淺析船舶傾斜試驗中應注意的幾個要點

許紅霞++陳文強

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

關鍵詞：傾斜試驗 空船重量 重心位置 吃水修正

中圖分類號：U662 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0119-02

眾所周知，船舶是一個由板材、型材和設備等組成的復雜結(jié)構(gòu)體，在設計階段很難準確地估計它的重量和重心位置。此外，在建造的過程中，為了適應船舶的各種使用要求，也可能對相應的材料、部件和設備等進行調(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確地估算。在船舶基本建造完工的時候，進行傾斜試驗可以獲得可靠的空船重量和重心位置，從而驗證船舶在各種載況下是否滿足穩(wěn)性要求[1]。

1 傾斜試驗的基本原理

如果自由正浮的船舶中，某個物體P由一舷移至另一舷，則物體對船舶產(chǎn)生一個橫傾力矩PY，使船舶傾斜了一個角度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候，橫傾力矩約等于回復力矩，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及縱向坐標[2]。

ZG=KM-GMcosφ （3）

XG=XB+（ZG-ZB）Tanφ （4）

2 傾斜試驗中的幾個要點

2.1 試驗環(huán)境

為了減少橫風對試驗數(shù)據(jù)的影響，傾斜試驗應盡量選在風力較小的條件下進行，風力應不大于蒲氏2級。同時，還應該注意潮流對試驗的影響，應盡量安排在船塢內(nèi)進行試驗，如果條件有限，不能安排在船塢內(nèi)進行試驗，則應盡量在平潮的時候進行。在有風有流的情況下進行試驗，最好使船首頂風頂流。

2.2 船舶狀態(tài)

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

2.3 移動物體的重量

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

假設傾斜試驗的船舶排水量Δ為50 t，移動物體的距離Y為5 m，初始橫傾角θ設計為4°，船舶設計的初穩(wěn)性高度GM為0.6 m，則根據(jù)傾斜試驗的公式，可得：

P=ΔtanθGM/Y （5）

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

2.4 吃水的影響

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

基于某些原因，部分船舶的水尺不能準確勘劃在艏艉垂線和船舯處，對具有初始縱傾的漁船，則需要進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的測量方法一般有U型管法和掛擺法。掛擺法由于器材價格低、操作簡單方便，所以使用得比較多，建議為在艏部、艉部和船舯處個各設一個掛擺，如條件限制，則至少在艏艉部各設一個。掛擺線的長度至少為3 m，否則容易造成擺幅偏小，讀數(shù)誤差增大，擺線的長度越長，傾角θ的計算值越準確。擺錘應置于水槽或油槽中，可以增加擺錘運動的阻尼，使擺錘快速地穩(wěn)定下來。為了得到準確的傾角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]來計算傾角θ。

2.6 誤差檢查

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

3 結(jié)語

傾斜試驗是一項復雜的工作，影響試驗結(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，可以減少外因和內(nèi)因的影響，盡量提高試驗結(jié)果的準確性，為船舶穩(wěn)性、裝載等計算打下扎實的基礎。

參考文獻

[1] 黃向麗.淺談影響船舶傾斜試驗的幾個因素[J].廣東造船，2001（2）：21-22.

[2] 楊存國，虞偉.CB/T 3035-2005，船舶傾斜試驗[S].國防科學技術工業(yè)委員會，2005.

[3] 紀東方，梁燕.關于漁船傾斜試驗中若干關鍵問題探討[J].廣東造船，2011（5）：53-55.

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

[5] 陽大平.船舶傾斜試驗計算誤差實例分析[J].造船技術，1989（7）：21-25.