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哈尔滨工程大学船舶 课件建设 第五章 船舶容量与甲板面积1哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v任何船舶都应具备必须的内部甲板和露天甲板面积和主船体内部各种主隔舱(舱壁)及舱柜的体积，以便用来安放船舶设备、装载货物或安置旅客，存放油及水等等。v船舶容量就是船舶舱室容积和甲板面积的总称。v容量是船舶的一项重要的技术参数，货物运输船的货舱容积、客船的客舱容积及甲板面积，是保证运输能力的一个主要因素，因而是影响船舶经济性的主要技术指标。概述：容量及研究的主要内容 2哈尔滨工程大学船舶 课件建设 3 容量与船舶建筑形式(机舱地位、干舷大小)结构构造(双层底或单层底等)主尺度及船型系数，所载运的货物性质等因素密切有关。在选择船舶主要要素阶段，所确定的主尺度和船型系数方案，不但要满足快速性、稳性、适航性方面的要求，而且要满足甲板面积和舱室容积的要求。研究船舶主要要素和容量间的规律，其目的是使所选择的主尺度和船型方案能较准确地满足容量要求。概述：容量及研究的主要内容 哈尔滨工程大学船舶 课件建设 4 本章主要介绍在选择主要要素阶段有关船舶容量的几个主要内容：船舶所需容量；新船能提供的容量估算；影响容量主要因素及改善容量主要措施。概述：容量及研究的主要内容 哈尔滨工程大学船舶 课件建设 5 v货物积载因数是指单位重量货物所需货舱体积，其单位为m3/tv积载因数是表明对运输船货舱舱容要求的一个重要依据数据，在船舶设计技术任务书中都加以规定。积载因数对船型的影响 哈尔滨工程大学船舶 课件建设 6 v积载因数小的货物，如铁矿砂、磷酸盐、铝矾土等货物，属重质货物，重质货物对船的舱容要求低；v积载因数大的货物，如谷物、棉纱、布匹、茶叶、烟草等货物。属轻质货物，轻质货物对舱客要求高。积载因数对船型的影响 哈尔滨工程大学船舶 课件建设 7v重质货物的积载因数小，对船舶的货舱舱容要求低，对船舶主要要素起控制作用的因素是重量(载重量)。重质货物船的干舷满足国际载重线公约或我国海船载重线规范要求的最小干舷，其所对应型深使船舶具有的货舱舱容能够满足货物对容积的要求。重质货物船属载重型的最小干舷船。积载因数对船型的影响 哈尔滨工程大学船舶 课件建设 8v轻质货物的积载因数大，对船舶的货舱舱容要求高，对船舶主要要素起控制的因素是容积，此类船的型深按最小干舷确定对其货舱舱容不能满足货物对容积的要求(一般来说货物积载因数C在1.4以上)。轻质货物船的干舷要大于最小干舷，属于“容积型”的富裕干舷船。积载因数对船型的影响 哈尔滨工程大学船舶 课件建设 9选取船的 1.满足重量与浮力平衡主要要素 2.满足容量与甲板面积的要求 货物，机械，设备，人员 需要 选主尺度选取船主要要素时须考虑的问题 哈尔滨工程大学船舶 课件建设 5-1 载重型船的舱容设计载 第一步：解决重力浮力平衡重型船 第二步：校核容积 一方面估算按任务 书要求所需容积，另一方面估 算新船所能提供容积 通过比 较：校核原先选的主尺 度与系数是否合理10哈尔滨工程大学船舶 课件建设 一、所需主体内容积的计算v一般载重型船，舱容主要指货舱、机舱、油水舱、压载舱、首尾尖舱等。11哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v1.货舱型容积Vc Vc=WcC Wc载货量，任务书给出，有时给DW，则计算出DW中各项重量后 可得Wc=DW-Wi C积载因数（），具体数字参见表3-2及设计手册。如果C1.4，则对容积问题特别注意。对液货（原油等），常用密度c（）,此时C改为1/c 1Kc12哈尔滨工程大学船舶 课件建设 13v有考虑亏舱和不考虑亏舱之分，不考虑亏舱的积载因数仅与货物的种类和包装方式有关。亏舱是指货舱某些部位因堆装不便而产生装货时无法利用的空间，因而亏损了舱容。亏舱量与货舱开口大小、货物形状和包装方式以及散货的休止角等有关。例如，货舱开口以外的顶部容积较难利用，开口越小，亏损容积越多；装载散装谷物时，这些部位如设置添注漏斗，则亏损容积又可减小。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 14v一般舱容的亏损量大致如下：一般包装的杂货 1020 散装货 210 木材 550v亏舱因素的考虑一般由船东根据实际装载经验结合船型特征确定。通常，船东在设计技术任务书中给出的积载因数应包括对亏舱因素的考虑。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 15vKc型容积利用系数（折扣系数），表示舱容利用率的高低。v容积折扣系数是指船舱内能用于装货的容积与型容积之比。型容积Vc是指按型线图计算所得的容积，实际船舱内有平台、舱壁等结构，船侧、甲板有肋骨、横梁、纵桁等构件，液舱内还有管系等，这些都要占去一部分容积，型容积中扣除这部分容积后称为净容积，净容积与型容积之比称为结构折扣系数。各种舱室的结构折扣系数见表4.2.2。结构折扣系数的取值与船的大小、液舱内有无管系等因数也有关。小船的结构折扣系数应比大船取小一些。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 16哈尔滨工程大学船舶 课件建设 17包装货舱0.880.92散装货舱0.98左右货油舱0.950.96(其中23%考液体 膨胀所占容积)冷藏舱0.70.8(绝缘与管系占去较 多容积)Kc初估时可取 最好应参考型船资料，比较、分析进行修正！哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v2.燃油、淡水舱型容积V0W （5-2）W1油、水重量（t）1密度（）重油=0.80.9 轻油=0.840.86 K1舱容利用系数燃油舱：0.95左右（是重油,加热管子,结构 骨架要占一部分容积）水舱：0.97左右18哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v3.专用压载水舱Vb 空船压载（为了保证空载时航行性能）有些船由于稳性要求，即使满载出港，压载水也是必不可少的（客、集装箱船）压载量Wb因船而异通常在（1/21/3）DW之间，通常用比值Kb=，表示压载水Wb的多少。一般要求压载航行时首、尾吃水：首吃水Tf=0.025L0.03L,以减少首部船底拍击 尾吃水Ta=0.8D=0.04L0.045L(D为桨直径)作用WbDW19哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v确定出Tf和Ta 利用邦戎曲线，静水力曲线 算出压载航行时的排水量b 得到所需压载水重量Wbv初步设计时 Vb可用（5-2）估算 对海船Vb Wb=Kb DW 式中Kb 0.20.5(最好取自然相近船型)Vb Wb（不考虑舱容利用系数K）海水密度1.025k(0.97)120哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v4.机舱型容积Vm Vm=KmLmB(D-hd)B、D型宽、型深 hd双层底高度（参考型船）Km系数（参考型船）Km为机舱位置对Vm的影响，中机型Km=1，中尾及尾机型船Km1。Lm机舱长度 Lm=Lm1+C Lm1主机长度 C取自型船（机舱位置，主机类型、功率，桨数目，主尺度接近的船）21哈尔滨工程大学船舶 课件建设 中机型4-5米 C=中尾机型4-6米 尾机型10-12米v5.货油泵舱、隔离空舱所需容积 油船布置货油泵和压载泵、清舱设备等需要货油泵舱。货油泵舱一般放在机舱前面，它同时起隔离空舱作用，对该舱所需容积主要通过该舱的设备布置确定，即主要控制其长度，据统计载重量37万t的油船，货油泵舱长度约为78m左右。隔离空舱：基于对油船安全性的保证，油船设隔离空舱。规范规定货油舱与机舱、炉舱、干货舱、居住舱之间要设隔离空舱，隔离空舱的长度要满足规范规定。泵舱和压载舱可兼作隔离空舱。隔离空舱的容积也由其长度控制。22哈尔滨工程大学船舶 课件建设 23v6.货油膨胀容积Vp 货油在温度升高时其体积要膨胀，货油舱所需净容积要考虑货油膨胀所需部分，这部分容积一般占货油所需容积的2.53.5。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 24v7.其它舱的舱Va 首尾尖舱，轴隧室与隔离舱等 Va(24%)V 首尾尖舱根据各自内部实际布置确定其所需长度来控制。首尖舱要保证规范对防撞舱壁位置的要求，防撞舱壁距首柱前缘的距离 Lpp，对尾尖舱要满足布置尾轴管所需的长度，通常约为0.0350.045Lpp。总型容积:V=Vc+Vow+Vb+Vm+Va-Vu (5-5)哈尔滨工程大学船舶 课件建设 二、主船体能提供的型容积估算v主尺度确定后，可用下式估算出船主体所能提供的型容积Vh Vh=CbDLppBD1 （5-6）Lpp垂线间长 B 型宽 D1 只记入首尾船弧积梁拱影响的相当型深D1=D+CbD 计算到型深D的方型系数ALpp25哈尔滨工程大学船舶 课件建设 三、容量方程v（5-5）=（5-6）Vh=V CbDLppBD1=Vc+Vow+Vb+Vm+Va-Vu 核算新船所需舱容，其结果应是Vh=V 或Vh略大于V。如果Vh重量，由于浮力的增加重量的增加，则为了保持平衡，必Cb，T这影响快速 性。30哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v 、是否可行 取决于有关规范规定和实际使用要求 首尾端尖瘦，、对Vc效果不大v机舱 是否可行：参考相近型船选定后，对Vc影响已很小了vD 是最有效而对其它方面影响较小的方法 对大船：D对强度有利，对W h影响很小 不利：重心升高，受风面积，对稳性有影响。31哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v2.从控制D/T看 将式（5-9）右边乘/LppBTCb，可得出下式由此可知，Vc与D/T有关 如果新船与型船和Cb相近，则要保证Vc，可以控制比值D/T；如果新船容积比型船要求大，则D/T值也应比型船取略大些。32哈尔滨工程大学船舶 课件建设 33舱容的调整 舱容校核中,如所需舱容与新船所能提供的舱容不平衡时,应进行舱容调整。调整时应根据具体情况进行分析,以确定最合理的方案。(1)货舱和压载水舱的总容积不足 (2)舱容明显多余 (3)部分舱容的调整哈尔滨工程大学船舶 课件建设 34 (1)货舱和压载水舱的总容积不足 当货舱和压载水舱总容积不足时,首先分析机舱长度能否缩短,因为机舱所占的容积属于非盈利部分,最大限度地缩短机舱长度是提高舱容利用率的重要措施。现代船舶机舱布置都很紧凑,尽量利用空间,少占长度。缩短机舱长度的措施应与轮机设计人员协商,以便保证方案的可行性。当机舱长度不能再缩短时,只有用加大主尺度(L、B、D)的办法来解决舱容不足,此时应综合各方面情况,分析确定合理的主尺度修改方案。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 35v 如果原选择的尺度比L/B 在正常范围内,稳性 (主要是初稳性)也有一定富余,则加大型深是增加舱容最合理的方案。因为加大船长,将使空船重量增加较多,对造价影响最显著,而加大船宽对性能影响较大。增大型深后对纵总强度有利,船体钢料增加最少,但因为重心升高和受风面积增大对稳性会有所影响。v 如果原选择的主尺度,考虑其他因素(如稳性不足、快速性不良等)也有修改意向时,应结合舱容的要求,综合分析,统筹兼顾,确定合理的修改方案。v 因舱容要求修改主尺度以后,浮力和重力的平衡应重新考虑,对其他性能有较大影响时也要重新校核。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 36 (2)舱容明显多余 除特殊船型以外,在舱容明显多余时也应考虑调整主尺度。调整时要充分考虑到对性能和其他方面的影响。在主要性能(如浮性、快速性、稳性等)已基本合适的情况下,可适当减小型深。减小型深应注意是否满足最小干舷的要求以及对总纵强度等其他因素的影响。如果排水量、快速性、稳性等条件允许船长或船宽作调整,则应根据舱容多余的问题统一考虑,对主尺度进行适当调整。有些船的型深不能因为舱容富余而减至很低,因为还有其他因素(如强度、干舷等)要考虑。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 37 (3)部分舱容的调整 如果货舱和压载水舱的总容积已足够,但不平衡,例如货舱容积多余,而压载水舱容积不足,此时应进行调整。调整货舱与压载水舱容积的比例可通过调整双层底高度以及首尾尖舱的长度来达到,有边舱时还可调整边舱的尺寸。调整时应注意以下问题。调整双层底高度时,应满足双层底高度的最低要求。如考虑增大双层底高度,则要注意满载时重心升高对稳性的影响。边舱的尺寸也有一定的范围,调整双壳体边舱的宽度时要注意到对破舱稳性的影响。对首尾尖舱的长度,规范和法规有要求,不可超越规定的范围。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 38 缩短首尾尖舱的长度对增加货舱实际的有效舱容是很有限的。因为,对于尾机型船,尾尖舱缩短后,机舱后端更尖瘦,机舱布置的长度利用率将降低,即机舱一般不可能等长度后移。首尖舱缩短后也因为首部型线削瘦,所增加的货舱容积利用率不高,即货舱首端处舱容亏损会增加。如果采用增大首尾尖舱的长度,将多余的货舱容积转移到首尾压载水舱容积中去,这种做法对于大船来说,很可能导致压载航行时船舶所受的弯矩比其他载况都大,这一点对于散货船尤为严重。散货船由于压载量大,通常压载航行时的总纵弯矩比满载时还要大。大船压载水的分布对总纵强度的影响在总体设计中应充分重视。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 395-2 容积型船的舱容与甲板面积v容积型船主要要素（，主尺度，系数）的 确定步骤：参考型船大体确定一组主尺度；构画总布置图；核算主尺度是否满足舱容与甲板面积要求；重量与浮力平衡；确定有关系数与；再核算各项性能。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 客船是指载客人数超过12人的船舶，包括纯客船和以载客为主兼载部分货物的客货船。目前，纯客船已向旅游船和高速船两个方向发展，客货船向客滚船(或称车客渡船)方向发展。这些船舶都属于比较典型的布置地位型船舶。大部分旅客都布置在上层建筑内。所需面积可根据布置人数，参照相近的型船估算出来，然后确定布置层数及各层长度和宽度。40哈尔滨工程大学船舶 课件建设 41 纯客船所需的甲板面积主要包括以下各部分：乘客和船员的起居处所。包括住室、盥洗室、大厅、餐厅、休息室、娱乐活动室、办公室、医务室、理发室以及走廊等。乘客和船员的服务处所。包括厨房、配膳室、储物间、邮件舱和贵重物品室、物料间、工作间以及通往这些处所的走廊等。乘客游步处所。包括外走廊以及允许旅客到达的露天甲板等。机器处所。包括机舱、锅炉房、电站和配电舱室、通风、空调、冷藏等各种机器处所。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 42关于乘客所需的布置地位，我国法规“乘客定额及舱室设备”有以下规定。客船根据航行时间和国际、非国际航线分为以下四类：第一类航行时间在24h及以上的国际航行客船；第二类航行时间在24h以下的国际航行客船和航行时间在 24h及以上的非国际航行客船；第三类航行时间在24h以下非国际航行客船；第四类航行时间不超过4h非国际航行客船。客舱分为卧席和坐席两种。第一、二类客船和航行时间超过 6h的第三类客船应全部设置卧席客舱，航行时间在6h及以下 的第三类客船和第四类客船可根据营运需要设置适当数量的 坐席客舱。卧席客舱的等级和人数规定见表4.4.1。各类客船不同等级客舱每位乘客的最小居住甲板面积见表4.4.2。各类客船必须设有乘客的游步甲板，各类客船每位乘客所需 的游步甲板面积应不小于表4.4.3的规定。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 43哈尔滨工程大学船舶 课件建设 44对于高速客船，客舱均设座位，无卧铺，也不设乘客游步甲板。客舱净高度规定：对第一、二类客船应不小于2.1m;对第三、四类客船不小于2.0m；对设置单层铺的客舱应不小于1.9m。下列处所不应载运乘客：净高度不足1.9m的舱室；防撞舱壁之前的处所；最深分舱载重线以下超过1.2m的第一层甲板上的处所以及其他不适于载客的处所。客舱也不能与储藏易燃、易爆物料舱室及二氧化碳消防站室相毗邻。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 45 生活舱室（分几个等级）公共处所（小卖铺、阅览室、休息室、餐厅、洗漱间）各层主要通道 工作舱室（驾驶室、报务室、广播室、空调室、通风机室、茶水间、储藏室、厨房等）客船所需面积包括哈尔滨工程大学船舶 课件建设 46v1.主船体方面 上甲板以下部分，影响舱容甲板面积因素L，B，D等。船长Lpp包括 ，及布置旅客用（客舱）的长度。（行李，邮件舱长度）上甲板以下布置一、二层低等级客舱。客舱的有效布置长度 参照型船 确定 绘总布置草图哈尔滨工程大学船舶 课件建设 47 船宽B 外走道，内走廊，床铺，客舱的布置 小客舱要考虑布置主机 首尾舱室的有效面积的变化 型深D 甲板分层 客舱高度 主机舱高度v2.上层建筑方面 上层建筑是船主体连续露天甲板以上部分的总称。上层建筑层数，各层的长、宽度是影响甲板 面积大小的因素。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 二、其它船v布置层数不能过多（对稳性影响：重心高，受风面积大）v上建筑长度与船长相适应首、层部留有足够的露天甲板面积（锚、系泊设备及船员操作）v客货船 还应考虑各种货舱长度 在露天甲板布置起货设备所需面积v集装箱船 舱内和甲板上集装箱数的分配 机舱和上层建筑的地位48哈尔滨工程大学船舶 课件建设 49 舱内集装箱数与甲板上集装箱数的分配。舱内集装箱的数量直接关系到主尺度的大小,而甲板上的集装箱从布置地位看,堆高不受限制,数量是可以增加的。限制甲板上集装箱数量的主要因素是船舶的稳性,关键是集装箱的重心高度。在一定的主尺度条件下,如果在舱内能增加载箱数,就可以降低重心高度,或者在同等稳性条件下,可以增加甲板上的载箱数。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 50 机舱和上层建筑的地位。缩短机舱和上层建筑长度是增加集装箱布置地位的重要措施;同时,机舱和上层建筑在船长方向的位置对布置也有很大影响。但是,机舱和上层建筑的位置还涉及其他许多方面因素(如对造价、船舶操作使用的影响等),不能完全从集装箱布置要求出发。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 三、客舱的布置面积标准v参见P60之三 其中最后一项-其它有关布置地位的标准 包括：梯子高、宽度，走道及走廊宽度，坐席宽度，每层最小高度值51哈尔滨工程大学船舶 课件建设 5-3 容积及形心位置的计算 总布置图在 型线图 确定后 可计算 舱容 结构图 形心位置各种装载下的浮态 稳性 以便计算 画出 抗沉性 （舱容图）52哈尔滨工程大学船舶 课件建设 53 舱容的详细计算 正式的舱容计算根据确定的总布置图、型线图和肋骨型线图进行,舱柜具体尺寸应根据相关的结构图确定。需要详细计算舱容的舱室主要有货舱、压载水舱、各类消耗液体舱。如要绘制全船容量图,其余舱的容积也要计算。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 一、干货舱v1.计算各舱型容积及形心计算：方法与“船舶静力学”计算 排水体积 方法相同 浮 心 干货舱的容积分为型容积、散装容积及包装容积等。54哈尔滨工程大学船舶 课件建设 55 1.计算内容(1)货舱的散装舱容和包装舱容、液体舱的净容积 这些舱容都是在型容积计算结果的基础上求得的。散装 舱容和液体舱净容积利用型容积乘上结构折扣系数而得。货舱包装舱容可用下式计算:式中:l和l分别为扣除横舱壁扶强材后货舱的有效舱 长和货舱的理论长度;A和A分别为货舱型容积中心处横剖面有效面积 (图中的阴影部分面积)和型面积。C系数,取0.9950.998,小船取小值,大船取大值。上式中l和A扣除的是舱壁护强材、肋骨和横梁这些普通 构件的影响,而系数C 是考虑强框架、桁材、舱口端梁及舱 口纵桁的影响。舱口围的容积可单独计算,无论散装容积还 是包装容积都可取舱口围的型容积的值。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 56哈尔滨工程大学船舶 课件建设 57(2)型容积的形心坐标 形心坐标包括形心距船中的距离 和距基线的高度 ,需要时还包括形心距中纵剖面的距离 。散装舱容和包装舱容的形心可直接取型容积的形心。由于亏舱的因素,实际货物的重心高度比型容积形心高度要低些,这样取的结果偏于安全。(3)液体舱的水平面惯性矩 通常仅需计算横向的面积自身惯性矩 ,用于计算稳性时求得自由液面修正值。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 58二、液体舱（货油舱、燃油舱、淡水舱、压载水舱）v由于营运过程中，油、水均可能变化，设计者应提供各液体舱的容积和容积形心随液面高度变化的曲线，即舱容要素曲线。v舱容要素曲线是指该舱的容积(型容积和有效容积)，型容积形心竖向和纵向位置，自由液面对通过其形心纵轴的惯性距等随液面深度不同而变化的曲线。该图依据舱柜布置图和肋骨型线图经计算后绘制的。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 v包括：各液面高度处体积V及其形心坐标 Zv 、Xv、Yv 自由液面通过其面积形心的纵轴惯 性矩ixv作用：计算各种载况的浮性和稳性时，用来确定 各液舱装载量和重心位置及液面惯性距；用来制定油水舱“液位容积表”（液体容积 与液面距舱顶距离对照表）。59哈尔滨工程大学船舶 课件建设 容量（舱容）图v容量图：表示全船舱容大小及分布，该图以船长为横坐标，以各舱的横剖面面积为纵坐标绘成的曲线。该图在长度方向反映船长(或局部区域长度)及各舱室、舱柜长度，在高度方向代表各舱室、舱柜在对应位置上的剖面面积。v容量图是按总布置图、舱柜布置图、邦容曲线和型线图(肋骨线型图)绘制出的。60哈尔滨工程大学船舶 课件建设 61容量（舱容）图 根据邦氏曲线图算出各舱室、舱柜各剖面面积，选择适当的长度和面积比例，然后在长度方向上画出船长(或局部区域长度)和各舱室、舱柜长度，在高度方向上画出各舱室不同高度处对应的横剖面面积。最后分别把双层底高度处，各层甲板及平台高度处所对应的面积值连成曲线，则得出容积图。这个图的最高曲线下包围的面积就是船主甲板下型体积，图形的面积形心沿船长方向坐标代表了体积形心长度方向坐标。每个舱室、舱柜所包围的面积代表了该舱室、舱柜的容积(型容积)，其面积形心在长度方向坐标代表了该舱室、舱柜容积形心在长度方向的位置。哈尔滨工程大学船舶 课件建设 62容量（舱容）图v用途：利用容量图能计算出货物、油、水 重量及其重心的纵向位置；为核算抗沉性、稳性、浮态之用。舱容图是纵倾调整的辅助资料。舱容图见P63谢谢你的阅读v知识就是财富v丰富你的人生
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