許紅霞++陳文強(qiáng)

摘 要：傾斜試驗(yàn)是船舶穩(wěn)性校核中的關(guān)鍵一步，它的目的是計(jì)算空船重量和重心位置。該文從傾斜試驗(yàn)的基本原理著手，重點(diǎn)論述了試驗(yàn)中應(yīng)該注意的幾個(gè)要點(diǎn)，如試驗(yàn)環(huán)境、船舶狀態(tài)、吃水等，以確保傾斜試驗(yàn)可以獲得可靠的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：傾斜試驗(yàn) 空船重量 重心位置 吃水修正

中圖分類號(hào)：U662 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（c）-0119-02

眾所周知，船舶是一個(gè)由板材、型材和設(shè)備等組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體，在設(shè)計(jì)階段很難準(zhǔn)確地估計(jì)它的重量和重心位置。此外，在建造的過程中，為了適應(yīng)船舶的各種使用要求，也可能對(duì)相應(yīng)的材料、部件和設(shè)備等進(jìn)行調(diào)整，因此，船舶的重量和重心位置在船舶建成之前都很難準(zhǔn)確地估算。在船舶基本建造完工的時(shí)候，進(jìn)行傾斜試驗(yàn)可以獲得可靠的空船重量和重心位置，從而驗(yàn)證船舶在各種載況下是否滿足穩(wěn)性要求[1]。

1 傾斜試驗(yàn)的基本原理

如果自由正浮的船舶中，某個(gè)物體P由一舷移至另一舷，則物體對(duì)船舶產(chǎn)生一個(gè)橫傾力矩PY，使船舶傾斜了一個(gè)角度θ，船舶又在新的水平面W1L1處獲得了平衡。在船舶橫傾很小的時(shí)候，橫傾力矩約等于回復(fù)力矩，可以得：

MR=ΔGMsinθ=PYcosθ （1）

所以，GM=PY/Δtanθ （2）

求得GM后，又可以通過下述公式求出船舶的垂向坐標(biāo)及縱向坐標(biāo)[2]。

ZG=KM-GMcosφ （3）

XG=XB+（ZG-ZB）Tanφ （4）

2 傾斜試驗(yàn)中的幾個(gè)要點(diǎn)

2.1 試驗(yàn)環(huán)境

為了減少橫風(fēng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，傾斜試驗(yàn)應(yīng)盡量選在風(fēng)力較小的條件下進(jìn)行，風(fēng)力應(yīng)不大于蒲氏2級(jí)。同時(shí)，還應(yīng)該注意潮流對(duì)試驗(yàn)的影響，應(yīng)盡量安排在船塢內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，如果條件有限，不能安排在船塢內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，則應(yīng)盡量在平潮的時(shí)候進(jìn)行。在有風(fēng)有流的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，最好使船首頂風(fēng)頂流。

2.2 船舶狀態(tài)

傾斜試驗(yàn)時(shí)，船舶應(yīng)在處在基本建造或改裝完成的狀態(tài)，船上的吊機(jī)、腳手架等可搖動(dòng)、移動(dòng)或懸掛的物件都應(yīng)該固定在相應(yīng)的位置，以免產(chǎn)生額外的橫傾力矩。船舶中積存的水、油、廢料、垃圾等應(yīng)清理干凈，使船舶接近設(shè)計(jì)規(guī)定的空船狀態(tài)。為保證試驗(yàn)的精度，多余或不足重量應(yīng)不超過空船重量的1%。同時(shí)，開始試驗(yàn)時(shí)，船舶應(yīng)盡量呈正浮狀態(tài)，當(dāng)船舶的初始橫傾角大于0.5°時(shí)，就應(yīng)該調(diào)整初始橫傾角，否則應(yīng)考慮到橫傾角對(duì)空船重量和重心的影響；當(dāng)船舶的初始縱傾大于船長(zhǎng)的1%時(shí)，應(yīng)按縱傾狀態(tài)的靜水力計(jì)算結(jié)果。

2.3 移動(dòng)物體的重量

通過傾斜試驗(yàn)基本原理的分析，可以得出，當(dāng)θ越趨近于0時(shí)，GM的計(jì)算結(jié)果越精確，但是受試驗(yàn)設(shè)備和讀數(shù)誤差的影響，移動(dòng)物體的重量小時(shí)，反而導(dǎo)致誤差增大。移動(dòng)物體的重量應(yīng)能使船舶產(chǎn)生2°～4°橫傾角，具體估算移動(dòng)物體重量的示例如下。

假設(shè)傾斜試驗(yàn)的船舶排水量Δ為50 t，移動(dòng)物體的距離Y為5 m，初始橫傾角θ設(shè)計(jì)為4°，船舶設(shè)計(jì)的初穩(wěn)性高度GM為0.6 m，則根據(jù)傾斜試驗(yàn)的公式，可得：

P=ΔtanθGM/Y （5）

在試驗(yàn)中，如果采用4組試驗(yàn)重量時(shí)，移動(dòng)物體的重量應(yīng)為上述結(jié)果的2倍，相應(yīng)的移動(dòng)物體重量約為P=2×0.42=0.84 t；如果采用6組試驗(yàn)重量時(shí)，移動(dòng)物體的重量應(yīng)為上述結(jié)果的3倍，相應(yīng)的移動(dòng)物體重量約為P=3×0.42=1.26 t。上述的計(jì)算結(jié)果只是估算的參考值，實(shí)際試驗(yàn)中可以根據(jù)參考值上下浮動(dòng)，選擇相應(yīng)的移動(dòng)物體重量。

2.4 吃水的影響

傾斜試驗(yàn)中，吃水與船舶的排水量、橫穩(wěn)心垂向坐標(biāo)和浮心縱向坐標(biāo)等要素有關(guān)，直接影響排水量等參數(shù)的準(zhǔn)確性。實(shí)際操作中，受到風(fēng)浪、橫搖、縱傾等因素的影響，吃水讀數(shù)存在一定的誤差。測(cè)量吃水時(shí)，由船東、船檢和船廠代表共同組成測(cè)量小組乘坐小艇在船首、舯、尾兩舷共6處位置測(cè)量數(shù)據(jù)。對(duì)于排水量較小的船舶，測(cè)量吃水的試驗(yàn)人員的重量影響不可忽視，測(cè)量小組不應(yīng)再上船，否則容易引起船舶吃水的變化[3]。測(cè)得讀數(shù)后，應(yīng)該考慮到水尺和吃水的關(guān)系，對(duì)鋼質(zhì)船舶應(yīng)該減去板厚和外龍骨（如有時(shí)）的高度。

基于某些原因，部分船舶的水尺不能準(zhǔn)確勘劃在艏艉垂線和船舯處，對(duì)具有初始縱傾的漁船，則需要進(jìn)行如下方式的吃水修正（如圖1所示）：

ΔTf=Lmf×ta/Lfa （6）

ΔTm=Lmm×ta/Lfa （7）

ΔTa=Lma×ta/Lfa （8）

式中，ta為艏艉水尺的差值的絕對(duì)值；Lfa為艏艉水尺之間的水平距離；Lmf為艏部水尺到艏垂線的距離；Lmm為舯部水尺到舯垂線的距離；Lma為艉部水尺到艉垂線的距離；ΔTf為艏部吃水的修正值；ΔTm為舯部吃水的修正值；ΔTa為艉部吃水的修正值。

2.5 傾角θ的影響

傾角θ的測(cè)量方法一般有U型管法和掛擺法。掛擺法由于器材價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單方便，所以使用得比較多，建議為在艏部、艉部和船舯處個(gè)各設(shè)一個(gè)掛擺，如條件限制，則至少在艏艉部各設(shè)一個(gè)。掛擺線的長(zhǎng)度至少為3 m，否則容易造成擺幅偏小，讀數(shù)誤差增大，擺線的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，傾角θ的計(jì)算值越準(zhǔn)確。擺錘應(yīng)置于水槽或油槽中，可以增加擺錘運(yùn)動(dòng)的阻尼，使擺錘快速地穩(wěn)定下來。為了得到準(zhǔn)確的傾角θ，在數(shù)據(jù)處理的過程中，可以使用其他狀態(tài)的擺幅平均讀數(shù)值與正浮狀態(tài)的擺幅平均讀數(shù)值之差[5]來計(jì)算傾角θ。

2.6 誤差檢查

傾斜試驗(yàn)的實(shí)際操作過程中，不僅容易受到風(fēng)、浪、流等外界因素的影響，而且也容易受到試驗(yàn)人員讀數(shù)等內(nèi)在因素的影響。在試驗(yàn)過程中進(jìn)行誤差檢查，可以保證測(cè)量結(jié)果的正確性。當(dāng)測(cè)量的數(shù)據(jù)偏離檢查直線4%時(shí)，應(yīng)分析原因并判定是否需要重做試驗(yàn)，剔除無效的數(shù)據(jù)之后，才能保證傾斜試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

傾斜試驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，影響試驗(yàn)結(jié)果的因素很多，需要船東、船檢和船廠人員的密切配合，注意該文中提到的要點(diǎn)，可以減少外因和內(nèi)因的影響，盡量提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為船舶穩(wěn)性、裝載等計(jì)算打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃向麗.淺談?dòng)绊懘皟A斜試驗(yàn)的幾個(gè)因素[J].廣東造船，2001（2）：21-22.

[2] 楊存國(guó)，虞偉.CB/T 3035-2005，船舶傾斜試驗(yàn)[S].國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，2005.

[3] 紀(jì)東方，梁燕.關(guān)于漁船傾斜試驗(yàn)中若干關(guān)鍵問題探討[J].廣東造船，2011（5）：53-55.

[4] 俞士將.對(duì)船舶傾斜試驗(yàn)中問題的探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2010（4）：49-50.

[5] 陽大平.船舶傾斜試驗(yàn)計(jì)算誤差實(shí)例分析[J].造船技術(shù)，1989（7）：21-25.