船舶排水量的确定

船舶排水量的确定

船在某一装载情况下的总重量就是此时的排水量?，它由各部分重量组成。通常咋设计中将排水量分成空船重量和载重量两部分，即

??LW?DW

式中：

LW——空船重量（t），民船设计中通常将其分为船体钢料重量WH、舾装重量

WO和机电设备重量WM三大部分，即LW?WH?WO?WM；

DW——载重量（t），包括货物、旅客、船员、行李、油水（燃油、滑油、淡水等）、食品、备品、供应品以及压载水等的重量。 1 空船重量的估算

一般将空船重量LW分成船体钢料重量WH、舾装重量WO和机电设备重量WM三大部分，下面分别对各部分重量进行估算。

(1)船体钢料重量的估算WH

在初步拟定了新船的主尺度，并对船的布置特征有了初步设想，而其他设计尚未开展的情况下，可以根据母型船的重量资料用粗略的方法估算钢料重量值。

下面采用平方模数法估算WH 平方模数法

平方模数法是假定比例于主船体机构的面积，主要着眼于结构材料的数量，其面积一般仅用L、B、D的某种组合来表示。平方模数法的一般表达式为

WH?CH1L(aB?bD)

式中：a和b——系数，根据船型特征决定，如双层连续甲板船，a取为2，船侧卫双壳体时建议b取为2；

CH1——系数，取自母型船，即CH1?母型船。

计算得

CH1?WHO

LO(aBO?bDO)WHO，其中下标“O”表示为

LO(aBO?bDO)WH?CH1L(aB?bD)t

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(2)舾装重量的估算

Wo的统计估算公式可以在相关文献中找到，由于舾装重量的离散性较大，因此统计公式的估算结果很可能有较大的差异。下面根据文献资料可以得到Wo的统计公式：

多用途船

WO?C（OLBD）

23(3)机电设备重量的估算

机电设备主要包括主机、辅机、轴系、动力管系、电气设备等项。

机电设备重量WM的估算方法也可以分为粗略的估算方法和较详细的估算方法。这里采用粗略的估算方法，即按照主机功率估算WM。

根据统计，机电设备的重量可以近似地按主机功率的平方根的关系进行换算。对于主机为柴油机的机电设备重量WM可用下式初估：

0.5WM?CM（PD/0.7355）

式中：

PD——主机功率MCR（KW）

CM——系数，可用母型船资料换算，缺乏母型船资料时，CM可按以下范围取值：对于中速主机，CM=5-6；对于低速主机，MCR在10000KW以上时，CM=7-8，MCR在10000KW以下时CM=8-9.

(4)排水量裕度

一般而言，在初步设计阶段，排水量裕度可取空船重量LW的4%-6%,或者对船体钢料重量WH取3%-5%，对舾装重量Wo和机电设备重量WM各取8%-10%.

WH取3%，Wo取8%，WM取8% 1 载货量的估算

在载重量包括了货物、旅客、船员、行李、油水（燃油、滑油、淡水等）、食品、备品、供应品以及压载水等的重量。DW已知，本船为76000t，估算出除载货量WC以外的各部分重量Wi以后，有WC?DW??Wi。

（1）人员及行李

人员重量是指旅客和船员的重量。在我国船舶设计中人员的重量通常按每人平均65kg计算，人员所携带的行李根据航程和航线及不同人员的具体情况而定，一般，每人行李的重量约为：

（2）食品及淡水

根据人数、自持力天数及有关定量标准按下式计算：

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总储备量?自持力（d）?人员数?定量 （kg/(d?人)）

式中：

自持力?R (d)

VS?24R——续航力（n mile）；

VS——服务航速（kn）。

其中：

①食品定量通常按每人每天 5~4.5kg计算。

②淡水（包括饮用水和洗涤用水）的定量标准与航程、航线的气候条件（客船还考虑其等级标准）等因素有关。通常海船取每人每天100~200kg。远程航行船如人身备有制淡装置，其淡水储存量也可相应减少。

（3）燃油、滑油及炉水的重量 ①燃油

对于一般运输货船，粗估时WF可按下式近似计算：、

?3 WF?g0P1?t?k?10

式中：

g0——一切燃油装置耗油率[kg/(kW?h)]，可近似取主机耗油率的1.15~1.20，

； P1——主机常用额定功率（kW）t——航行时间（h），t?RVS，

k——考虑风浪影响的系数，一般可取1.1~1.2 。 ②润滑油

重量估算中润滑油的储量按下式进行：

WL??WF 式中：对一般柴油机，??0.02~0.05，主机功率大航程远的船取小值。 ③炉水

炉水是指锅炉用水，其储备量仅需考虑蒸汽的漏失量。 （4）备品、供应品重量

备品是指船上备用的零部件、设备与装置，包括锚、灯具、损管器材、油漆等。供应品是指零星物品，如生活用品、炊具、办公用品、医疗器械等。国外有

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时将这部分放在空船重量内，我国一般将其放在载重量内，通常取为（0.5%~1%）LW。 3 排水量的初步估算

在已知载重量的情况下，排水量的第一次近似通常可应用载重量系数的方法初步确定，即

??DW?

DW式中：

?DW——载重量系数 ?DW的估算：

根据相关文献资料给出散货船?DW的统计公式：

?DW?0.7666?0.1304（DWDW2DW105）-0.0775（105）?0.1294（105）3

-0.1441（DW4DW5105）?0.0469（105）该式适用于DW=10000-100000t

4 船舶主尺度的修正

根据重力与浮力的平衡方法来修正之前初步拟定的主尺度，以使船舶重力与浮力达到平衡。

所采用的计算公式及过程如下：

??WH?WO?WM?DW 则?的增量

????WH??WO??WM??DW ??（WH?）????（WO?）????（WM?）????DW 整理归并后有

????DW?N??DW

1?????WHWW????O???M???式中N即为诺曼系数

4

1WW??W1???H??O??M??????N?

在民船设计中，对各重量项与排水量之间的幂次关系可以作如下假定，大致符合实际情况：

船体钢料重量正比于排水量的一次方；

舾装重量，其中3/5正比于?2/3，1/5正比于?1/3，1/5与排水量无关，即正比于?0

机电设备重量，其中3/5正比于?2/3，2/5与排水量无关 因此有：

N??? ???WH-2/3?3/5（WO?WM）-1/3?1/5?WO???WH?0.467WO?0.4WM

3 主机选型

新船的快速性估算在不同的阶段可以采用不同的方法，在本阶段，即方案构思阶段一般采用简便、粗略的方法。这里，使用海军系数法对本船快速性进行估算，并推出主机功率值，由此选定主机。

海军系数：

?2/3V3C?

P式中：

?——排水量（t）

V——航速（kn） P——主机功率（KW）

2/33?VC?OO

PO

4 航速校核:

有效功率的估算，采用兰普法进行，计算结果及步骤列于下表。 船中剖面系数Cm?0.08Cb?0.93，浮心位置Xb取为船中前2%Lpp处。

5

一般包装的杂货 散装货 木材 10%~20% 2%~10% 5%~50%

表2-7 舱室结构折扣系数

双层底舱 液舱 首尖舱 尾尖舱 深舱 0.97~0.98 0.975~0.985 0.96~0.97 0.985~0.99 货舱 端部货舱 中部货舱 甲板尖舱 冷藏舱 0.98~0.99 0.99~0.995 0.985~0.99 0.7~0.8

对于装载燃油、滑油、成品油等油料的液舱，由于油料受热会膨胀，不能装载，因此这类舱最大装载容积为净容积的97%~98%。包装容积通常取净容积的90%~93%

（2）机舱容积VM

机舱所需容积实际上由机电设备布置地位所需的机舱长度LW和机舱位置所决定，已知机舱所需长度LW和位置时可按下式估算机舱容积：

VM?KMLMB(D?hDM)

式中：

KM——机舱段体积丰满度系数，丰满船机舱在中部的可近似取1.0，中尾机

和尾机型可参照母型船资料选取

hDM——机舱双层底高度，一般中等大小的船为1.2~1.5m，小型船舶

0.9~1.2m,也可以参考母型船选取。

（3）压载水舱容积VB

船舶在营运中，有不少情况是无货航行，为了保证船舶空放航行时所需的适航性能，通常需要压载。

设计初期，压载水量可按照下式估算:

Wb?kbDW

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式中 kb——系数，一般取0.2-0.5,可取自相近母型船。 压载水舱型容积VB可按下式计算：

Wb ?k对于海船，通常用海水作压载水，其密度?为1.025，而型容积利用系数k为Vb?0.975，?与k相乘接近于1，故有：

Vb?Wb?kbDW

（4）油水舱容积VOW

船上油水舱包括燃油舱、淡水舱、滑油舱，污油水舱等，这些舱所需容积可按储存量来计算：

VOW??Vi

Vi?Wi ?i?kCi式中：

Wi——油水等储存量（t）

?i——油水的密度，一把重油取0.89~0.9，轻油（柴油）取0.84~0.86，淡水

取1.0

kCi——容积折扣系数，对于水舱可取结构折扣系数，对油舱再考虑膨胀系数

0.97~0.98，重油舱内因需设置加热管系，故还要占去3%左右的容舱，实船设计中该系数的取值还应注意与轮机部分的设计相互协调。

①淡水： 淡水储备W1? 淡水舱舱容V1?②燃油

燃油储备W2?WF其中20%为轻柴油，重度为0.84，其余为重柴油，重度为0.91。 燃油舱舱容V2?

W1 ?1k1W2。 ?2k212

③滑油

滑油储备W3?W 滑油舱舱容V3?④锅炉水 锅炉水储备W4? 锅炉水舱舱容V4?综上油水舱容积

W4 ?4k4W3 ?3k3VOW?V1?V2?V3?V4 8.3 校核

现阶段，本船容积校核采用较为粗略的全船容积校核方法来对舱容进行校核：

VC?VM?VB?VOW?Vh,

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参 考 文 献

[1]刘寅东．船舶设计原理[M]．北京：国防工业出版社，2010.8

[2]王运龙，纪卓尚．林焰．散货船现状及其发展趋势[J]．船舶工程，2006年第1期 [3]林焰，陈明，王云龙，王世连．船舶设计原理（第三版）[M]．大连：大连理工大学出版社，2011.8

[4]林肇富．70000吨级散货船设计建造的改进与展望[J] ．沪东技术情报，1996年 ．第1期

[5]中国船舶工业总公司．船舶设计实用手册（总体分册）[M]．北京：国防工业出版社，1998

[6]中国船舶工业集团公司第708研究所．船舶规则规范参考[M]．北京：国防工业出版社，201 8

[7]刘颂军．75000吨巴拿马型散货船总体设计[D]．哈尔滨工程大学工程硕士论文，2008 [8]朱美琪，潘伟文，李树范．运输船舶设计特点[M]．大连市：大连海运学院出版社，199 12

[9]中国船级社．钢质海船入级规范[S]．北京：人民交通出版社，2012．

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致 谢

本次76000DWT散货船的设计，使我对于船舶的设计流程与理念有了全面的了解。在设计过程中，我回顾了大学四年的主要课程，通过温习掌握了学习过的知识，同时也为解决各种问题学习了新的内容，弥补了我在专业知识上的不足。

本次毕业设计的完成，首先要感谢张爱锋老师和甄春博老师。两位老师不仅在论文工作伊始便提供给了许多参考素材与珍贵的文献材料，还在观点、方法、规范与诸多细节上都给予了我悉心的指导。在此谨向张爱锋老师和甄春博老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

同时，我要感谢我们专业的全体老师，是他们传授给我各方面的知识，拓宽了我的知识面，对毕业设计的完成不无裨益。

最后，还要感谢同组的同学们，正是因为有你们的支持与帮助，本次毕业设计才能顺利完成。

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附录1 型线图 附录2 总布置图 附录3 螺旋桨总图 附录4 基本结构图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/la3f.html