船舶試航航速修正方法對比分析

黃智強 王凱亮 楊坤 袁強

摘? ? 要：航速是EEDI的重要評判標準之一，因此航速修正顯得尤為重要，本文采用多參數修正計算方法-STAIMO對某散貨船進行試航航速修正，并同時利用柏林水池經驗公式對該船試航航速進行修正，得出各自修正計算數據。通過對比分析得出，采用STAIMO軟件計算比柏林水池經驗公式計算結果精度更高。因此，建議在條件允許的情況下，使用STAMIO軟件對船舶試航航速進行修正。

關鍵詞：試航航速修正;STAIMO軟件;功率修正;柏林水池經驗公式

中圖分類號：U621.78 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： Speed is one of the important evaluation criteria of EEDI and the speed correction is particularly important. The multi-parameter correction calculation method-STAIMO is used to correct the speed of a bulk carrier， and at the same time the Berlin pool empirical formula method is used to correct the ship speed， the respective correction calculation data are obtained. Through comparative analysis， the results obtained by STAIMO software are more accurate than those obtained by the empirical formula of Berlin pool. Therefore， it is suggested to use STAMIO software for ship trial speed correction when conditions permit.

Key words： Speed correction; STAIMO software; Power correction; Empirical formula of Berlin pool

1? ?前言

隨著IMO對EEDI指數要求的提高，船舶行業對EEDI指數的計算精確性也越來越重視，而船舶試航航速修正是影響EEDI指數計算精確性的重要因素之一。美國造船師與輪機工程師學會（SNAME）提出了實船航速測試規程，該方法是基于有限功率曲線的，因此僅對風和潮流進行修正，潮流影響的修正采用平均法，此法只適用于在短時間內線性變化的潮流[1];英國船舶研究協會（BSRA）提出了實船航速測試分析的標準[2]，該方法與 SNAME 方法類似，但增加了淺水影響的修正，并對風影響修正的規定更為具體。但在實際操作中，風速表大多受到周圍桅桿或設備的影響，實船測試時也無法校準。

MARIN代表STA-Group提出了多參數試航航速修正方法，并在此方法的基礎上編寫了STAIMO航速修正軟件，此軟件根據波浪、風阻、入射角等一系列參數對船舶功率和航速進行修正。同時STAIMO軟件參考了拖曳水池的試驗數據及一系列常用的經驗公式對船舶受到不同外界參數的影響進行修正，得到螺旋槳修正、風阻修正、波浪修正等的功率變化，并參考拖曳水池試驗對數據進行二次修正，因此所得到的結果更接近真實的情況。

2? ?柏林水池航速修正方法介紹

由柏林水池提出的根據多次試驗數據統計分析得到的航速修正方法VWS，其修正公式[3]如下：

3? ?STAIMO航速修正軟件介紹

3.1? 風速修正[4]

本文主要是對風和浪的附加阻力進行研究，通過變化風速、浪高、海浪入射角來得出船舶修正功率的變化規律，抵消該船增加的風阻所需的額外功率為：

3.2? 計算流速[5]

波浪的增加阻力必然會導致船舶速度損失。為獲得精確的速度-功率關系， 試驗結果必須按下式進行修正：

由上可知，柏林水池經驗公式航速修正方法，主要參考了船舶尺度參數、風速和浪高;而基于多參數修正理論的STAIMO軟件，除了船舶尺度參數、風速和浪高等參數，還考慮了風向、波浪周期以及波浪的入射角等更多的參數。因此，從理論上分析，STAIMO軟件的考慮因素更加符合實際情況。

4? ?實船修正計算結果對比分析

4.1? 實船測量數據

根據GB/T3471-2011《海船系泊和航行試驗通則》要求船舶航速測試海區海況為：風力不超過蒲氏4 級;海浪不超過3 級;水深約40 m;潮流平穩。同時，在進行測速前船舶需有足夠的助航距離;測速時船舶需保持正確航向;航速方向與測速標記需保持平行（偏差應不大于±2°）;最大操舵角度應不大于±1.5°;主機轉速需保持穩定。如果試航測試海況不能滿足上述要求，試驗數據須做相應修正。

本次試航是在相對平靜的海浪條件下進行測試，在預留15%功率下分別對主機在4種負荷工況（50%MCR、75%MCR、85% MCR 和 100%MCR）下對應的航速和軸功率進行測試。本次試航采用南方測繪公司的DPGS（9300+）測量航速，該儀器的動態定位測量誤差小于0.8 m;功率是采用應變片進行測量;風速、浪高則采用船廠提供的儀器進行測量。測得具體數據，如表3所示。

4.2? 柏林水池試驗計算結果

4.3? STAIMO軟件計算結果

4.4? 對比分析

從圖3可以看：柏林水池修正公式得到的修正平均航速比STAIMO軟件修正的平均航速存在5%左右的偏差值，這是因為柏林水池修正公式主要參考修正后功率偏差，航速修正又參考了風速的變化，因此修正航速參考的因素相對較多，但因為經驗公式中參考了很多試驗得到的數據因此導致結果的偏差。而從上文可知STIAMO軟件則參考了很多的因素，因此軟件修正的結果更加偏小

5? ? 結論

從柏林水池的經驗公式計算得出的阻力比從STAIMO軟件得出的數據偏大5%～10%，因為采用了來回兩次求平均值的方法得出船舶平均航速，故得出平均修正速度偏差在5%左右。但因為以往的經驗公式主要是考慮到船舶遭遇波浪的影響，忽略了很多其他因素，并且使用了很多試驗計算參數，因此導致計算結果的偏差。STIAMO軟件相對于傳統的柏林水池修正公式不僅考慮了風、浪、流等因素，同時也參考了航行過程中船舶內部消耗的功率，以及也參照了拖曳水池的試驗數據，因此使得STIAMO軟件計算出的結果相對于傳統公式偏小，計算的結果也更加精確。

參考文獻

[1]? SNAME. Code for Sea Trials， 1973， superseded 1989[Z].

[2]? Thomson G. R. BSRA Standard Method of Speed Trial Analysis[R]. BSRA?Report NS 466， 1978.

[3] 丁舉. 考慮波浪影響的船速測量不確定度分析[J]. 船舶，2007（03）.

[4]? ISO. Ships and marine technology—Guidelines for the assessment of speed?and power performance by analysis of speed trial data： MEPC68/INF.14[S].?2015.

[5]? ITTC. Speed and power trials， analysis of speed/power trial data： ITTC 7.5-04-01-01.2[S]. 2014.