 典型排水量,民用船舶 空载排水量:LW 系指空船重量+动车用油水 满载排水量: =LW+DW 系指设计满载出港状态 压载排水量 系指无货加压载状态,军用舰艇 空载排水量 系指空船自重 标准排水量 系指湿重,即空船重量+管系中油水 正常排水量 系指油水一半时的
2、排水量 满载排水量 最大排水量,船舶重量与重心,船舶重量()可分为空船重量(LW船舶的一项重要指标)和载重量(DW反映船舶的装载能力) 即:=LW+DW 式中:LW包括船体钢料重量、舾装重量和机电设备重量 DW包括货物、人员、油水、备品等 船舶的重心位置关系到船的浮态和稳性 在船舶的各个设计阶段,重量与重心的估算或计算都是一项必不可少的工作,并随着设计阶段的深入,逐步近似,由粗到精。 减少估算误差的必要性,减少估算误差的必要性,船舶重量估算误差过大,势必造成: 一是当重力大于浮力时,实际吃水将超过设计吃水,船舶有可能不能在预订航区中航行,干舷和储备浮力减小,甲板易上浪,抗沉性和结构强度也可能不
3、满足要求; 二是当重力小于浮力时,尾吃水可能不足而影响螺旋桨推进效率,海船耐波性变差,改变预定的稳性和横摇性能。,2.2 空船重量的分析与估算,空船重量的分析 估算空船重量的重要性 空船重量的分类 空船重量的估算 载重量系数法 分项估算法 船体钢料的分析与估算 舾装重量的估算 机电设备重量的估算 固定压载与排水量裕度,(一) 空船重量的分析,估算LW的重要性 浮性方程: LW决定造价 DW反映了船的装载能力 LW直接影响到船舶的技术性能和经济性能,空船重量的分类,各类船舶LW占满载排水量的比重 空船重量的构成 船体钢料和舾装重量占LW的比重,各类船舶空船重量与满载排水量之比,空船重量的构成,-
4、船体钢料重量 -舾装重量 -机电设备重量,空船重量船体钢料重量的构成,壳板 甲板及平台 舱壁及首尾封板 船底骨架 舷侧骨架 甲板骨架 货舱结构 首尾柱及轴包套 机座及座架 上层建筑钢料 支柱及桁架等 焊料,空船重量舾装重量的构成,船体木作 船舶属具 船舶设备及装置 舾装木作 生活设施及用品 水泥及磁砖 油漆及敷料 船舶管系 通风及冷藏等,空船重量机电设备重量的构成,主、辅机械设备 轴系 动力管系 机炉舱设备 船舶电气 船舶操纵及遥控设备,船体钢料重量及舾装重量与空船重量之比, 空船重量的估算,在设计初期,空船重量可采用以下方法: 载重量系数法 式中: -载重量系数,可按表或统计公式计算 百分数
5、法 式中: -系数,可参照母型船选取(或按表选) 分项估算法 船体钢料重量的估算 舾装重量的估算 机电设备重量的估算 固定压载与排水量裕度,载重量系数统计公式,适用于DW=0.56万吨级散货船 适用于DW=0.52.5万吨级多用途货船 适用于DW=110万吨级油船及矿砂船,船体钢料的分析与估算,影响船体钢料重量的主要因素 主尺度及方形系数 布置特征 使用要求 其他因素 船体钢料重量的估算 粗估法 统计分析法 较精确估算法 精确计算法,钢料重量的影响因素主尺度及方形系数,船长:从构件数量和强度条件两个方面来分析,船长对空船重量的影响最大。从构件数量和几何尺寸看,船上大部分构件都与L有关;从强度条
6、件看,L越长,船在水中所受的纵总弯矩越大,要求船体构件尺寸大。 船宽:B对纵向构件影响不大,但对横向构件的强度影响较大。从构件数量看,B主要与船底、甲板、舱壁等有关。 型深:一般来说,D的增加会引起构件数量的增加。但从总纵强度来看,D大,船体梁的剖面模数W也大,对强度有利。对于大船,增加型深,增加D后对W的贡献相当程度上抵消了构件数量的增加,其总的钢料增加甚微或不增加;对于小船,会造成钢料增加。 吃水:吃水的变化不影响构件的数量,但对局部强度有一定的影响。 方形系数:方形系数对船体构件的数量和尺寸影响甚微,但根据规范,对船体梁的剖面模数有影响。,钢料重量的影响因素主尺度及方形系数,船舶主尺度及
7、系数对船体钢料的影响可用以下指数形式来表示: 式中:、称为主尺度对船体钢料重量的影响系数,且大体有 和、 ,其中 1(在1.11.9之间),其他均小于1。,船体钢料重量指数形式的回归系数,钢料重量的影响因素布置特征,甲板层数:取决于使用要求和布置特点 舱壁数量:分舱及破舱稳性、结构强度 上层建筑和甲板室:长、宽、高、层数 布置决定的结构形式 :单舷/双舷、单底/双底,钢料重量的影响因素使用要求,使用年限:考虑钢板的腐蚀量 航行区域及船级:冰区加强,不同船级社的要求 局部加强的附加量:散货船内底板的加厚等,钢料重量的影响因素其他因素,结构材料:普通钢/高强度钢,铝合金等 船体的特殊形状:球首球尾
8、的采用、单桨/双桨(双尾、双尾 鳍、常规双桨尾) 建造加工因素:对小船尤为突出(焊接、避免校平),钢料重量估算粗估法,百分数法 平方模数法 立方模数法 指数法 (Wc为常数) 以上: -为钢料系数,可按母型船选取; a、b -系数,双层连续甲板a=2;双壳时b=2; -相当型深; S -舷弧升高部分面积; 、 -各上层建筑(甲板室)的长度和高度,钢料重量估算统计分析法,对于一些常规的船型,可采用回归分析的方法,得出回归公式(要注意其的适用范围): 散货船(15万吨): 干货船: 油船(310万吨): l为最大舱长,l/L=0.07-0.2 b为中舱宽,b/B=0.48-0.8 k=0.261-
9、0.273(双底) k=0.276-0.345(双底双壳) 集装箱船(LW=7000-20000吨):,钢料重量估算较精确的估算法,修差法(加减法):根据设计船与母型船主尺度差别进行修正得出新船的钢料重。 每米船长重量法: a.根据横剖面图以单元长度(横骨架式为一个肋距、纵骨架式为强横框架距离)来计算全船性构件重量,分别得出设计船和母型船的每米船长重量,再加以换算。对于局部重量应逐项加以修正。 b.在缺乏母型船资料时,计算出新船每米重量以后,可近似估算全船性结构钢料重: (丰满型船) (瘦长型船) 分项换算法:如母型船有详细的分项资料,就可以将船体构件分成组,再逐项进行换算。,钢料重量估算精确
10、的计算法,当设计进行到某一阶段时,就可以根据该阶段的图纸进行逐项计算。 该方法计算工作量大。,舾装重量的分析与估算,影响舾装重量的因素 舾装分内舾装和外舾装。该部分的重量特点是:项目繁多,且各自独立,规律性差。 舾装重量的估算 从舾装重量占整个空船重量比例来看,大型干货船和油船相对较小,但小船,特别是客船所占比例较大。,影响舾装重量的因素,与船的排水量和主尺度有关的重量:锚泊设备、系泊设备、舵设备、消防设备、船舶管系、油漆等。 与生活设施的标准、人员数量有关的重量:舱室木作、家具、卫生设备、救生设备等。 与船的使用特点有关的重量:货船的起货设备及舱口盖;拖船的拖带设备;渔船的捕捞及加工设备等。
11、 特殊要求的重量:如减摇装置、侧推装置等。,舾装重量的估算,百分数法(相对于排水量) 平方模数法(较适用于货船) 立方模数法 统计公式法 油船: 多用途货船: 大型散货船: 较详细的估算法(根据总布置图分系统来估算),机电设备重量的分析与估算,影响机电设备重量的因素 机电设备重量包括主机、辅机、轴系、动力管系、电气设备等。 机电设备重量的估算 粗估法 较详细估算法,影响机电设备重量的因素,主辅机的类型及技术特征:转速的高低,有无增压装置,结构特点等。 船型及所载货物类型:如客船和冷藏船将赠加发电装置和制冷装置;油船需设加热及蒸气洗舱用的锅炉装置等。 机舱位置及螺旋桨数目,机电设备重量的估算,粗
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