船舶设计原理2-1重量与重心

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1、课题二、船舶重量与重心§2—1概述船舶设计的基本要求之一是使船舶按预定状态浮在水面上，据《船舶静力学》知识，即要求船舶重量与浮力平衡，重心与浮心在同一铅垂线上；基本要求之二是使设计船满足预定的载重量，而船舶载重量通常是排水量与其自重的差值；基本要求之三是使设计船满足任务书规定的各项航行性能指标，而船舶排水量则往往是船舶性能估算或计算的一个重要基础。因此，船舶重量与重心计算是船舶设计中一项首要的基础工作，实船设计往往从重量估算开始。一、重量方程式与浮性方程式船舶在某种装载情况下的总重量，称为重量排水量△，它是船舶各部分重量

2、Wi之和(单位为t)，即有重量方程式式中，LW——空船重量(t)；Wh——船体钢料重量(t)；Wf——木作舾装重量(t)；wm——机电设备重量(t)DW——载重量(t)，包括货物、船员及其行李、旅客及其行李、燃油、滑油及炉水、食品、淡水，备品及供应品等重量。同时，船舶所受浮力，等于船体所排开水的重量△，故有浮力方程式式中，——水的密度(t／m)，海水密度为1．025t／m3；淡水密度为1．0t／m3；——该装载情况下的型排水体积(m)；k——附体体积系数，通常为1．004～1．01，因为为型排水体积，不包括外板厚度及附体

3、(如舵、螺旋桨、轴支架，舭龙骨等)在内，k值为考虑这些因素而定的系数。在上述统计数值中，通常对小船取大值，大船取小值；L、B、T、Cb-----船长、型宽、吃水及方形系数(L，本书指垂线间长，即Lbp)。根据浮力和重量相等，可得浮性方程式FGW二、民船典型载况船舶在营运及航行过程中，其载重量(如货物、旅客及行李、油、水)是变化的。随着载重量的变化，船的排水量及其浮心和重心的位置也不同，因而船的各种技术性能也就不同。为了掌握船舶在营运过程中的技术状况，须取若干种典型载况加以研究。民船通用的典型载况是空载和满载，相应的典

4、型排水量为空船排水量和满载排水量。1、空船排水量空船排水量系指新船竣工交船时的排水量，即空船排水量LW。此时，动力装置管系中有可供主机动车的油和水，这部分油水重量包含在机电设备重量内，相应的机电设备重量称为湿重，但不包括航行所需要的燃油、滑油和炉水储备及其他载重。2。满载排水量船舶装载了预定的全部载重量的载况称为满载，相应的排水量即为满载排水量。如重量估算准确，则满载时船舶吃水等于设计吃水，因此，满载排水量也称为设计排水量。民船通常以满载载况作为设计状态，它是决定船舶主要要素的基础。对于货船，设计中通常取四种典型载况，即

5、满载出港——设计状态，满载到港——这时的油水等重量，规定为设计状态时油水储备量的10％(不包括滑油)；空载出港——船上不载运旅客与货物。但油水储备量为设计状态的100％。空载到港——船上不装载旅客与货物，而油水等为其总储备量的10％。对于客货船，除上述载况外，通常还要核算满客无货出、到港载况，有时还要加算航行中途载况。在船舶稳性规范中，对各类民船的典型载况都作了具体规定。三、重量重心估算的重要性船舶重量重心估算准确与否将直接影响设计船的航行性能与经济性，因而必须仔细地进行估算，力求提高估算精度．在设计过程中，如果将船舶重

6、量计算得过轻，则完工船的实际重量值将大于计算值，即重力大于浮力，实际吃水将超过设计吃水。此时可能出现以下情况：①新船不能在预定的航线上航行，或必须减载航行，这是因为，对于沿海和内河船舶，往往是航道水深限制了船舶吃水；对于远洋船舶，则是停靠港的泊位水深限制了船舶吃水。②船舶干舷减小，储备浮力减少，船舶大角稳性与抗沉性难以满足，甲板容易上浪，船舶结构强度也可能不满足要求．反之，如果将船舶重量计算得过重，则船舶尺度选择势必偏大，船舶建造所需的原材料与工时消耗增加，显然，船舶经济性降低；同时，由于实际吃水小于设计吃水，螺旋桨可能

7、露出水面而影响推进效率，海上航行时船舶耐波性也可能变差。类似地，如果船舶重心纵向位置Xg计算误差过大，则实船将出现较大纵倾，影响船舶的浮态、快速性与耐波性；船舶重心高zg误差过大，则实船初稳性高将产生较大的减少或增加，从而影响船舶稳性与横摇性能；同时，重心xg、zg计算误差过大，都可能影响船舶的使用效能。所以以上的分析充分说明了重量重心估算的重要性四、重量重心计算的特点与方法重量重心计算特点有二：一、是贯穿于整个设计过程的始终；所谓贯穿始终，就是在设计的各个阶段，如初步设计、技术设计、施工设计，完工计算等各个阶段都须进行

8、重量估算或计算。二、是逐步近似。随着设计阶段的不断深入，重量计算也由粗到细，由最初阶段参考母型或统计资料的粗略估算到最后按设计船的施工图纸及施工文件分项精确计填，是个逐渐深化、逐渐准确、多次循环螺旋式上升的过程。在不同设计阶段，重量重心计算的方法是不一样的。在技术设计，施工设计及完工计算时，船舶的主要图纸均已具备，船