船舶操縱性能試驗(yàn)在自卸砂船中的應(yīng)用

潘海優(yōu)

摘 要：珠江水系河道復(fù)雜，自卸砂船數(shù)量眾多，操縱性測試儀器利用DGPS數(shù)據(jù)，通過軟件實(shí)現(xiàn)中國海事局《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則2011》規(guī)定的動態(tài)測試項目。通過實(shí)船測試驗(yàn)證該類船舶的操縱性能，其測試數(shù)據(jù)對船舶操縱人員在營運(yùn)過程中具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：船舶操縱性 DGPS 船舶性能測試 自卸砂船

1.引言

珠江水系自卸砂船主要航行于珠江干線、珠江三角洲地區(qū)及港澳航線，該類船舶近年來載貨量逐漸發(fā)展到5000噸級，船長普遍超80m；同時珠江水系河道復(fù)雜，船舶數(shù)量眾多，自卸砂船其特殊性對船舶操縱人員營運(yùn)過程中要求更高。中國海事局《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則2011》對80m以上貨船提出通過實(shí)船操縱性能試驗(yàn)測試和評價其操縱性。利用導(dǎo)航定位系統(tǒng)（DGPS）對80m以上自卸砂船進(jìn)行操縱性能測試。

2.測試系統(tǒng)組成及實(shí)船試驗(yàn)條件

2.1測試系統(tǒng)組成

本測試系統(tǒng)的組成包括：DGPS信號接收儀、DGPS信號數(shù)據(jù)采集盒、便攜式計算機(jī)及測試軟件等，如圖1所示。

2.2實(shí)船試驗(yàn)條件

（1）被檢實(shí)船應(yīng)具備的條件：①被檢船舶各項工程應(yīng)全部竣工，系泊試驗(yàn)合格、傾斜試驗(yàn)完成、穩(wěn)性計算合格。②船舶縱傾應(yīng)與設(shè)計要求一致，無橫傾。③被檢船舶若為雙槳船，其左右主機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)能調(diào)整一致，船舶駕駛室的舵角指示器應(yīng)進(jìn)行校對，使實(shí)際操舵角與指示舵角相符。

（2）實(shí)船操縱性能試驗(yàn)水域的條件應(yīng)具備：①風(fēng)力不超過蒲氏3級風(fēng)、水域?qū)掗煛⑵届o、浪高不超過0.2m。②水域水深不小于3倍船舶吃水、水域?qū)挾葢?yīng)滿足船舶滿車滿舵工況下，回轉(zhuǎn)540°～720°的要求。

3.實(shí)船試驗(yàn)內(nèi)容及方法

根據(jù)《法規(guī)》有關(guān)要求，實(shí)船試驗(yàn)內(nèi)容包括船舶航速試驗(yàn)、回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、Z形操縱試驗(yàn)、緊急停船和慣性停船試驗(yàn)。

3.1船舶航速試驗(yàn)

按照船舶設(shè)計的正車工況，測定主機(jī)輸出功率為50%、75%、90%、100%時的靜水航速。使船舶保持直線航行，操舵角應(yīng)不大于5°，待航速穩(wěn)定后，開始測速。用DGPS接收機(jī)記錄船舶運(yùn)動軌跡及速度，通過接收機(jī)輸出接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)。在同一測速線上往返測量兩次，取平均值作為對應(yīng)主機(jī)工況下的航速，平均航速按公式Vmean=（V1+V2）/2計算。

3.2回轉(zhuǎn)試驗(yàn)

回轉(zhuǎn)試驗(yàn)系測定船舶回轉(zhuǎn)性能的試驗(yàn)。船舶在預(yù)定航向上穩(wěn)速直航2min～3min，操舵至35°或允許最大舵角，待船艏向角變化達(dá)540°時，試驗(yàn)結(jié)束。左、右舵各操一次。用DGPS接收機(jī)記錄船舶運(yùn)動軌跡及速度。記錄艏向角、橫傾角及其他有關(guān)數(shù)據(jù)，計算出船舶的縱距、橫距、戰(zhàn)術(shù)直徑和回轉(zhuǎn)直徑。

3.3Z形操縱試驗(yàn)

Z形操縱試驗(yàn)系判定船舶航向改變性能的試驗(yàn)，通常以左右10°舵角作為試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。船舶在預(yù)定航向上穩(wěn)速直航2min～3min，快速操舵至右（左）10°，穩(wěn)住舵角。當(dāng)艏向角偏離初始艏向角達(dá)右（左） 10°時，快速反向操舵至左（右）10°，穩(wěn)住舵角。當(dāng)艏向角偏離初始艏向角達(dá)左（右） 10°時，快速操舵至右（左） 10°，穩(wěn)住舵角。當(dāng)艏向角再次偏離初始艏向角達(dá)右（左） 10°，快速操舵至左（右） 10°，穩(wěn)住舵角。當(dāng)艏向角向左（右）達(dá)初始艏向角時，快速操舵回中，至此一次試驗(yàn)結(jié)束。用DGPS接收機(jī)記錄船舶運(yùn)動軌跡及速度。記錄艏向角及其他有關(guān)數(shù)據(jù)，計算第一超越角，第二超越角，繪出Z形操縱試驗(yàn)記錄曲線。

3.4緊急停船和慣性停船試驗(yàn)

停船試驗(yàn)系籍助倒車停船或慣性停船以判定船舶停船性能的試驗(yàn)。船舶在航向上穩(wěn)速直航，下達(dá)倒車（停車）令，船由減速前進(jìn)至船接近對水移動停止，試驗(yàn)結(jié)束。用DGPS接收機(jī)記錄船舶運(yùn)動軌跡及速度。記錄艏向角及其他有關(guān)數(shù)據(jù)，計算停船跡程、停船縱距、停船橫距及停船時間。

4.實(shí)船試驗(yàn)結(jié)果

本測試系統(tǒng)在近年已對珠江水系流域多艘自卸砂船進(jìn)行測試，本文列舉一艘“89.8m自卸砂船”在相同水域和工況下的船舶操縱性和快速性測量結(jié)果，其船舶測試航行結(jié)果及軌跡如表1～表4和圖2～圖5所示。

4.1航速試驗(yàn)結(jié)果

航速試驗(yàn)在主機(jī)50%、75%、90%、100%負(fù)荷的條件下進(jìn)行，分別進(jìn)行了往返的航速試驗(yàn)。

4.2回轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果

回轉(zhuǎn)試驗(yàn)在主機(jī)100%負(fù)荷的條件下進(jìn)行，分別進(jìn)行了左滿舵和右滿舵的回轉(zhuǎn)試驗(yàn)。

4.3Z形操舵縱試驗(yàn)結(jié)果

Z形操舵試驗(yàn)在主機(jī)100%負(fù)荷的條件下進(jìn)行，測試的操舵角度為左10°和右10°。

4.4慣性試驗(yàn)及急停試驗(yàn)結(jié)果

慣性及急停試驗(yàn)在主機(jī)100%負(fù)荷的條件下進(jìn)行，測試分別進(jìn)行了順流和逆流的慣性及急停試驗(yàn)。

圖2～圖5中船形圖標(biāo)方位代表實(shí)船在測試過程中的起點(diǎn)和終點(diǎn)的航向角，曲線代表實(shí)船在測試過程中的航行軌跡。

5.結(jié)語

近年來通過導(dǎo)航定位系統(tǒng)（DGPS）對多艘80m以上自卸砂船進(jìn)行操縱性能測試，其測試數(shù)據(jù)及結(jié)果能滿足相關(guān)法規(guī)要求。航行于珠江水系的自卸砂船的各項操縱性能是令人滿意的，同時測試數(shù)據(jù)對自卸砂船操縱人員在復(fù)雜河道行駛船舶有重要參考價值，增加自卸砂船營運(yùn)安全性。

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