鄭錫珍++萬偉++范和平

摘 要：船舶具有技術復雜，投資大和使用周期長的特點，因此船舶安全性能就顯得尤為突出，而良好的船舶操縱性能是船舶安全性的重要保證條件。因此本文介紹了《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》和《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》中相關船舶操作性能的測試方案和要求。通過比較和分析總結出規(guī)范中的異同，對鋼質(zhì)海船和長江運輸船舶的操作性能測試和操縱工作具有非常重要的意義。

關鍵詞：船舶操縱性 航向穩(wěn)定性 回轉(zhuǎn)性試驗 Z形試驗

船舶是一種在水面或水中可移動的建筑物。它具有技術復雜，投資大和使用周期長的特點，并且與國民經(jīng)濟和國防建設等許多方面有著非常密切的關系，因此船舶的安全性是非常重要的，而良好的船舶操縱性能是船舶適用性、經(jīng)濟性和安全性的重要保證條件，如何進行船舶操縱性能的綜合測試和分析是一項非常重要的工作。

船舶的操縱性能與船型參數(shù)、航速、螺旋槳（主機）轉(zhuǎn)速、螺旋槳參數(shù)、舵參數(shù)以及航行環(huán)境（主要是航行區(qū)域風、浪、流情況，在限制航道里也包括水深、航道寬度等）參數(shù)有關，因此根據(jù)船舶航行的不同水域環(huán)境，其操作性能的測試也要有相應針對性的方法和要求。研究鋼質(zhì)海船和長江運輸船舶相關規(guī)范中的操作性能測試項目的方法和要求，通過比較和分析總結出規(guī)范中的異同，對鋼質(zhì)海船和長江運輸船舶的操作性能測試和操縱工作具有非常重要的意義。

鋼質(zhì)海船航行性能測試方案

根據(jù)《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》規(guī)定，船舶航行性能測試的具體項目及試驗要求如下：

1、航向穩(wěn)定性試驗

試驗要求：試驗海區(qū)有足夠的水深、助航距離和回旋余地。

試驗方法：①保持舵角不變，測量航向變化情況：a、船舶在全速情況下，在預定航向上進行穩(wěn)定直線航行；b、在穩(wěn)定3～5min后，保持正舵不變，每隔10～30s測量記錄羅經(jīng)航向讀數(shù)，連續(xù)測量3～5min；c、順流和逆流情況各進行1次。②保持航向不變，測量操舵情況：a、船舶在全速情況下，在預定航向上進行穩(wěn)定直線航行；b、測量在保持航向不變情況下，為保持航向不變所操舵次數(shù)及最大操舵角度，連續(xù)測定3～5min；c、對于雙螺旋槳船舶，應測量左、右單槳推進時，為保持航向不變所操舵次數(shù)及最大操舵角度；d、順流和逆流情況各進行1次。

2、Z形操縱試驗

試驗要求：試驗海區(qū)有足夠的水深、助航距離和回旋余地。

試驗方法：①船舶在預定航向上穩(wěn)速直航2～3min。②快速操舵至右10°，穩(wěn)住舵角。③當艏向角達右10°時，快速反向操舵至左10°，穩(wěn)住舵角。④當艏向角偏離初始艏向角左10°時，快速操舵至右10°，穩(wěn)住舵角。⑤當艏向角再次達偏離初始艏向角右10°時，快速操舵至左10°，穩(wěn)住舵角。⑥當艏向角向左達初始艏向角時，快速操舵回中，至此一次試驗結束。⑦連續(xù)測量和記錄時間、航速、舵角、艏向角，分別繪出Z形操縱試驗記錄曲線。

3、回轉(zhuǎn)性試驗

試驗要求：試驗海區(qū)有足夠的水深、助航距離和回旋余地。

試驗方法：①測試船舶在全速情況下，向左、向右回轉(zhuǎn)直徑、最大橫傾角；②船舶在全速情況下，在預定航向上穩(wěn)定直航2～3min，按規(guī)定操舵至35°或允許最大舵角待船艏向角變化達到540°時，即一個回轉(zhuǎn)試驗結束，按照相同程序反方向操舵進行下一個回轉(zhuǎn)試驗；③對于雙螺旋槳船，還應按規(guī)定的航速進行正倒車交錯回轉(zhuǎn)試驗，測定回轉(zhuǎn)直徑；④在回轉(zhuǎn)過程中，連續(xù)記錄時間、航速、艏向角、橫傾角和回轉(zhuǎn)角速度等，船舶在轉(zhuǎn)動90°、180°、270°、360°、450°、540°時的所需時間和其坐標。

4、停船試驗

試驗要求：試驗海區(qū)有足夠的水深、助航距離和回旋余地。

試驗方法：①分別測定船舶按照規(guī)定的半速和全速工況下，停車和全速倒車時，船舶的慣性停船縱距、橫距、時間、船艏偏轉(zhuǎn)度數(shù)；②半速、全速慣性停船實驗：船舶在預定的航向上，以規(guī)定的航速穩(wěn)定直線航行，記錄初始航向、航速、主機轉(zhuǎn)速；從船舶發(fā)出停車令開始至船舶接近對移動停止位一次實驗完成，實驗過程中應保持舵角為零。

半速、全速倒車停船實驗：①船舶在預定的航向上，以規(guī)定的航速穩(wěn)定直線航行，記錄初始航向、航速、主機轉(zhuǎn)速；②從船舶發(fā)出停車令開始，按照主機操作規(guī)程操作，直到船舶接近對移動停止位一次實驗完成，實驗過程中應保持舵角為零。

5、威廉遜（Willamson）溺水救生試驗。

試驗要求：試驗海區(qū)有足夠的水深、助航距離和回旋余地。

試驗方法：①船舶以設定航速穩(wěn)定直航時，從船中部一舷側(cè)向外拋出浮標（代表落水者）；②向浮標一側(cè)（假設為右舷）快速右滿舵，待船航向右偏轉(zhuǎn)60°～90°之間時，快速反向操左滿舵；③船航向與原直航航向接近反向時，（一般提前60°左右）回舵至中；④船航向與原航向成反向時，保持直航并減速；⑤船接近浮標時，船航速減至零，試驗結束；⑥測量和記錄從試驗開始第一次操滿舵至第二次反向舵的時間，以及從第二次操舵反向滿舵開始至回舵時間。

長江運輸船舶航行性能測試方案

根據(jù)《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》規(guī)定，本標準適用于在長江干線（宜賓至吳淞口） 航行的運輸船舶（高速船除外），船舶航行性能測試的具體項目及要求如下：

1、直線穩(wěn)定性試驗或操舵穩(wěn)定性試驗

試驗要求：①在水流平順、流速平穩(wěn)的直水道進行試驗。試驗時順、逆向風力應小于蒲氏3級，橫向風力應小于蒲氏2級；②一般以逆流行駛為準，必要時可進行二至三次的重復試驗；③起測前應保持常車穩(wěn)速、航向穩(wěn)定且與水流方向平行；④雙槳船舶左右槳轉(zhuǎn)速之差應小于額定轉(zhuǎn)速1%。

試驗方法：正舵直航3min，連續(xù)測定船艏方向變化；或操舵保持航向直航5min，連續(xù)測定轉(zhuǎn)舵角對應時間的變化。

2、航向改變性試驗

試驗要求： ①在水流平順、流速平穩(wěn)的寬直水道進行試驗。試驗時風力應小于蒲氏3級；②一般以逆流行駛為準，條件允許時可進行順、逆流兩種行駛狀況的試驗， 以資以較；③起測前應保持常車穩(wěn)速、 航向穩(wěn)定且與水流方向 基本平行；④按規(guī)定舵角系列進行，每一操舵向左、向右各做一次，每一工況的變向角、反壓舵角均為15°；⑤每一工況待變向角回零結束，然后調(diào)整船位、航向，穩(wěn)向航行3min-5min，待航速穩(wěn)定后，繼續(xù)下一工況的試驗；⑥雙槳船舶左右槳轉(zhuǎn)速之差應小于額定轉(zhuǎn)速1%。

試驗方法。按規(guī)定系列舵角（士10°，士15°，士20°，士25°）進行，測定每一操舵角的下列延時：①首動延時（t1）；2）達到變向15°延時（t2）；③航向反轉(zhuǎn)延時（tR）并測定慣性超越度數(shù)（OR）；④時間單位均為秒（S）。

3、旋回試驗

試驗要求：①在寬闊且水深吃水比大于2的靜水水域進行試驗.試驗時風力小于蒲氏3級；②每次旋回試驗的初始航速應一致，一般以對應常用轉(zhuǎn)速的航速為準；③旋回運動軌跡的測繪，可采用下述一測定方法：a、繞標測角法；b、—方位距離法；c、交叉方位法；d、如流速不大亦可采用航速、變向角積分法。

試驗方法：連續(xù)測定船首方向變化0°，10°，20°，30°以后每變化30°直至變向540°止各個瞬間的對應延時、船位、航向以及船速。

4、制動試驗

試驗要求：①一般應選擇有明顯岸標的靜水水域進行試驗；②以常速前進改全速倒退的工況為準。所指全速倒退的倒車轉(zhuǎn)速取。0.8～0.85主機額定功率對應的轉(zhuǎn)速；③起測和終止測定兩測點的時刻精確掌握。發(fā)倒車令瞬間起測，船舶相對岸停止瞬間終止測定；④沖程可按下述任一方法予以測定：a、方位距離法；b、速降曲線積分法；⑤在測定過程中，可以操舵糾正首向偏離，但操舵舵角應控制在左、右10°范圍內(nèi)；⑥如在流速不大的水域進行試驗，應增加試驗水域水速的測定內(nèi)容。

試驗方法：①發(fā)倒車令瞬間起測，連續(xù)測定按一定時間間隔各瞬間的船位、航向及船速直到船舶停止前進止；②記錄倒開開出延時、倒車穩(wěn)定轉(zhuǎn)速及其延時和起測至終測的總時間。

5、倒航操舵穩(wěn)定性試驗

試驗要求：①在寬闊、水流順直且有明顯岸標的水域進行試驗；②取順流行駛狀況，起測前應及早停車以降低航速；③待航速接近零且航向基本穩(wěn)定，舵位回零然后發(fā)倒車令，初倒時可用左右不同車速協(xié)助穩(wěn)向；④船舶對岸停止瞬間開始測定，延續(xù)3min終止測定；⑤如操滿舵持續(xù)達20s仍不能減小轉(zhuǎn)勢，則停止試驗；⑥雙槳船舶左右槳轉(zhuǎn)速之差應小于額定轉(zhuǎn)速1%。

試驗方法：開倒車待船舶停止前進開始測定，連續(xù)測定保持航向后退3min的操舵角變化，船艏方向變化，并測定倒航對水速度和倒車穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。

比較分析

船舶的航行安全與其所處的水域有很大關系，因此鋼質(zhì)海船和長江運輸船舶的船舶操縱性測試規(guī)范也有各自的考量，通過對《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》和《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》進行比較分析，可以發(fā)現(xiàn)有些不同之處。

1、 航向穩(wěn)定性試驗

在該試驗進行測試過程中，對于鋼質(zhì)海船和長江運輸船舶都需測兩種性能，一種是保持舵角不變，測量航向變化情況；另一種是保持航向不變，測量操舵情況。但在這兩種規(guī)范中也有不同之處，如在后一種測試情況中，《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》中需要記錄為保持航向不變所操舵次數(shù)及最大操舵角度，而在《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》中規(guī)定記錄連續(xù)測定轉(zhuǎn)舵角對應時間的變化。

2、 航向操縱性試驗

在《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》中對應的是Z形操縱試驗，試驗中需操舵舵角10°和20°，分別測取相關數(shù)據(jù)和計算兩種情況下各自的第一次和第二次超越角以及分別繪出Z形操縱試驗記錄曲線；在《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》中對應是航向改變性試驗，試驗中操舵舵角分別10°、15°、20°及25°分別測取每種情況下的：首動延時（t1）；達到變向15°延時（t2）；航向反轉(zhuǎn)延時（tR）并測定慣性超越度數(shù)（OR）。

3、 回轉(zhuǎn)性試驗

在《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》中規(guī)定應連續(xù)記錄時間、航速、艏向角、橫傾角和回轉(zhuǎn)角速度等，船舶在轉(zhuǎn)動90°、180°、270°、360°、450°及540°時的所需時間和其坐標以及計算出船舶縱距、橫距、戰(zhàn)術直徑和回轉(zhuǎn)直徑等參數(shù)。在《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》中連續(xù)測定船首方向變化0°、10°、20°及30°以后每變化30°直至變向540°止各個瞬間的對應延時、船位、航向以及船速。

4、 慣性試驗

在《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》中對應的是停船試驗，試驗中分別測定船舶按照規(guī)定的半速和全速工況下，停車和全速倒車時，船舶的慣性停船縱距、橫距、時間、船艏偏轉(zhuǎn)度數(shù)；在《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》中對應制動試驗。在這兩個對應的試驗中，試驗中至發(fā)倒車令瞬間起測，連續(xù)測定按一定時間間隔各瞬間的船位、航向及船速直到船舶停止前進止。并記錄倒開開出延時、倒車穩(wěn)定轉(zhuǎn)速及其延時和起測至終測的總時間。

考慮到相關水域的寬闊程度和對相應船舶操縱性能要求的不同，有些測試項目只是在相應的規(guī)范中出現(xiàn)，而不是在兩中規(guī)范中同時出現(xiàn)，如《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》中的威廉遜（Willamson）溺水救生試驗和《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》中的倒航操舵穩(wěn)定性試驗。

結論

上文介紹了《GB/T 3471-1995海船系泊及航行實驗通則》和《JT/T258-2004長江運輸船舶操縱性衡準》中相關船舶操作性能的測試方案和要求。綜上可知，長江運輸船舶的測試環(huán)境和要求比鋼質(zhì)海船的要嚴格一些，主要是因為長江水域環(huán)境相對狹窄和復雜，因而也需相應的提高測試要求。

（第一作者單位：舟山卓林船舶設計有限公司，第二、三作者單位：浙江增洲造船有限公司。）

本文為基金項目：2013年浙江省重大科技專項（5600m3超低溫冷藏遠洋運輸船關鍵技術研究及產(chǎn)業(yè)化），編號2013C03033

2013年舟山市科技局項目（5600m3超低溫冷藏遠洋運輸船關鍵技術研究及產(chǎn)業(yè)化），編號2013C11015）