船舶建造质量检验第十一章 航行试验.docx
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船舶建造质量检验第十一章航行试验
第一十一章航行试验
第一节航行试验的条件
一、概述
每艘船舶在建造的最后阶段，都要进行航行试验。
航行试验应按规定的大纲进行，对船舶的航海性能、电气设备、导航设备和机械设备进行试验，验证船舶总体性能和设备的质量是否符合合同、政府法规、法令和国际有关公约、规范和图样等要求。
航行试验的目的是通过试验，对船舶进行最终验收。
航行试验是在系泊试验结束后，消除系泊试验中所发现的质量问题，在验船部门规定的主辅机械设备、救生设备（包括救生艇、筏、救生浮具、抛绳设备和遇难信号等）、消防设备、锚设备、舵设备、航行设备、信号设备、通讯设备、舱底排水系统及防止油污设备、压载水装置、水密装置、倾斜试验报告、载重线标志勘划、吨位丈量、警报及安全设备等项目符合试航条件后进行。
参加航行试验的人员有验船部门的验船师、船东代表、船厂质量检验部门、设计（技术）部门、生产管理部门以及有关车间的人员，并各司其职。
二、航行试验的准备工作
（一）文件准备
1．设计部门编制的航行试验大纲，经验船部门和船东代表确认后，作为船舶进行试验和检验的依据。
按试验要求，准备必要的记录表格和报告样式。
（二）船舶浮态和供应品准备
1．按试验大纲要求，调整船舶的吃水和纵横倾，并记录船舶首中尾吃水。
2．准备好足够的供试验用的燃油、滑油和生活用水（燃油、滑油应取样进行化验，以便试验结束后作比较）。
（三）测量设备和仪器准备
试验用的设备和仪器应具备计量部门签发的有效的合格证书。
（四）救生浮具准备
船厂应为试航人员每人一件救生衣。
（五）航行证书申请
船厂确定试航日期后，一般由质量检验部门向验船部门申请船舶试航证书，证书的样式见表11-1和表11-2所示。
经验船部门审核，对已具备试航条件的船舶签发船舶试航证书。
如果验船部门提出意见，质量检验部门应尽快向有关车间或处室反馈，以便落实解决。
表11-1CCS船舶试航申请书
中华人民共和国船舶检验局
船舶试航申请书
船名________________________________________船旗国____________________________________________
船舶种类________________________________________船籍港____________________________________________
试航日期________________________________________参加试航人数__________________________________________
试航区域___________________________________________________________________________________________________
试航目的___________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________
该船下述项目均已符合有有规定的要求，具备试航条件，兹申请签发试航证书。
1．主、辅机械设备7.信号设备
（包括主机启动、换向）8.通讯设备
2．救生设备包括救生艇、筏、救生浮具、抛绳9.舱底排水系统及防止油污设备
设备和遇难信号等10.压载水装置
救生认数量______________________11.水密装置
救生圈数量______________________12.倾斜试验及船舶稳性
3．消防设备13.载重线勘划
4．锚设备14.吨位丈量
5．舵设备15.警报及安全设备
6．航行设备
申请日期______________________申请人______________________
备注：
日期______________________
地点______________________验船师______________________
编号____________________________________
船名_____________________________________船旗国__________________________________________
船舶种类_____________________________________船籍港____________________________________________
船舶所有人___________________________________船舶呼号___________________________________________
制造厂_______________________________________船厂编号____________________________________________
总吨位_______________________________________主机功率、转速_______________________________________
核准试航人数_________________________________试航区域____________________________________________
兹证明
对申请人在船舶试航申请书中提出的航行条件进行了审查，认为该船具备试航条件，同意进行试航。
本证书有效期至______________________年________________月_____________日
备注：
发证地点______________________发证日期________________________________________
第二节船舶性能试验
船舶性能试验是航行试验中的一项重要内容，它包括航速测定、停船试验、回转试验和初回转试验、航向稳定性试验、侧向推进器试验、Z形操纵试验和威廉逊溺水试验等。
下面介绍的船舶性能试验方法是目前各船厂尚在普遍采用的几种方法。
随着全球定位系统（GPS）技术发展，一些有条件船厂已开始采用实时差分定位系统（DGPS）进行船舶性能试验的测量。
GPS系统是目前最完善的无线电导航系统，可以选择任一海区，采用任一长度的标距，全天候测量航速、回转直径、航向稳定性、惯性、停船等项目。
导航定位信息来自美国导航卫星系统（GPS），其测位精度约为100米，显然不符合船舶试验要求，目前取而代之的是实时差分定位系统（DGPS）。
（DGPS）是在一个已经测定的已知点建立差分基准台，安装GPS基准接收机，接收GPS卫星的导航信号，经过处理与基准台已知位置进行比较，不断地确定误差修正值，然后通过无线电数据传输，随时把卫星的偏差数据发送到船上GPS接收机进行误差修正，这样整套定位系统绝对误差在5米之内。
用DGPS系统进行实船舶舶性能测量必须配置相应软件、测绘打印设计才能进行。
一、航速测定
船舶速度是重要的航海性能指标，其速度快慢将直接影响船舶的营运周期，所以船舶速度也是反映经济效果的重要指标。
船东对船舶的航速非常重视，在船舶建造合同中都有条文规定，若达不到规定的航速，船东对设计单位或船厂要进行罚款。
航速试验目的，一方面将实测数据与合同要求作比较，判断是否符合要求；另一方面为船东提供实船航速，使其了解和掌握船舶营运状况，从而发挥和取得该船的最佳经济效果。
（一）航速测定的条件
1．气候条件。
航速测定应选择风力不超过蒲氏3级，海浪不超过2级，且在潮流平稳时进行。
风力及海况级数见表11-3所示。
表11-3风力及海况级数
风力
风速
m/s
岸上确定风力的特征
海上确定风力的特征
海况确定风力的特征
海况级数
蒲氏级数
名称
0
无风
0~0.5
烟几乎垂直上升,树叶不动
旗子不动
海面平静如镜
0
1
软风
0.6~1.7
可借烟气辨别风向
旗子不动
微波
1
2
轻风
1.8~3.3
树枝微动,脸都感到有风
旗子微动
不大的鳞状波,不翻开,无浪花
1~2
3
微风
3.4~5.2
树叶及小树枝不停地摆动
旗子扰动
短小明显的的波浪,峰顶翻开形成玻璃状的浪花,有时形成白浪
2
4
和风
5.3~7.4
小树枝摇动,能吹起灰尘及薄纸
不大的旗子及墙头旗吹得伸长
波浪拉长,峰顶常常翻开,许多地方可看到白浪
3
5
清风
7.5~9.8
小树干摇动
较大的旗子吹得伸长
波浪很长,但不是很大的波浪,到处可以看到白浪
4
6
强风
9.9~12.4
大树节摇撼,电线嗡嗡作响,支伞很困难
索具嗖嗖作响
海面白浪,开始形成大的波浪,很大面积峰顶呈白色羽状
5
7
疾风
12.5~15.2
树根摇动,大树干弯曲
索具嗖声强烈
波浪累接,峰顶破裂浪花呈沿风向的带条
6
8
大风
15.3~18.2
小树枝和干树节折断,顶风行走困难,吹断烟囱及吹散房瓦
顶风行走困难
波浪呈峰顶很长的山峰状,峰顶边缘开始飞溅水沫,浪花带条沿风向紧密排列,有时发出轰隆
7
9
烈风
18.3~21.5
有很大的山峰状波浪峰顶破裂,海啸强烈类似打击声,海面因浪花而成白色,水沫已影响明视度
8
10
狂风
21.6~25.1
树木连根拔起
9
11
暴风
25.2~29.0
大的破坏
12
飓风
大于29
极大的灾害
若风力、潮流超过上述情况，对所测的航速须进行修正。
2．试验水域的水深和航道宽度应满足下述条件：
h/T≥30V/√gL
b/B≥20
式中h——水深（m）;
b航道宽度（m）；
V——船速（m/s）;
g——（m/s2）
L——船长（m）；
B——船宽（m）;
T——吃水（m）。
若不能满足，应对浅水阻力和狭道阻力造成的影响进行修正。
3．对测定航速用的标距应事先进行了解和选择，如东海花鸟山测速区的标距是1.524海里，吴淞口测速区的标距为1海里。
4．船壳水线以下表面应在坞内清洗刷新，螺旋桨表面应光洁。
5．记录船舶的首、尾吃水，油船应在满载状态，其他船应符合试验大纲的要求。
不能满足时，应进行调整。
（二）航速测定方法
1．航速测定时，船舶必须保持正确的航向，航向与测速标距保持平行，偏差在±2°范围内。
检验时的最大操舵角应小于5°，主机转速保持稳定。
2．标距两端应有至少3海里的直线航向。
因为大型船舶驶过航速测量标距后立即转到相反方向，此时尾随船舶的伴流尚未消失，会形成对船舶的阻抗作用。
另外，因船舶回转时，主机转速下降，此时不能调整油门进油量，故恢复正常转速需要时间。
所以测量航速时，沿标距方向直线长度需要2~3海里，见图11-1所示。
3．按试验大纲规定的工况进行测速。
测试人员使用的器具目前大多数采用望远镜和秒表。
船舶航行至E立标与F立标重合时，测速开始，揿下秒表，船舶继续航行至G立标与H立标重合时，再揿下秒表，记下读数，计算出航速为V1。
为了消除水流、潮流和海流的影响，连续来回3个单程试验，即用同样方法连续测得V2和V3。
将测得的V1，V2和V3按下列公式进行计算，即得出船舶航速V。
计算公式如下：
V=V1+2V2+V3/4（海里/时）
4．对于双螺旋桨的船舶，除了测定双桨运转时的航速外，视需要可增测单桨推进时的航速；对于拖轮，还应测量系柱拖力（一般情况下以测量拖载工况下拖曳航速来测量）；对于渔轮，还应进行渔轮捞拖网工况的航速试验；对于内河船舶，应在与其航区水深和水宽相接近的航区进行试验。
（三）试验记录
在试验开始前的结束后，均应测定和记录风向、风速、水流和航向。
试验数据整理后，应出具检验记录，表11-4所示。
表11-4航速测定记录表
船名__________________试验日期_____________年___________月___________日
首尾吃水__________________流向及流速__________________
测试区__________________水深__________________
海面状况__________________风向及风力__________________
航次
航向
（度）
主机
测速距离（km）
航行时间（分、秒）
航速（Kn/h）
转速（r/min）
功率（kW）
单程
平均
1
2
3
┇
12
结论：
二、停船试验
船舶不同于陆上的汽车，汽车可通过停止发动机运转和刹车装置使汽车停止运动。
而船舶就不一样，主机停止运转后船舶还要滑行，这就是船舶惯性的特征。
船舶惯性对船舶航行中安全避让和船舶安全靠离码头有着非常密切关系。
通过停船试验可了解和掌握船舶惯性，从而应用熟练的技术，确定主机何时停车、倒车或改变转速，采用何种舵角，使船舶安全靠离码头或安全航行。
（一）停船试验条件
为了获得较为准确的试验结果，进行停船试验时，试验海区应有足够的助航距离和回旋余地，选择风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳的气候条件下进行。
油船应在满载状态，其它船可处于压载状态。
（二）试验方法
1．试验工况
停船试验时船舶要保持正舵，并测定船舶主机在下列各种变速情况下，船舶的滑行距离和滑行时间。
（1）惯性停船试验：
主机全速正车→停车；半速正车→停车。
测定自停车命令发出至船舶接近对水移动停止时的滑行距离和时间。
记录船首方向偏转度数。
（2）倒车停船试验：
全速正车→全速倒车；半速正车→全速倒车。
测定自倒车命令发出至船舶接近对水移动停止时的滑行距离和时间。
记录船首方向偏转度数。
2．测量方法
可以采用下述方法中的一种或两种方法测量：
（1）通过雷达测知船舶与某一固定岸标的方位和距离，从而根据已知边、角的关系，求得滑行距离。
（2）使用计程仪和电罗径进行测量。
（3）用丢掷木块的办法测量滑行距离。
测定人员分两组。
一组站在船首，一组站在船尾（首尾二个测量点的距离是已知的）。
当驾驶室发出停车命令时，船首的测定组开始掷第一块木块，以后每隔一定时间（5~10秒）相继投下木块，直到船舶接近对水移动停止为止。
船尾测定组将到达船尾的每块木块的时间记录下来。
由于测量点距是已知的，时间是实测的，这样即可求得船速。
按木块累加进程即可算出在停车后船舶的滑行距离。
滑行距离的经验数值为：
全速正车→停车的滑行距离为5~7倍船长，半速正车→停车为3~4倍船长，全速正车→全速倒车为4~5倍船长，半速正车→全速倒车为1~2倍船长。
（三）试验记录
停船试验时应测定并记录船舶吃水、风向、风速和水流情况。
试验记录见表11-5所示。
表11-5停船试验记录表
船名__________________试验日期_____________年___________月___________日
测试区__________________海面状况_________________________________________
水深__________________流向及流速________________________________________
风力及风向______________首、尾吃水_________________________________________
主机运转状况
（r/min）
主机转速
（r/min）
试验前船
首方位
船停时船
首方位
用计程仪测定
滑行距离为船长的倍数
左
右
停车令发出时读数S1
计程仪停止时读数S2
惯性冲程
S=S2—S1
半速正车
—→停车
全速正车
—→停车
半速正车
—→
全速倒车
全速正车
—→
全速倒车
结论：
三、回转试验和初始回转试验
（一）回转试验
1．概述
回转试验的目的是为了求得船舶回转一周的回转轨迹，从而获知船舶回转纵距、横距、外距、漂角、回转直径和回转周期，见图11-2。
回转试验通常均以全速或常用速度左、右满舵各回旋一周。
对于双桨船舶，尚应测知一正车、一倒车就地回旋的回转圆的大小。
试验时，如果左右回旋所测得的回转直径相差1/2船长时，应重做试验。
回旋直径的大小一般均以船长的倍数表示，各类船舶试航所得的回转直径归纳如下：
船型回转直径与船长之比值（D/L）
战斗舰3.0~4.0
重巡洋舰（后分水踵小或无）3.0~4.0
重巡洋舰（后部有分水踵）3.5~4.5
侦察巡洋舰4.0~5.0
驱逐舰（低速）5.0~6.0
驱逐舰（高速）6.0~7.5
大型快速客轮7.5~8.0
中型快速客轮4.0~5.0
大型客货轮（客多货少）5.0~7.0
中型客货轮（客多货少）4.0~5.0
大型货轮5.0~6.5
中型货轮4.0~5.0
破冰船2.0~4.0
一般小型船舶（拖船，渔船等）2.0~3.0
上述数值可供参考。
按IMOA.75（18）船舶操纵性暂行标准规定：
满意的回转能力其纵距应不大于4.5倍船长，回转直径应不大于5倍船长。
图11-2船舶回转轨迹
2．回转试验条件
应选择有足够的助航距离和回旋余地的海区，风力不大于蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳的条件下进行试验。
必须注意，风力对回转运动轨迹的影响，尤其是受风面积较大的船舶。
3．试验方法
（1）试验前，船舶在全速情况下，在预定航向上稳速直航2~3分钟，操满舵保持舵角不得摆动，待船首角变化达540°时，即一个回转试验结束。
（2）在船舶全速的工况下，操左满舵和右满舵各回转一次，测定回转直径、时间和最大横倾角。
（3）对于双螺旋桨船舶尚应做左正车、右倒车及右正车、左倒车时回转试验，测定回转直径、时间和最大横倾角。
（4）测回转直径的方法有：
①利用一个浮标，用经纬仪测回转直径。
②利用三岸标，用二六分仪测回转直径。
③利用二岸标，用六分仪和罗经（或方位仪）测回转直径。
④利用二岸标，用一六分仪测回转直径。
⑤利用岸上或海上的一金属标志，用雷达测回转直径。
⑥利用液压测程仪测回转直径。
⑦利用二浮标及投掷木块测回转直径。
注意：
通过投掷木块测量回转圆的周长，求得回转直径的方法，因受船舶漂角的影响，将会有很大误差，不能采用。
（5）测回转轨迹方法有：
①利用一浮标用测距仪和罗经测回转轨迹。
②利用一岸标用测距仪（或雷达）和罗经测回转轨迹。
③利用一浮标用二方位仪和罗经测回转轨迹。
④利用一浮标用电动回转仪测回转轨迹。
⑤利用测位仪在岸上测回转轨迹。
通过对轨迹的分析，可以获得横距和纵距等数据。
4．试验记录
试验记录见表11-6所示。
表11-6回转性能试验记录表
船名____________________试验日期__________年_________月_________日
水深____________________测试区_____________________________________
风向及风力____________________海面状况____________________________________
首尾吃水_______________________流向及流速___________________________________
试验顺序
1
2
3
回转前主机
转速（r/min）
左
右
左
右
回转时最大横倾角（度）
稳定回转直径D（m）
回转直径与船长之比
回转下列角度所需时间
90°
180°
270°
360°
结论：
（二）初始回转试验
本试验的目的是通过试验了解和掌握船舶在稳速直航情况下，操舵后瞬时首向状态数据，为船舶避碰和靠码头提供依据。
本项试验可与前述的回转试验同时进行。
1．试验条件
（1）试验海区有足够的助航距离和回旋余地；
（2）风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳；
（3）油船应在满载状态，其他船可处于压载状态。
2．试验方法
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，当船的首向角改变达180°时试验结束。
再以相同的程序，反向操舵重复上述的试验。
试验方法：
（1）利用一浮标，用测距仪和罗经测回转航迹。
（2）利用一岸标，用测距仪（或雷达）和罗经测回转航迹。
（3）利用一浮标，用二方位仪和罗经测回转航迹。
（4）利用一浮标，用电动回转仪测回转航迹。
（5）利用测位仪在岸上测回转航迹。
（6）回转航迹曲线见图11-3所示。
图11-3初始回转航迹曲线
3．试验记录
（1）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、初始回转直径和回转航迹曲线。
（2）试验记录见表11-7所示。
11-7初始回转试验记录表
船名__________________试验时间__________________试验编号______________
舵角主机转速
舵角主机转速
ψ（°）
t（s）
V（kn）
ψ（°）
t（s）
V（kn）
0
0
5
5
10
10
30
30
60
60
90
90
120
120
150
150
180
180
210
210
240
240
270
270
300
300
330
330
360
360
结论：
四、Z形操纵试验
通过本试验求得操纵性指数和初转期，以评价船舶对操舵的响应特性，其结果应符合设计要求。
（一）试验条件
1．试验海区有足够的助航距离和回旋余地；
2．风力不超过蒲氏4级，海浪不超过2级，潮流平稳；
3．油船应在满载状态，其他船可处于压载状态。
（二）试验方法
1．船舶在预定航向
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