倾斜实验原理和方法分解.ppt

1、1、倾斜试验/空船重量测定 2、航行试验（操纵性能部分、锚机/舵机）,中国船级社广州分社 南沙检验处 尤炜呈 TelEmail: ,第一部分倾斜试验/空船重量测定,1、适用范围： SOLAS II-1/Reg5.1(2009)：每艘客船，不论其大小，以及船长（L）24m及以上的每艘货船，应在完工时作倾斜试验，并确定其稳性要素。 船长系现行国际载重线公约定义的船长,2、目的： 确定船舶的空船重量及重心的实际位置,3、稳性要素： 1）空船排水量：系指船舶在没有货物，舱柜内无燃油、润滑油、压载水、淡水、锅炉给水，消耗物料，且无乘客、船员及其行李物品时的排水量，以吨计。 2）

2、空船排水量的重心位置即重心三维坐标。,4、计算方法 1）初稳性高度： GM=W Y/( tg) 式中： GM： 试验状态下初稳性高度的数值，m W：试验中移动重量的数值，t Y：重量移动距离的数值，m ： 试验状态船舶排水量的数值 ：试验测得的横倾角的数值，,2）重心坐标垂向位置 ZG=KM-GM cos 式中： ZG：试验状态船舶的重心垂向坐标，m KM：试验状态下船舶的横稳心垂向坐标,m GM：试验状态下初稳性高度，m ：试验状态下船舶的纵倾角数值，艉倾为正，,3）重心坐标纵向位置 XG=XB+(ZG-ZB) tg 式中： XG：试验状态下重心纵向坐标，舯前为正，m XB：试验状态下船舶浮

3、心重心纵向坐标，舯前为正，m ZG：试验状态船舶的重心垂向坐标，m ZB：试验状态船舶浮心重心垂向坐标，m ：试验状态下船舶的纵倾角数值，艉倾为正，,4）重心坐标横向位置 一般情况下，船舶都设计成左右对称。但是对于中心线不对称的船舶（如钻井平台），或其内部布置或装备重量偏离中心促使固有横倾角大于0.5的船舶，应确定其空船重心的横向位置。,倾斜试验的程序和要求,（以重块为例）,1、倾斜试验大纲编制和批准 倾斜试验前，船厂应编制倾斜试验大纲，并提交现场验船师审核。大纲内容应包括：试验状态和条件、试验准备工作以及试验步骤等内容。 试验大纲的编制建议参考：中国船级社发的船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指

4、南,一、倾斜试验大纲,二、船舶状况要求,1、船舶应尽可能接近完工； 2、由于应完成的遗留工作量（增加的重量）和方式影响空船特性的准确性，应作出正确的判断； 3、船上的临时材料、工具箱、脚手架等应减至最低数量。不参加倾斜试验人员应离船；,二、船舶状况要求,4、甲板上须无水、无积雪或冰 5、试验时预期的液体载荷应包括在试验的计划中。舱柜最好空舱或完全满载，半载的舱室应减至最低； 6、建议使用3个摆锤，但最少使用2个；,二、船舶状况要求,7、船舶应尽可能的正浮，并有足够的吃水，以便使其在从一舷至另一舷倾斜时避免水线面突然改变。在初始位置用横倾至0.5的倾斜重量是可以接受的； 8、船舶的主甲板应有足够

5、的强度承受重块，避免由于重块而产生结构上的破坏。,三、试验准备工作,1、多余和不足重量测定： 试验开始前应对多余重量和不足重量进行测定，统计出重量和重心位置，并计算出多余和不足重量产生的横向和垂向力矩,三、试验准备工作,1）不足重量的总值应不超过空船排水量的1%； 2 ）多余重量的总值应不超过空船排水量的1%； 3 ）液体压载不计算在多余重量内；,三、试验准备工作,统计当前实验状态下船舶各个液舱里的油、水、甲板上以及居室里的多余物品的重量和重心位置。为了增加计算的准确度，实验前应该排除多余的油水，移走多余的甲板机械和物品，重心位置的参照点纵向可从船舯或尾垂线算起，垂向从基线算起 。,三、试验准

6、备工作,2、船舶系泊状态： 1）系泊布置应确保船舶能不受约束地在足够长的时间内自由横倾，不触及任何障碍物； 2）船舶艏艉部应用缆绳系牢，缆绳应系于甲板上的带缆桩上。,三、试验准备工作,3、环境条件测试（CBT 3035-2005）： 1）风力：不大于蒲氏2级，在主管机关同意下可以不大于3级； 2）试验应尽量安排在坞内进行。也可以在相对平静水域或遮蔽水域进行，但应避开外来干扰。 3）应在合适的位置和深度采集足够的水样品，以准确计算水的密度,风速仪,密度仪,吃水仪,三、试验准备工作,4、摆锤： 1）摆锤应有足够的长度，以保证向正浮两舷摆动的幅度至少为15mm，通常摆锤越长，试验结果越准确； 2）应

7、设置一个注满液体的凹槽，用于每次重量移动后，衰减摆锤的摆动； 3）一个经过固定的刻度标尺； 4）摆锤的长度至少为3m;,三、试验准备工作,也可以使用U型管和倾斜仪代替摆锤，但应满足相关的要求。当采用倾斜仪或其它测量仪器时，建议至少同时采用一个摆锤。如不可行时，主管机关可批准一个替代布置。,三、试验准备工作,5、重物 1）根据试验大纲的要求，在船舶的主甲板上画好重块的位置； 2）所使用的总重量应足以提供向每舷横倾至少1和最多4的倾斜。对于大型船舶，主管机关可以接受较小的角度； 3）试验重物应密实并具有能准确确定重心垂向位置的外形。,三、试验准备工作,6、试验所需图纸： 1）型线图 2）总布置图

8、3）静水力曲线图 4）邦戎曲线图 5）舱容图 6）基本结构图 7）压载布置图 8）吃水标志图,四、倾斜试验程序,1、全船检查 确认船舶已符合倾斜试验的要求。检查内容包括：多余和不足重量的复核、可移动的或悬挂的物件均紧固、摆锤和试验重物置放到位、用于调整船舶纵倾的压载水是否满舱、各项试验的设备是否满足要求；,四、倾斜试验程序,2、吃水读数 为确定船舶在倾斜试验时的排水量，应取得吃水读数，以确定水线位置： 1）一般读取两舷所有吃水标尺数； 2）倾斜试验前、后均应立即读取吃水。以保证船舶在试验过程中，吃水没有发生变化。 3）测量吃水时，重块和人员应在指定位置,四、倾斜试验程序,3、倾斜试验 按倾斜试

9、验大纲的要求进行倾斜试验。,四、倾斜试验程序,1）重块采用6组 按下列顺序进行,四、倾斜试验程序,2）重块采用4组 按下列顺序进行,四、倾斜试验程序,3）读数应注意： a）摆线的摆动稳定； b）船舶侧倾时，摆线应保持垂直并避免与标尺和槽壁相碰； c）试验人员及重量应位于规定的位置； d）系泊状态，保证船舶处于自由漂浮状态 ；,四、倾斜试验程序,一般情况下，当摆锤停止摆动时，试验人员开始读数，如果摆锤轻微摆动，应取摆动中心作为标志。做试验时，一般摆锤不会完全停止摆动，故都是读取摆锤左右摆动的数值后再取平均数。,四、倾斜试验程序,4）数据准确性检查： 为保证试验结果的准确性，应在试验过程中同时进行

10、误差检查。以横倾力矩（重量距离）为横坐标，以横切角正切值（摆线偏移幅度/摆长）为纵坐标，用线性回归分析法做一条直线。,四、倾斜试验程序,正常的图形,四、倾斜试验程序,过量的自由液体，产生过大的自由页面,四、倾斜试验程序,船舶触底或被缆绳限制,四、倾斜试验程序,初始零点取值后，左侧有定常风,四、倾斜试验程序,左侧有突风,四、倾斜试验程序,5、倾斜试验结束后，在离船前，船厂、船东代表以及验船师应在原始数据的每一页签署姓名和日期，确认数据的真实性。,五、试验数据处理,1、数据处理： 倾斜试验结束后，船厂应根据试验过程中测得的船舶吃水、重物移动等相应数据，进行计算，并形成倾斜试验报告，交由现场验船师确

11、认。,五、试验数据处理,2、计算过程： 1）计算船舶的平均吃水； 2）在静水力曲线表中插值计算出船舶在该吃水下的排水量； 3）通过摆锤的读数以及摆锤的长度计算船舶的倾斜角；,五、试验数据处理,2、计算过程： 4）计算多余重量和不足重量的总数以及相应的力矩； 5）最后计算出船舶空船重量以及中心的坐标。,五、试验数据处理,3、倾斜试验报告： 船厂应该将该倾斜试验测得的数据以及计算过程形成一个倾斜试验报告，并交由现场验船师确认。 建议倾斜试验报告一旦确认后，应马上送往审图中心，以免影响相关稳性资料的审批。,六、使用压载水作为重物,当使用固体重物产生侧倾力矩不可行时，可允许采用移动压载水作为替代办法。

12、使用压载水作为重物时，应注意如下要求： 1）压载舱必须满舱。满舱是指液舱完全装载而无因纵倾或不足透气引起的空隙。营运状态的98%的装载率也不能视为满舱； 2）所有倾斜液舱必须在每次移动之前和之后进行人工探测；,六、使用压载水作为重物,3）应测量并记录压载水的密度 4）必须提供准确的测深/液舱液位表； 5）对移动量的验证可以由流量计或类似设备达到； 6）液舱应直接相对以保持船舶平衡； 7）通向倾斜液舱的管路应注满；,七、使用U形管读数,采用U型管时，应满足以下条件： 1、装置的两端应尽量布置在舷边处； 2、为便于读数和检查气泡，应全部采用透明管； 3、装载两端的横向距离应足够大，使船舶由正浮到最

13、大倾斜状态下每舷产生足够的读数差（至少为15cm）；,七、使用U形管读数,4、应充分考虑气象条件： 1）避免装置暴露于阳光直射，否则应有装载避免沿管子产生温度差 2）如果温度低于0，则装置内的液体应具有防冻功能 3）如雨天，应避免雨水进入U形管,八、空船重量测定,1、测量状态： 船舶状态、系泊状态以及环境条件以及与倾斜试验的要求一致；,八、空船重量测定,2、测量步骤： 1） 在空船重量测定前，应按倾斜试验要求对船上的多余和不足重量进行测算，记录重量的大小以及相应位置的坐标； 2）测量该水域中水的密度及温度； 3）按倾斜试验的要求在船舶两舷的6个水尺位置读数；,八、空船重量测定,3、数据处理：

14、1）通过6个读数，计算出船舶的平均吃水； 2）使用平均吃水在静水力曲线表上插值，计算出该吃水对应的排水量，以及相应的重心纵坐标位置； 3）按倾斜试验的计算要求，计算出船舶空船重量和重心纵坐标。,倾斜试验的免除,倾斜试验的免除,主管机关可准许个别船舶免坐倾斜试验，但需具有其姐妹船作倾斜试验所得的基本稳性数据，且经主管机关同意认为可由此基本数据求得所免除船舶的可靠稳性资料,免除条件,1、姐妹船： 姐妹船是指在同一船厂使用同一份图纸建造的船舶。,免除条件,2、空船重量的偏差： 1）L160m，首制船空船重量的 1%； 3）50m L 160m，用线性插值；,免除条件,3、重心纵向位置： 相应于L的空

15、船纵向重心（LCG）的偏差不应大于首制船空船LCG的0.5%,免除条件,4、如参考类似船舶的现有数据能明显地表示，该船的尺度比例及布置，在一切可能的装载工况下具有大于足够的初稳性高度时，主管机关也可准许某个别船舶或某一类船舶，特别是专门设计用来运输散装液体货或矿砂的船舶免做倾斜试验。,参考文献：,1）SLOAS 2009 2）2008年国际完整稳性规则（2008年IS规则）及其解释性说明 3）IACS Rec031R2C1 倾斜试验统一程序 4）CBT 3035-2005 船舶倾斜试验 5）船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指南,第二部分,航行试验（操纵性能部分/锚舵机）,一、操纵性能,（一）试验

16、内容： 1、测速试验 2、停船试验 3、回转性试验 4、航向稳定性试验 5、初始回转试验 6、Z形操纵试验 7、威廉逊溺水救生试验,（二）试验条件： 1 、深水、无限航区水域； 2 、静水环境； 3 、满载（夏季载重线吃水），平吃水状态；和 4 、以试验速度稳态进入。,若由于船型原因，试验时保持满载吃水并不实际，试验时应尽可能满载吃水并保持零纵倾。试验时应特别注意保持螺旋桨充分浸没。,（三）环境条件： 1、不受限制的深水区域：大于4倍平均吃水。 2、风：不超过蒲氏5级。 3、浪：不超过海况4级。 4、流：均匀流。,1、测速试验,1）试验条件： a）试验海区有足够的助航距离和回旋余地 b）风力不

17、超过蒲氏3级，海浪不超过2级，潮流平稳 c）油船应在满载状态，其他船可以处于压载状态,2）试验内容及程序： a）按照船舶设计的正车工况，分别测定每一工况的船舶航速 b）船舶在进入测速区之前，应使主机达到每一工况的稳定转速 c）对每一个工况最好进行3个单程试验,d）航速计算公式：,3）试验记录： 试验时测量记录风向、风速、船舶航向和水流参数,2、停船试验,1）试验条件： a）试验海区有足够的助航距离和回旋余地 b）风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳 c）油船应在满载状态，其他船可处于压载状态,注意：试验过程中保持舵角为零,2）试验内容： 分别测定船舶按规定的半速和全速工况下，提车和全速

18、倒车时，船舶的惯性停船纵距、横距、时间、船首偏转度数,3）试验程序： I）半速、全速惯性停船试验： a：船舶在预定的航向上，以规定的航速稳定直线航行，记录初始航向、航速、主机转速； b：从船舶发出停车命令开始至船舶接近对水移动停止为一次试验完成，试验过程中舵角保持为零；,II）半速、全速惯性停船试验： a：船舶在预定的航向上，以规定的航速稳定直线航行，记录初始航向、航速、主机转速； b：从船舶发出倒车命令开始，按主机操作规程操作，至船舶接近对水移动停止为一次试验完成，试验过程中舵角保持为零。,4）结果衡准 全速倒车停船试验测得的航迹行程不应超过15倍船长。然而，如因船舶排水量大而使该衡准值不切

19、实际时，主管机关可修改该值，但不得超过20倍船长。,3、回转性试验,1）试验条件： a）试验海区有足够的助航距离和回旋余地； b）风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳； c）油船应在满载状态，其他船可处于压载状态；,2）试验内容： a）测试船舶在全速航向情况下，向左、向右回转直径、最大横倾角 b）船舶在全速情况下，在预定航向上稳定直航23min，按规定操舵至35或允许最大舵角，待船首向角变化大540时，即一个回转试验结束。按照相同程序反方向操舵进行下一个回转试验,3）试验记录： 在回转过程中。连续记录时间、航速、首向角、横倾角和回转角速度等。如有可能，应测量记录船舶在转动90、180、

20、270、360时的所需时间和其坐标,4）结果衡准 回转圈操纵时，纵距应不超过4.5倍船长（L），回转圈直径应不超过5倍船长。,4、航向稳定性试验,1）试验条件： a）试验海区有足够的助航距离和回旋余地； b）风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳； c）油船应在满载状态，其他船可处于压载状态；,2）试验内容及程序： I）保持舵角不变： a）船舶在全速情况下，在预定航向上进行稳定直线航行； b）在稳定35min后，保持正舵不变，每隔1030s测量记录罗经航向读数，连续测量35min； c）顺流和逆流情况各进行一次；,II）保持航向不变，测量操舵情况： a）船舶全速情况下，在预定航向上进行稳

21、定直线航行 b）测量在保持航向不变情况下，为保持航向不变所操舵次数及醉倒操舵角度，连续测定35min；,5、初始回转试验,1）试验条件： a）试验海区有足够的助航距离和回旋余地 b）风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳 c）油船应在满载状态，其他船可处于压载状态,2）试验内容及程序： 测定船舶在无航速下操最大舵角，主机以半速航行所对应的转速使船向一侧回转，当船的首向角改变大180时，试验结束。再以相同的程序，反向操舵重复上述的试验。,3）试验记录： 连续测量和记录时间，航迹及首向角，得出初始回转纵距，初始回转横距，初始回转战术直径和回转航迹曲线。,6、Z形操纵试验,1）试验条件 a）试

22、验海区有足够的助航距离和回旋余地 b）风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳 c）油船应在满载状态，其他船可处于压载状态,2）试验内容及程序 a）船舶在预定航向上稳速直航23min； b）快速操舵至右10，稳住舵角 c）当首向角达右10时，快速反向操舵至左10； d）当首向角再次达偏离初始首向角右10时，快速操舵至左10，稳住舵角,e）当首向角再次达偏离初始首向角右10，快速操舵至左10，稳住舵角 f）当首向角向左达初始首向角，快速操舵回中，至此一次试验结束；,3）试验记录： 连续测量和记录时间、航速、舵角、首向角和首向角速度，分别绘出Z形操纵试验记录曲线,7、威廉逊溺水救生试验,1）试

23、验条件： a）试验海区有足够的助航距离和回旋余地 b）风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳 c）油船应在满载状态，其他船可处于压载状态,2）试验内容及程序 a、船以设定航速稳定直航，从船中部一舷向外抛出浮标 b、向浮标一侧快速满舵，待船航向偏转6090之间时，快速反向操满舵 c、船之航向与原直航航向接近反向时回舵至中 d、船航向与原航向成反向时，保持直航并减速 e、船接近浮标时，船航速减至零，试验结束,3）试验记录： 测量和记录从开始试验第一踩操满舵至第二次反向舵的时间，以及第二次操反向满舵开始至回舵的时间,二、抛锚试验,1、试验条件： 1）过载保护及调载保护装载调整合格 2）试验海域

24、的水深不小于82.5m（航行于遮蔽航区、沿海航区船舶的抛锚水深可按实际情况商定）,2、试验内容及程序 1）左锚、右锚分别抛出1次，在抛锚过程中刹车3次，检查刹车可靠性 2）锚抛定后，用甲板止链器定位锚链。再缓慢倒车将锚链拉紧、检查止链器的可靠性； 3）起动锚机收起左锚、右锚，破土后应测量起锚速度。锚收妥后，检查锚和船体的贴合情况是否良好，止链器的位置是否正确以及锚和止链器的紧固装置是否可靠；,4）起锚机应有能力以平均速度不小于9m/min, 将一只锚从水深82.5m 处拉起至深度27.5m 处。对在许可航行试验海域内的水深不能达到上述要求时，则在航行试验时，应选择许可航行试验海域内水深最深的海

25、域进行试验。 对于规定设计的锚泊深度大于82.5m，除了完成上述规定，还要以3m/min的匀速将锚从规定的设计锚泊深度提升到82.5m深处。（CSR双壳油船）,4）在试验过程中做如下检查： a、锚链和卸扣通过锚链筒、止链器和链轮情况，锚链通过链轮时是否有妨碍抛锚作业的过分跳动和翻链现象； b、锚链冲水装置的冲洗效果是否良好； c、检查各运动部件是否有异常发热、敲击等现象；,d、检查液压系统和蒸汽系统是否有泄漏现象； e、检查电动机及转换器的工作情况； f、检查电器控制设备及各档调速器和电磁制动器的工作情况。,3、试验记录： 1）测量记录油泵工作压力及油泵和油马达的转速； 2）测量记录电动机启动

26、电流、工作电流、破土电流、电压及转速 3）测量并记录电动机控制设备的热态绝缘电阻值。,三、操舵试验,1、操舵装置设置要求： 除另有明文规定外，每艘船舶应配备使主管机关满意的主操舵装置和辅助操舵装置。主操舵装置和辅助操舵装置的布置应使两者中之一发生故障时，不会导致另一装置不能工作。,2、主操舵装置和舵杆的要求： 1）具有足够强度，并能在验证的最大营运前进航速下操纵船舶； 2）能在船舶最深航海吃水和以最大营运前进航速前进时将舵自一舷35 转至另一舷35以及于相同条件下在不超过28 s 内将舵自一舷35转至另一30；,3 ）动力操纵，以必要时满足本条3.2 的要求，以及在任何情况下主管机关要求舵柄处的舵杆直径超过120 mm 时（不包括冰区加强）的要求；和 4）设计成在最大后退航速时不致损坏；但是这个设计要求不需要用最大后退航速和最大舵角的试航来验证,3、辅助操舵装置应： 1）具有足够强度和足以在可航行的航速下操纵船舶，并能于紧急时迅速投入工作； 2）能在船舶最深航海吃水和以最大营运前进航速的一半或7 节前进时（取大者），在不超过60 s 内将舵自一舷15 转至另一舷15；和 3 ）动力操纵，以必要时满足本条4.2 的要求，以及在任何情况下主管机关要求舵柄处舵杆直径超过230 mm 时（不包括冰区加强）的要求。,3、航行试验要