船舶设计原理2-2重量与重心
船舶设计原理_02_船舶重量重心_0208_重力与浮力的平衡方法
112.8重力与浮力的平衡方法第二章船舶重量重心2.8 重力与浮力的平衡方法LW()DW()()+=∆x x x 一、问题的提出船舶在静水中的平衡条件要求然而，根据初选主尺度要素估算出来的船舶排水量和船舶重量，一般是不会相等的，即浮力和重力不平衡。
因此，需要通过调整来实现平衡。
[]TB WP L B D dC C C =x 式中，船舶表征向量2.8 重力与浮力的平衡方法一、问题的提出一般而言，假设重量的估算是正确的。
因为，即使重量的估算存在误差，但至少目前没有依据随意地修改重量估算的结果。
因此，我们可以通过调整主尺度来调整浮力，逐步实现重力和浮力的平衡。
那么，应该调整多少浮力是合适的，这是需要考虑的一个问题。
例如（1）DW=17,500吨=23,500∆吨任务书要求的载重量依据主尺度初估的排水量LW=6,500吨初估的空船重量＋>（2）DW=17,500吨=24,000∆吨＋>＋500吨＋X 吨总重量多500吨但是，仍然不平衡由此可见：排水量的增量应大于500吨。
但是大多少合理呢？为了回答上述问题，人们引入了诺曼系数(Normand)的概念。
2.8 重力与浮力的平衡方法一、问题的提出排水量：增加500吨空船重量：增加X 吨LW=6,500+X 吨吨诺曼系数定义为排水量变化与载重量变化的比值，即=DWN δδ∆二、诺曼系数2.8 重力与浮力的平衡方法式中，为诺曼系数为排水量的变化为载重量的变化N δ∆DW δ诺曼系数可以理解为排水量随载重量变化曲线的斜率。
LW+DW=DWH O M W W W ∆=+++船舶在静水中的平衡条件要求DW O H MW W W δδδδδ∂∂∂∆=∆+∆+∆+∂∆∂∆∂∆则排水量（Δ）的变化为2.8 重力与浮力的平衡方法二、诺曼系数H H W C α=∆OO W C β=∆MM W C γ=∆假设1()H H H H W C W C ααααα−∂∆=∆==∂∆∆∆1()O OO O W C W C βββββ−∂∆=∆==∂∆∆∆1()M MM M W C W C γγγγγ−∂∆=∆==∂∆∆∆则有2.8 重力与浮力的平衡方法二、诺曼系数DWO H MW W W δαδβδγδδ∆=∆+∆+∆+∆∆∆可得1DW1O H M W W W δδαβγ∆=−++ ∆∆∆1DW1OHM NW W W δδαβγ∆==−++ ∆∆∆诺曼系数N 具有下列性质二、诺曼系数●诺曼系数N >1；●诺曼系数N 的大小与空船重量占排水量的比例大小有关；●诺曼系数N 的数值依赖于空船重量的各项分量与排水量的关系；●当α=β=γ=1 时，诺曼系数与载重量系数互为倒数。
船舶原理( 浮性)
Aw = 2∫
L/ 2
−L / 2
ydx = 2δL ⋅ ∑' yi y0 + y20 2
• 计算内容：
w 水线面面积： A
∑' yi = y0 + y1 + L + y20 − L Moy = 2∫
L/ 2 2 −L / 2
x ⋅ ydx = 2δL ⋅ ∑' ki yi 1 ×10 × (y20 − y0 ) 2
船舶排水量=空船重量 载重量DW 船舶排水量 空船重量LW+载重量 空船重量 载重量
2-8
备注：
• 1、船体钢料重量Wh的影响因素分析
Wh含船壳板、甲板、舱壁、首尾柱、上层建筑等各部分钢板和型材的重量
（1）主尺度以及船型系数 影响最大。 a. 船长L 从构件数量和几何尺寸上看：船舶上绝大部分构件都与船长有关； 从强度条件看：L越大，船在水中所受的纵总弯曲M越大，要求 的船体构件尺寸也大。 b. 船宽B 对船体纵总强力构件尺寸的影响不大，但对构件的横向强度有较大的影 响。从构件数量来看，主要跟船底、甲板及舱壁等横向构件有关。 c. 型深D 从构件的数量来看：D对舷侧板以及骨架、舱壁有影响； 从强度来看：D大，船体梁的剖面模数W也大，对强度有利。 往往能起到抵消（或）部分抵消D增加所引起 构件数量增多的作用。
2-9
d. 吃水d d不影响构件的数量，但对强度（船底构件和船侧构架）有影响。 e.方型系数CB 对W h的影响很小，因为CB的增减对船体构件的数量和尺寸都影响甚微。 （2） 布置特征 甲板层数—— 取决于布置特点、使用要求； 舱壁数—— 规范有最小数目的规定，实际要考虑使用要求； 上层建筑的大小—— 包括长度、宽度、高度以及层数。
船舶原理 必背
船舶货运符号1、船舶形状2、船型系数3、常用位置点3．其它4．稳性参数基本公式：第二章：近似算法梯形法 )2(00nni i y y y l A +-=∑= 辛一法 )4(31321y y y l A ++=辛二法 )33(834321y y y y l A +++=第三章：浮性1．重量、重心计算：i P D D ∑+=1 11)(1D M D X P X D X xp i g g i =⋅∑+⋅= 1)(1D Y P Y D Y i p i g g ⋅∑+⋅=11)(1D M D Z P Z D Z Zp i g g i =⋅∑+⋅=注意：利用合力矩定理，∑==n1i (力矩）分力对该轴或支点取的的力矩合力对某一支点或轴取其中：11g g 1g 1Z ,Y ,X ,∆为装卸后重量、重心。
g g g Z ,Y ,X ,∆为装卸前重量、重心，Pi Pi i P iZ ,Y ,X ,P ，为装卸货物重量、重心，装货为+，卸货为—x M ：全船重量纵向力矩； Z M ：全船重量的垂向力矩；2．少量装卸对吃水影响TPC100Pd P =δ W A TPC ρ01.0=其中：TPC -当前水域密度下的每厘米吃水吨数。
P -装卸货物重量，装货为+，卸货为—3．舷外水密度变化对船舶吃水的影响⎰=b aydxA⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=1100211ρρδρTPC Dd 其中： 1ρ-先前的水域密度；2ρ-后来的水域密度第四章 稳性1．初稳性高度定义式：g M Z Z GM -= M Z 根据型吃水查静水力资料，g Z 利用公式计算 2．船内垂移货物（初始正浮）： Dpl GM M G z-=1 3．船内横移货物（初始正浮）：GMD P tg y ⋅=θ4．自由液面的影响 Di GM M G xii ∑-=ρ1其中：自由液面修正量为 DiGMix i f∑=ρδx i -水线面的自由液面惯矩，对于矩形液面 3x lb 121i =对于等腰梯形液面)b b )(b b (481i 222121x ++=注意：GM 是指船舶装载与液体同重的固体时的初稳性高度，即没有考虑液体的流动性。
船舶的重量重心
实时监控船舶状态参数变化
监测船舶吃水深度
监测压载水和货物状态
通过测量船舶在不同位置的吃水深度， 可以推算出船舶的浮态和载重状态。
通过测量压载水和货物的重量和分布 情况，可以了解船舶载重的变化。
监测船舶纵倾和横倾角
船舶的纵倾和横倾角反映了船舶重心 的位置，实时监测这些参数有助于判 断船舶的稳定性。
灵活调整压载水和货物分布
船舶的重量重心
contents
目录
• 船舶重量与重心概述 • 船舶空载时重量与重心计算 • 装载条件下船舶重量与重心变化分析 • 航行过程中动态调整策略 • 法规标准与检验要求 • 总结与展望
01 船舶重量与重心概述
船舶重量定义及分类
船舶重量是指船舶本身以及所装载货物、燃料、淡水、备品备件等物品的总重量 。
船舶证书要求
船舶必须持有有效的证书，如吨位证书、载重线 证书等，以证明其符合相关法规和标准的要求。
3
监管部门的处罚措施
对于不符合相关法规和标准的船舶，监管部门将 采取相应的处罚措施，如罚款、扣留船舶等。
企业内部管理制度完善建议
建立完善的重量重心管理制度
企业应制定详细的重量重心管理制度，明确各部门和人员的职责和工 作流程。
调整压载水
01
通过改变压载水的数量和分布，可以调整船舶的重心和稳定性。
调整货物分布
02
在航行过程中，可以根据需要调整货物的位置和分布，以改变
船舶的重心位置。
综合考虑风浪流等环境因素
03
在调整压载水和货物分布时，需要综合考虑风浪流等环境因素
对船舶稳定性的影响。
确保航行安全稳定性
遵守安全操作规程
在航行过程中，必须严格遵守安全操作规程，确保船舶的稳定性。
船舶设计原理(第三章)船舶重量重心
WO = CO 4 LBD
式中：CO1、CO2、CO3、CO4均为取自母型船的对应系数。
3.2 空船重量估算
3.2.2 舾装重量的分析与估算
船舶原理与设计
第三章、船舶重量重心
1. 舾装重量WO 的估算方法
WO 的其他估算方法： 统计公式； 较详细的分项估算。 分项估算的详细程度根据设计的深度而定。对于已确定的具体舾装设 备，可参照设备样本提供的重量资料来确定，如救生设备、锚泊设备、舵 设备、起货设备等。对于舱口盖、甲板覆料、内装材料等可根据布置和选 型结果，用型船资料或经验公式等方法估算。对于设计暂未确定的其他杂 项的重量也可用型船资料换算，换算中注意对新船和型船的不同处应进行 适当的修正。
WH ∝ Lα B β Dγ d σ CBτ
式中：α、β、γ、σ、τ 称为主尺度对船体钢料重量的影响指数。 各指数的大体关系为： α > β > γ 和 σ 及 τ ，其中α & 空船重量估算
3.2.1 船体钢料重量的分析与估算
船舶原理与设计
第三章、船舶重量重心
1. 影响船体钢料重量的主要因素 （2）布置特征 甲板层数 舱壁数量 上层建筑和甲板室 布置决定的结构形式 （3）使用要求 新船要求的使用年限 结构材料（高强度钢的使用比例） 附体的大小和多少 ……
2. 分项估算方法
3.2 空船重量估算
3.2.4 固定压载和排水量裕度
船舶原理与设计
第三章、船舶重量重心
1. 固定压载
固定压载属于空船重量的一部分。船舶加固定压载的主要原因有： 某些船稳性不足，加固定压载以降低重心高度； 某些特殊船舶嫌满载吃水太浅或排水量太小，用固定压载加大吃水和 排水量； 有的船因布置的特殊要求导致浮态不理想，用加固定压载来调整纵倾。 对于一般运输货船，设计成加固定压载是不允许的。某些特殊情 况下，新船建造完工后，发现重心过高或浮态很不好，用加固定压载 来作为一种补救措施，以便在新船牺牲了部分装载能力后还能继续使 用。
船舶设计总复习题-文档
船舶设计总复习题1船舶设计的基本要求是——DA适用，经济B安全，可靠 C 美观D 三种都是2船舶设计要使整个系统的——好 AA经济性B 适用性C 安全性D先进性3船东对设计的要求是通过-------的形式给出的 CA 口头通知B谈判 C 设计技术任务书 D 合同4船舶在规定的航速或主机功率下，船上所带的燃料储备量可供连续航行的距离是-----AA续航力 B 支持力 C 服务航速D 船级5船上所带的淡水和食品可供使用的天数是-------BA续航力 B 支持力 C 服务航速D 船级6在一定的功率储备下新船满载能达到的航速是------CA续航力 B 支持力 C 服务航速D 船级7船舶满足船级社制定的入级与建造规范，就能------DA续航力 B 支持力 C 服务航速D 船级8母型改造法中，母型可以是-------DA与新船在主要方面相近的实船 B 新船在主要方面相近的已设计好的船C所需可以不同的母型 D 三者都可以9在深入分析任务书和调查研究的基础上，确定与船舶技术经济性能关系最大的一些项目是-------AA初步设计 B 详细设计C 生产设计 D 完工设计10在初步设计的总体设计的基础上，解决新船的主要技术性问题是-----BA初步设计 B 详细设计C 生产设计 D 完工设计11在详细设计的基础上，根据建造厂的具体生产技术条件和船舶各项标准文件，应制定建造该船所需的船体，轮机，电气等方面的全部施工图纸和技术文件是-----CA初步设计 B 详细设计C 生产设计 D 完工设计12在船舶竣工之后，应按实际情况修改图纸及进行必要地修改计算，为用船部门提供竣工图纸和技术资料是------DA初步设计 B 详细设计C 生产设计D完工设计13新船的设计各阶段之间有--------联系。
DA前阶段是后阶段的基础 B 后阶段是前阶段的深入C逐步近似，螺旋式前进 D 三者都是14船舶具有---------特点。
船舶设计原理_02_船舶重量重心_0202_船舶重量分类与估算
112.2船舶重量分类与估算第二章船舶重量重心2.2 船舶重量分类与估算一、船舶重量的分类船舶重量分类是进行船舶重量重心估算的基础。
根据各类重量的作用，可分为三大部分。
空船重量船舶重量载重量压载重量一、船舶重量的分类H-HullO-Outfitting M-Machine空船重量是反映船舶特征的一项重要指标。
2.2 船舶重量分类与估算2.2 船舶重量分类与估算一、船舶重量的分类空船重量的两个特点●不同类型的船舶，其空船重量占满载排水量之比差别较大。
●虽然占比差别较大，但空船重量都占排水量相当大的一部分。
如果船舶建成后，空船重量与原先估计的相差较大，则对船的技术性能和经济指标都会产生很大的影响；尤其是超重较多时，后果更为严重。
2.2 船舶重量分类与估算一、船舶重量的分类载重量反映船舶的装载能力。
一、船舶重量的分类（1）在船舶设计技术任务书中，有的给出载重量作为设计要求，有的给出载货量作为设计要求。
DW=C jW W +∑（2）载重量反映了船舶的装载能力，是后续考虑船舶容量和计算重心位置的重要依据，应当予以足够重视。
关于载重量的两点说明2.2 船舶重量分类与估算2.2 船舶重量分类与估算一、船舶重量的分类压载重量用来调整船舶的漂浮状态。
一、船舶重量的分类固定压载可变压载重量增加法压载水排放以恒定重量施加在船上的压载方式以可调重量施加在船上的压载方式生铁块水泥块矿渣块固定量压载水……浮力损失法/重量增加法浮力增加法/重量减少法压载水注入2.2 船舶重量分类与估算船舶重量空船重量压载重量载重量不变，也可称为固定重量变化，也可称为可变重量一、船舶重量的分类对船舶重量进行分类，具有一定的主观性。
因此，●在船舶设计实践中，有些重量项目的归类会有所不同；●在船舶设计实践中，重量的分类一定要注意结合实际情况。
调节，既有固定重量，也有可变重量2.2 船舶重量分类与估算2.2 船舶重量分类与估算二、船舶重量的估算在船舶设计的各个阶段，船舶重量的确定都是一项必不可少的重要工作。
课件第二章船舶重量重心估算
机电设备重量估算方法
• 粗略估算（缺乏可靠的母型船机电设备重量资料）
按主机功率估算 Wm Cm P
式中：Cm ——机电设备重量系数
P ——主机额定功率
按统计公式估算 Wm 9.38P n 0.34 0.68P0.7
n 式中： ——主机转速
比较精确的估算——逐步比较法
选用主机、辅机相近的母型船，相同的照抄，不同的项目 进行修正，没有的项目删除。
在船舶稳性规范中，对各类典 型载况给出具体规定。
•满载 出港
•满载 到港
•空载 出港
• 空载 到港
2、军船
A：空载排水量 B：标准排水量 C：正常排水量 D：满载排水量 E：最大排水量
•
建造完工后的排水量
军用舰艇的设计排水量 出航时舰艇最大装载状态 超载排水量
三、重量、重心估算的重要性
重量、重心估算可能出现的情况
• 如果将船舶重量估算过轻
船的实际重量大于计算值，即重力大于浮力
• 如果将船舶重量估算过重
1、船舶尺度过大，经济性降低 2、实际吃水小，影响螺旋桨推进效率
• 如果船舶重心纵向位置计算误差过大
1、实船出现较大纵倾，影响浮态、快速性及耐波性 2、重心高误差过大，稳性和横摇性受到较大影响 3、重心计算误差过大，影响船舶的使用性能
拖船 渔船 中、小型货船 大型货船 中、小型油船
0.85--0.95 0.60—0.75 0.30—0.43 0.27—0.36 0.35—0.50
大型油船 中、小型客船
大型客船 驳船
0.20—0.35 0.50—0.70 0.45—0.60 0.20—0.30
由上表可见，空船重量占船舶排水量的相当部分， 所以空船重量估算准确度是船舶设计能否成功的关键。
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vk
式中，R－续航力(nmile或km)；W－服务航速 (kn或km／h)。
人员数包括船员与旅客，其中淡水的储量因二 者的标准不同，常分别计算。
食品包括粮食、蔬菜及肉类等，通常按每人每天 2．5～4．5kg计(含包装重量)。对于短途内河船应视 航线的具体标准而每人平均65kg重计算，人员 所携带的行李应根据航线的具体情况，经调查后确
定。一般每人携带行李的重量约为：
船员行李 40—65kg
长途旅客行李
短途旅客行李
40～65kg
10～35kg
(二)食品及淡水
分别根据人数、自给力天数及有关定量标准按 下式计算：
lm的方法换算，即
●通常，在船舶设计初始阶段就要对载重量各
组成部分进行估算。估算目的有二：
(1)算出船舶载重量加上空船重量的估算值获 得重量排水量，根据浮性方程相互协调以，选 择合理的主尺度系数；若利用计算机进行主尺 度论证，则通过迭代运算来选定； (2)算出货物、燃油、淡水等项的装载量，以 便进一步考虑相应的舱容要求和舱室布置。
二、燃油、滑油及炉水
这部分重量，主要根据设计任务书规定的续航力 要求来决定，要保证船舶从离港到下次重新补给期间 的需要。
(一)燃油
根据主机功率、续航力、航速、耗油率等计算， 其公式为
(二)滑油
由于船上润滑油备量较少，故在初始设计阶段，滑 泊储备量可取为燃油总量的某一百分数，即
(三)炉水
船上的炉水重量包括两部分：其一是锅炉炉体、 热水箱及热水和蒸汽管路内正常的循环水量，这部分 炉水在船舶出航时已经注满并已计入机电设备重量 Wm中(即锅炉系统按湿重计算)，因此，当不考虑其更 换时，船上的炉水储备量可不包括这一部分；其二是 炉水的漏失量，炉水储备是用来补充船上蒸汽漏失所 需的炉水量，所以，炉水储备量与蒸汽漏失量成正比， 即
二、重心纵向位置xg (一)空船重心纵向位置xg 1、粗估法 粗略地估算xg1 ，常采用正比于船长L，即
Xg1 = L
式中， ——比例系数，取自母型船。
2．分项换算
如果有母型船分部重量重心资料，可类似于估算
Zg1：那样，用分项换算法求得Xg1 。通常，船体钢料，
木作舾装的重心纵向位置Xgh、Xgf正比于船长L，而机 电设备可按其重心距机舱后壁的距离正比于机舱长度
1． 释词：载重量、设计排水量、空船排水量。 2． 船舶重量与重心估算的重要性何在？如果重 力与浮力不平衡，对新船性能会产生哪些不良影 响？ 3． 船舶重量重心估（计）算的特点有哪些？各 设计阶段的计算方法有何不同？ 4． 影响船体钢料重量的因素有哪些？综合分析 之。 5． 用平方模数法（立方模数法）估算船体钢料 重量的基本思想是什么？适用对象有哪些？
三、备品及供应品
备品是指为保证船舶正常航行，用于临时维修，
应付紧急事故和特殊情况所储备的备用零部件、设备
与装置，包括锚、灯具、损坏管制器材、油漆等。供 应晶是指零星物品，如床上用品、炊具、信号旗、办 公用品、医疗器材、电视机等。 备品、供应品的重量不大，通常取为(0.5％～1.0 ％)LW。这项重量我国习惯放在载重量内，而国外也 有计入在LW中的。
0.05~0.15m，作为新船重心高度的储备。也可以根
据Wh、Wf及Wm。重心估算的准确性，分别取各自
的重心储备。
（二)载重量的重心高度zgd
通常，载重量各项的重心高可按其在船上的位置 根据总布置图进行估算。如人员的重心高度一般可取 为所在甲板以上1m；双层底内的油水的重心高度可取 为双层底高度hd的2/3左右；货物的重心高度取为舱容 的形心高度，按型线图近似估算得到。 技术设计末期，总体设计人员应精确计算DW各项的 重量及其重心高。此时，人员及其行李的重心高仍取 为所在甲板以上lm处；货物、燃油、淡水、压载水等 的重心高按舱容计算结果计取；滑油、食品等的重心 高则按总布置图计算之。
6． 木作舾装重量的特点有哪些？Wf中与船舶 主尺度、Δ和人员相关的主要项目各有哪些？ 7． 简述Wm的主要构成，初始设计阶段如何 估算W m? 8． 船舶固定压载的种类有哪些？其作用是什 么？ 9． 什么叫排水量裕度？实船设计中为什么要 取排水量裕度？怎样取定其大小？ 10．初始设计阶段，如何估算空船重心高和重 心纵向位置？
§2－4
重心估算
3．精确计算 在技术设计末期，船、机、电各部分设计人员 根据各自图纸资料，分别计算设计船各部分的重量 重心，然后交总体设计人员汇总，编制重量重心计 算书；精确计算设计船的空船重量及其重心高。
应当指出，在设计的初始阶段，为确保船舶稳
性，往往将整个空船(包括储备排水量)的重心提高
§2—3
载重量计算
●船舶载重量DW包括以下各项，①船员及行李；
②货物、旅客及其行李；⑧燃油、滑油及炉水； ④淡水和食品；⑤备品及供应品。 ●船舶设计任务书有时给出载货量W0或旅客人 数，即②项重量为已知重量；有时任务书给出为 总载重量DW，则先计算①、⑧、④、⑤各项重 量后，与DW的差值即为载货量Wc。
淡水包括饮用水和洗涤用水，其定量取决于航程、 航线的气候条件、舒适性标准。远航程船通常只自带 一部分淡水(由任务书规定或分析后决定)，一般至少 需带足自给力5天的淡水储备量，不足部分由制淡装置 供应。在全部带足的情况下，通常每人每天用水定量 为50—100kg，其中饮用水6一10kg。
对于长江大型客船，一般都有江水 滤清装置，洗涤用水可只考虑在澄清水 舱内有足够1天消耗的储备量即可；内河 水系小型船舶的淡水定量标准或储量参 照该航区的同类型船舶计算决定。