船舶试航航线修正方法的研究

船舶试航航线修正方法的研究

0实船试验转速修正随着国际造船形势的恶化，新船型的开发和油耗价格的上涨，船东对船舶性能的要求日益提高，包括速度和功率，这直接关系到船舶的油耗和运营成本。其中,船舶试航状态下航速及功率是检验船舶性能的重要指标,但是考虑到实船试航工况与船舶设计任务书中描述的理想环境不同,因此如何正确反映实船设计航速是否达标以及检验模型试验的精度,各种实船试航航速修正标准应运而生,如BSRA、ISO15016(2002)及ITTC7.5-04-01-01.2等。目前ITTC试航航速修正方法日益得到各国船东、船级社、设计单位及船厂的认可。本文主要根据ITTC7.5-04-01-01.2方法,并结合ISO15016(2002)航速修正方法,把实船试航的航速结果修正到深水、无风、无浪、无流环境下的航速结果,以检验船舶是否符合船厂和船东之间的合同要求。其中以EXCEL为平台,通过VBA编写程序,建立一套完整的航速修正评估软件,从而快捷修正实船试航航速,并直观反映各种工况下实船试航、实船试航航速修正及船模试验的S-P曲线图。1环境保护方法1.1适用该船舶的一些基ITTC7.5-04-01-01.2对于实船试航时的风、海况及水深范围有明确规定,满足下列条件的试航船舶可直接应用该方法进行修正:2)适用于Lpp>100m的船舶,风级不高于薄福风级6级,浪高H≤0.015Lpp或Hmax为4m。3)适用于Lpp<100m的船舶,风级不高于薄福风级5级;浪高H≤1.5m。1.2试航转速修正流程根据ITTC7.5-04-01-01.2标准,该软件的计算流程如图1所示。根据上面的试航航速修正流程图,ITTC试航航速修正方法可分为以下6个步骤:1)实船试验数据采集;2)波浪阻力修正;3)风阻影响修正;4)温度、盐度、排水量及纵倾修正;5)浅水及流的影响修正;6)得到船舶在理想状态下的功率/转速和航速曲线。1.3风角和波浪角图2中,Heading为试航航向;ΨWR表示相对风向;BWT表示实际风向;α表示波浪的方向;其中ΨWR=0º定义为首迎风方向。1.4增阻方法的确定ITTC中波浪增阻计算方法分为两种,根据风区的不同选择不同的波浪增阻方法。通常情况下风区不受限,主要考虑风浪的影响,可以不计及涌的影响,此时选择ITTC双参数谱的波浪增阻计算方法;若为有限风区则需计及涌的影响,需要计算ITTC波浪增阻与有限风区波浪增阻之和。1.5风阻系数的计算ITTC试航航速修正方法中涉及两种计算风阻的方法,即风阻系数数据库及Fujiwara回归公式。其中,风阻系数数据库涉及6种船型、13种状态下的风阻系数,如测速船舶类型与数据库类型相同,其风阻系数可以从数据库中直接读取从而计算其风阻。Fujiwara公式则适用于所有类型船舶,可根据试航船舶的各船体参数来计算其风阻系数。其具体类型在表1中有详细说明。ITTC中对于温度、盐度、排水量、纵倾、浅水及流的影响因素的修正,除温度及盐度参考ISO15016(2002)方法之外,其他根据ITTC中规定的计算方式进行修正。其中排水量及纵倾的修正主要运用海军系数法,流的修正则通过一来一回航速的平均实现,这与ISO15016(2002)中流的修正方法有明显不同。2itct速度修正软件介绍2.1风阻数据库计算本软件依据ITTC7.5-04-01-01.2标准,以EXCEL为平台,通过VBA编写程序,包括6个表单(图3),分别为:1)Input:在绿色背景的表格中填入相应的数值,该表单包含所有的计算按钮。2)ITTC波浪增阻:该表单为ITTC波浪增阻计算程序。3)有限风区波浪增阻:该表单为有限风区波浪增阻计算程序。4)风阻Fujiwara计算:该表单为风阻Fujiwara计算程序。5)风阻数据库计算:该表单为风阻数据库计算程序。6)计算总表:该表单包括原始输入数据,中间计算结果及最终计算结果汇总和图表。2.2转速功率曲线图ITTC实船试航航速修正软件可以输出包括计算数据、中间结果及最终结果的PDF报告,包括修正后的航速、功率、转速及实船在不同吃水下的航速功率曲线图,如图4所示。2.3试航转速修正结果以某散货船实船试航数据为例,进行ITTC试航航速修正,其实船数据采集如表2和表3所示。该散货船实船试航过程中,主要在4种主机负荷条件下运行,其中除90%主机工况测两个来回,其余工况均测一个来回,应用ITTC实船试航航速修正软件对其进行航速修正,其修正结果如表4所示。该船的船模试验预报数据如表5所示。为了更方便的比较航速修正结果,该软件可以自动生成不同吃水状态下的航速功率曲线,其中包括实船试航航速、ITTC实船试航航速修正结果及船模试验结果,如图5及图6所示。从图5及图6可以得到以下结论:1)在相同功率条件下,由于实船试航时受到风、浪等因素的影响,导致实船测量所得值比理想状况下修正值小;2)随着航速的增大,实船试航实测数据、ITTC实船试航航速修正结果及船模试验结果的偏差越来越大,这种偏差说明高航速状况下,其外部载荷间相互影响更加复杂;3)对于该试航船舶,其船模试验预报性能均低于实船试航及修正后的船舶性能,说明该船船模试验预报结果趋于保守。3实船通航通航修正本文主要针对ITTC7.5-04-01-01.2,并结合部分ISO15016(2002)的计算方法,编制了实船试航航速修