陳勝蘭，屈 搏，龐 達(dá)，龍 潺

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

0 引 言

航速是船舶規(guī)格書(shū)述及的一項(xiàng)重要指標(biāo)，規(guī)格書(shū)中對(duì)保證船速的規(guī)定是基于無(wú)風(fēng)、無(wú)浪、深水且光滑船體的理想狀態(tài)，而試航期間實(shí)船測(cè)速時(shí)的外界環(huán)境不可能為理想狀態(tài)，因此必須進(jìn)行航速修正。從船舶測(cè)速試驗(yàn)開(kāi)始到得到最終的修正航速，需要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析等過(guò)程。本文基于BSRA（英國(guó)船舶研究協(xié)會(huì)）的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速分析方法，對(duì)多次實(shí)船測(cè)速試驗(yàn)中遇到的和船東關(guān)注的一些問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 實(shí)船測(cè)速數(shù)據(jù)測(cè)量

1.1 船舶吃水

1.2 測(cè)速試驗(yàn)水深

1.3 潮流

船舶在海上順流或逆流而行，航速會(huì)受到潮流的影響，因而試航過(guò)程中常常采用往返一次平均測(cè)速的方法來(lái)消除潮流的影響。船舶測(cè)速時(shí)，若船舶逆流航行時(shí)的潮流速度很大，大于返回時(shí)順流航行的潮流速度時(shí)，可以不考慮潮流的修正。如果船東要求潮流修正，可以把潮流曲線提供給船東并解釋：若考慮潮流修正將會(huì)給航速更多的補(bǔ)償，而此時(shí)不考慮潮流修正是對(duì)考核航速的一種保守估算。提供的潮流信息可參照表1和圖1。

表1 潮流速度 kn

圖1 潮流曲線

2 實(shí)船測(cè)速數(shù)據(jù)分析

2.1 真風(fēng)風(fēng)速

2.2 浪

船舶在波浪中航行，阻力的增加與波高的平方成正比，測(cè)速時(shí)需要確認(rèn)浪的高度來(lái)進(jìn)行浪的修正。確認(rèn)浪高一般有兩種方法，一種是通過(guò)肉眼根據(jù)風(fēng)浪的形態(tài)進(jìn)行評(píng)估，另一種是通過(guò)真風(fēng)速度對(duì)浪高進(jìn)行評(píng)估。如蒲氏風(fēng)4級(jí)的風(fēng)速為5.5～7.9m/s，對(duì)應(yīng)的浪高為1～1.5m。測(cè)速試驗(yàn)時(shí)的真風(fēng)速度一般也為蒲氏風(fēng)4級(jí)，浪高在1m左右，和通過(guò)肉眼觀測(cè)下來(lái)的浪高比較一致。

圖2 速度矢量

阻力的增加同時(shí)取決于船舶的縱搖和升沉運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈程度以及波浪的相位關(guān)系。當(dāng)波浪周期與船的縱搖周期接近時(shí)，即使波高不大，也會(huì)發(fā)生相當(dāng)大的縱搖運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致船舶阻力增大，測(cè)速時(shí)應(yīng)調(diào)整船的航向來(lái)避免這種情況。另有研究表明，當(dāng)所遇波浪的波長(zhǎng)等于或大于船長(zhǎng)時(shí)，船舶的縱搖和升沉運(yùn)動(dòng)將大為加劇，阻力也將顯著增大，測(cè)速時(shí)也應(yīng)避免此種情況的發(fā)生。

2.3 不同吃水狀態(tài)下的航速

在測(cè)速數(shù)據(jù)記錄和航速修正后，可以得到船舶在試航吃水狀態(tài)下的功率-航速曲線，并由此獲得考核功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的航速，確定是否滿足說(shuō)明書(shū)中航速指標(biāo)的要求。有些船東還想知道另一個(gè)狀態(tài)的航速指標(biāo)是否也滿足要求，這時(shí)就需要根據(jù)試航狀態(tài)和船模試驗(yàn)的功率-航速曲線來(lái)進(jìn)行一定的換算。如果試航狀態(tài)是壓載吃水，可以通過(guò)船模試驗(yàn)時(shí)壓載吃水、設(shè)計(jì)吃水的功率-航速曲線和試航時(shí)得到的壓載狀態(tài)的功率-航速曲線，換算到實(shí)船的設(shè)計(jì)吃水時(shí)的功率-航速曲線。該方法在MEPC（海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)）的關(guān)于EEDI（新造船能效設(shè)計(jì)指數(shù)）計(jì)算的相關(guān)文件中可查得。下面舉例說(shuō)明兩種等比例換算實(shí)船設(shè)計(jì)吃水時(shí)的功率-航速曲線的方法。首先將船模報(bào)告的設(shè)計(jì)吃水和壓載吃水以及實(shí)船試航壓載吃水時(shí)的功率-航速曲線匯總見(jiàn)圖3，然后可以運(yùn)用等比例換算法得到實(shí)船的設(shè)計(jì)吃水時(shí)的功率-航速曲線。

圖3 船模試航曲線

2.3.1 定航速等比例換算功率

在航速一定的情況下，對(duì)實(shí)船設(shè)計(jì)吃水時(shí)的功率按照比例進(jìn)行換算：Pd（實(shí)設(shè)）Pd（模設(shè)）=Pd（實(shí)壓）Pd（模壓），故Pd（實(shí)設(shè)）=Pd（模設(shè)）×Pd（實(shí)壓）Pd（模壓），式中Pd（實(shí)設(shè)）——實(shí)船設(shè)計(jì)吃水時(shí)的功率；Pd（模設(shè)）——船模設(shè)計(jì)吃水時(shí)的功率； Pd（實(shí)壓）——實(shí)船壓載吃水時(shí)的功率； Pd（模壓）——船模壓載吃水時(shí)的功率。某散貨船在不同航速下相應(yīng)換算得到的設(shè)計(jì)吃水時(shí)的功率見(jiàn)表2，繪制得到的實(shí)船設(shè)計(jì)吃水功率-航速曲線見(jiàn)圖4，由此得到的考核航速是14.68kn。

表2 定航速等比例換算

圖4 定航速設(shè)計(jì)吃水航速

2.3.2 定功率等功率換算航速

在功率一定的情況下，對(duì)實(shí)船設(shè)計(jì)吃水時(shí)的航速按照比例進(jìn)行換算：V(實(shí)設(shè))/V(模設(shè))=V( 實(shí)壓)/V(模壓)，故 V ( 實(shí) 設(shè)) = V ( 模 設(shè)) × V ( 實(shí) 壓) /V (模 壓) ，式中，V (實(shí) 設(shè))——實(shí)船設(shè)計(jì)吃水時(shí)的航速；V(模 設(shè))——船模設(shè)計(jì)吃水時(shí)的航速；V (實(shí) 壓) ——實(shí)船壓載吃水時(shí)的航速；V (模 壓)——船模壓載吃水時(shí)的航速。上述散貨船在不同功率下相應(yīng)換算得到的設(shè)計(jì)吃水時(shí)的航速見(jiàn)表3，同樣繪制實(shí)船設(shè)計(jì)吃水時(shí)的功率-航速曲線見(jiàn)圖5，該曲線和2.3.1中得到的曲線甚為接近，得到的考核航速同樣為14.68kn。

表3 定功率等比例換算

圖5 定功率設(shè)計(jì)吃水航速

通過(guò)2.3.1和2.3.2中的兩種方法以及提供的計(jì)算實(shí)例，可以看出兩種方法估算得到的結(jié)果相當(dāng)接近。但鑒于有些航速曲線走勢(shì)的不同以及考核功率點(diǎn)的不同，換算結(jié)果可能會(huì)有微小的差異，即便 0.01 kn的航速差異也會(huì)影響考核點(diǎn)指標(biāo)，所以建議在換算時(shí)同時(shí)采用以上兩種方法，最終再選優(yōu)。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文基于BSRA等航速修正方法，運(yùn)用相關(guān)理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)船測(cè)速試驗(yàn)的相關(guān)步驟，對(duì)試驗(yàn)中可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行了探討。實(shí)船測(cè)速試驗(yàn)不僅是數(shù)據(jù)記錄確認(rèn)的過(guò)程，也是數(shù)據(jù)分析、修正、換算的過(guò)程。每個(gè)環(huán)節(jié)里都有諸多需要注意的問(wèn)題，必須認(rèn)清每個(gè)步驟的意義和涉及的基本理論，才能合理地應(yīng)對(duì)船東在試驗(yàn)中提出的相關(guān)問(wèn)題，正確地得到考核點(diǎn)的航速指標(biāo)。

[1] Lackenby, H. Note on the Effect of Shallow Water on Ship Resistance[R]．BSRA Report No．337，British Shipbuilding Research Association．1963.

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

[3] CB/T 3767-1996. 海船測(cè)速試驗(yàn)方法[S]. 1996.

[4] 盛振邦，劉應(yīng)中. 船舶原理[M]. 上海：上海交通大學(xué)出版社，2004.