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DW LW +=∆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H W 、舾装重量O W 和机电设备重量M W 三大部分，即M O H W W W LW ++=；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L W 分成船体钢料重量W H 、舾装重量W O 和机电设备重量W M 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H W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H W 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)b (C W 1H D aB L H +=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；1H C ——系数，取自母型船，即)(1O O O HOH bD aB L W C +=，其中下标“O ”表示为母型船。

计算得)(1O O O HOH bD aB L W C +=)b (C W 1H D aB L H +=t(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32O O C W ）（LBD =(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W M 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W M 。

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W M 可用下式初估：0.5D M M /0.7355P C W ）（= 式中：PD ——主机功率MCR （KW ）C M ——系数，可用母型船资料换算，缺乏母型船资料时，C M 可按以下范围取值：对于中速主机，C M =5-6；对于低速主机，MCR 在10000KW 以上时，C M =7-8，MCR 在10000KW 以下时C M =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L W 的4%-6%,或者对船体钢料重量W H 取3%-5%，对舾装重量Wo 和机电设备重量W M 各取8%-10%.W H 取3%，Wo 取8%，W M 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。

D W 已知，本船为76000t ，估算出除载货量C W 以外的各部分重量i W 以后，有i C W DW W ∑-=。

（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：定量人员数）自持力（总储备量⨯⨯=d ）人（)/(kg •d式中：24•=S V R自持力 (d)R ——续航力（n mile ）；S V ——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F W 可按下式近似计算：、31010g -•••=k t P W F式中：0g ——一切燃油装置耗油率)]/([h kW kg •，可近似取主机耗油率的1.15~1.20，1P ——主机常用额定功率（kW ）；t ——航行时间（h ），SV R =t ，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：F L W W ε= 式中：对一般柴油机，0.05~0.02=ε，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DWDWη=∆式中：DW η——载重量系数 DW η的估算：根据相关文献资料给出散货船DW η的统计公式：554535255100.0469100.1441-100.1294100.0775-100.13040.7666）（）（）（）（）（DW DW DW DW DW DW +++=η该式适用于DW=10000-100000t4 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：DW W W W M O H +++=∆则∆的增量DWDWW W W M O H δδγδβδαδδδδδ+∆∆+∆∆+∆∆=+++=∆）（）（）（MO H W W W 整理归并后有DW N W W WDWM O H δγβαδδ•=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆+∆+∆-=∆1式中N 即为诺曼系数⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆+∆+∆-=M O H W W Wγβα11N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：[]MO H O M O H W W W W W W W 4.0467.01/51/3-3/52/3-N ---∆∆=⨯⨯+-∆∆=）（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：PV C 33/2∆=式中：∆——排水量（t ） V ——航速（kn ） P ——主机功率（KW ）O O O P V C 33/2∆=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0.930.08b m +=C C ，浮心位置b X 取为船中前2%pp L 处。

再用螺旋桨设计的通常方法，利用MAU图谱估算出本船在航速为15节左右时推进系统的总推进系数约为0.61左右，考虑适当裕度，取为0.608，则主机发出功率为11880KW，折算成推进功率为5 重心估算船舶重心G 的X 轴坐标用g X 表示，重心的Y 轴坐标用g Y 表示，因通常船的左右舷重量分布是对称的,故一般0g =Y ，重心的轴坐标g Z （即重心在基线以上的高度）习惯上用KG 表示。

由于缺乏母型船更详细的重量重心资料，现阶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：D ξ=g Z其中： D ——型深ξ——系数，取自母型船，ξ值得一般数值范围如下表2-4:表2-4 ξ取值范围6 稳性校核稳性校核包括初稳性校核和大倾角稳性校核。

初稳性高度的估算按初稳性方程式进行。

h Z r Z GM g b δ--+=式中GM ——所核算状态下的初稳性高度b Z ——相应吃水下的浮心高度 r ——相应吃水下的横稳心半径g Z ——所核算状态下的重心高度h δ——自由页面对初稳性高度的修正值，一般可直接取自母型船或按实际情况估算浮心垂向高度b Z 和稳心半径可用近似公式估算d a Z b 1=，d B a r 22= 3/21）（B W C C +=薛安国公式:21)(23.068.0948.0B W W BC C C C a +-=2a 的近似取值采用薛安国公式B WC C a 81.12083.0=因此，求得d a Z b 1=，d B a r 22=hZ r Z GM g b δ--+=我国《船舶与海上设施法定检验规则》（国内，2004）对客船、货船、油船的最低初稳性高度规定其m GM 15.0≥，本船符合相关要求。

7 横摇周期的估算横摇周期φT 随GM 增大而减小，横摇周期短，摇幅大，会影响船舶安全作业，因此，设计中总是在保证初稳性高度下限的同时力求船舶的横摇和缓。

φT 近似计算式GM CB T /=φ 式中：C ——系数，对于货船一般为0.73~0.81（满载状态取较大值） 我国完整稳性规则（非国际航行船舶）中，横摇周期按照下式估算：224B 0.58f GM KG T +=φ式中：f ——5.2/>d B 时的修正系数，在法规的规定中f 以表列数据给出，近似关系为)5.2/(07.01-+≈d B f ,5.2/<d B 时，f 取1.00GM ——未计及自由液面修正的初稳性高。

本船=d B /)5.2/(07.01-+≈d B f224B 0.58f GM KG T +=φ8 舱容校核假定以下数值： 梁拱50/B f =中剖面系数0.930.08b m +=C C 棱形系数mbp C C C = 平均舷弧：8.1 上甲板以下的总型容积计算)21(m pp bD h S f D B L C V ++= 式中：h V ——上甲板以下总型容积；bD C ——吃水为型深时的方形系数。

d dD C C C b b bD 3)1(--+= ）m pp bD h S f D B L C V ++=21( 8.2 各种用途舱室容积计算（1）上甲板以下货舱所需型容积货舱所需的容积C V 与要求的载货量、货物的种类和包装方式以及装载形式等有关，按下式计算:C c C C k W V /μ⋅= 式中：C V ——货舱所需的型容积（3m ） C W ——载货量（t ）C μ——货物的积载因素（/t m 3）C k ——容积折扣系数考虑亏舱，一般舱容的亏损量大致如下表2-6。