浅析船舶倾斜试验中应注意的几个要点

摘 要：倾斜试验是船舶稳性校核中的关键一步，它的目的是计算空船重量和重心位置。该文从倾斜试验的基本原理着手，重点论述了试验中应该注意的几个要点，如试验环境、船舶状态、吃水等，以确保倾斜试验可以获得可靠的数据。

关键词：倾斜试验 空船重量 重心位置 吃水修正

中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（c）-0119-02

众所周知，船舶是一个由板材、型材和设备等组成的复杂结构体，在设计阶段很难准确地估计它的重量和重心位置。此外，在建造的过程中，为了适应船舶的各种使用要求，也可能对相应的材料、部件和设备等进行调整，因此，船舶的重量和重心位置在船舶建成之前都很难准确地估算。在船舶基本建造完工的时候，进行倾斜试验可以获得可靠的空船重量和重心位置，从而验证船舶在各种载况下是否满足稳性要求[1]。

1 倾斜试验的基本原理

如果自由正浮的船舶中，某个物体P由一舷移至另一舷，则物体对船舶产生一个横倾力矩PY，使船舶倾斜了一个角度θ，船舶又在新的水平面W1L1处获得了平衡。在船舶横倾很小的时候，横倾力矩约等于回复力矩，可以得：

MR=ΔGMsinθ=PYcosθ （1）

所以，GM=PY/Δtanθ （2）

求得GM后，又可以通过下述公式求出船舶的垂向坐标及纵向坐标[2]。

ZG=KM-GMcosφ （3）

XG=XB+（ZG-ZB）Tanφ （4）

2 倾斜试验中的几个要点

2.1 试验环境

为了减少横风对试验数据的影响，倾斜试验应尽量选在风力较小的条件下进行，风力应不大于蒲氏2级。同时，还应该注意潮流对试验的影响，应尽量安排在船坞内进行试验，如果条件有限，不能安排在船坞内进行试验，则应尽量在平潮的时候进行。在有风有流的情况下进行试验，最好使船首顶风顶流。

2.2 船舶状态

倾斜试验时，船舶应在处在基本建造或改装完成的状态，船上的吊机、脚手架等可摇动、移动或悬挂的物件都应该固定在相应的位置，以免产生额外的横倾力矩。船舶中积存的水、油、废料、垃圾等应清理干净，使船舶接近设计规定的空船状态。为保证试验的精度，多余或不足重量应不超过空船重量的1%。同时，开始试验时，船舶应尽量呈正浮状态，当船舶的初始横倾角大于0.5°时，就应该调整初始横倾角，否则应考虑到横倾角对空船重量和重心的影响；当船舶的初始纵倾大于船长的1%时，应按纵倾状态的静水力计算结果。

2.3 移动物体的重量

通过倾斜试验基本原理的分析，可以得出，当θ越趋近于0时，GM的计算结果越精确，但是受试验设备和读数误差的影响，移动物体的重量小时，反而导致误差增大。移动物体的重量应能使船舶产生2°～4°横倾角，具体估算移动物体重量的示例如下。

假设倾斜试验的船舶排水量Δ为50 t，移动物体的距离Y为5 m，初始横倾角θ设计为4°，船舶设计的初稳性高度GM为0.6 m，则根据倾斜试验的公式，可得：

P=ΔtanθGM/Y （5）

在试验中，如果采用4组试验重量时，移動物体的重量应为上述结果的2倍，相应的移动物体重量约为P=2×0.42=0.84 t；如果采用6组试验重量时，移动物体的重量应为上述结果的3倍，相应的移动物体重量约为P=3×0.42=1.26 t。上述的计算结果只是估算的参考值，实际试验中可以根据参考值上下浮动，选择相应的移动物体重量。

2.4 吃水的影响

倾斜试验中，吃水与船舶的排水量、横稳心垂向坐标和浮心纵向坐标等要素有关，直接影响排水量等参数的准确性。实际操作中，受到风浪、横摇、纵倾等因素的影响，吃水读数存在一定的误差。测量吃水时，由船东、船检和船厂代表共同组成测量小组乘坐小艇在船首、舯、尾两舷共6处位置测量数据。对于排水量较小的船舶，测量吃水的试验人员的重量影响不可忽视，测量小组不应再上船，否则容易引起船舶吃水的变化[3]。测得读数后，应该考虑到水尺和吃水的关系，对钢质船舶应该减去板厚和外龙骨（如有时）的高度。

基于某些原因，部分船舶的水尺不能准确勘划在艏艉垂线和船舯处，对具有初始纵倾的渔船，则需要进行如下方式的吃水修正（如图1所示）：

ΔTf=Lmf×ta/Lfa （6）

ΔTm=Lmm×ta/Lfa （7）

ΔTa=Lma×ta/Lfa （8）

式中，ta为艏艉水尺的差值的绝对值；Lfa为艏艉水尺之间的水平距离；Lmf为艏部水尺到艏垂线的距离；Lmm为舯部水尺到舯垂线的距离；Lma为艉部水尺到艉垂线的距离；ΔTf为艏部吃水的修正值；ΔTm为舯部吃水的修正值；ΔTa为艉部吃水的修正值。

2.5 倾角θ的影响

倾角θ的测量方法一般有U型管法和挂摆法。挂摆法由于器材价格低、操作简单方便，所以使用得比较多，建议为在艏部、艉部和船舯处个各设一个挂摆，如条件限制，则至少在艏艉部各设一个。挂摆线的长度至少为3 m，否则容易造成摆幅偏小，读数误差增大，摆线的长度越长，倾角θ的计算值越准确。摆锤应置于水槽或油槽中，可以增加摆锤运动的阻尼，使摆锤快速地稳定下来。为了得到准确的倾角θ，在数据处理的过程中，可以使用其他状态的摆幅平均读数值与正浮状态的摆幅平均读数值之差[5]来计算倾角θ。

2.6 误差检查

倾斜试验的实际操作过程中，不仅容易受到风、浪、流等外界因素的影响，而且也容易受到试验人员读数等内在因素的影响。在试验过程中进行误差检查，可以保证测量结果的正确性。当测量的数据偏离检查直线4%时，应分析原因并判定是否需要重做试验，剔除无效的数据之后，才能保证倾斜试验数据的准确性。

3 结语

倾斜试验是一项复杂的工作，影响试验结果的因素很多，需要船东、船检和船厂人员的密切配合，注意该文中提到的要点，可以减少外因和内因的影响，尽量提高试验结果的准确性，为船舶稳性、装载等计算打下扎实的基础。

参考文献

[1]黄向丽.浅谈影响船舶倾斜试验的几个因素[J].广东造船，2001（2）：21-22.

[2]杨存国，虞伟.CB/T 3035-2005，船舶倾斜试验[S].国防科学技术工业委员会，2005.

[3]纪东方，梁燕.关于渔船倾斜试验中若干关键问题探讨[J].广东造船，2011（5）：53-55.

[4]俞士将.对船舶倾斜试验中问题的探讨[J].企业技术开发，2010（4）：49-50.

[5]阳大平.船舶倾斜试验计算误差实例分析[J].造船技术，1989（7）：21-25.

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