2023长江船舶（船队）航行技术性能实船试验方法

长江船舶（船队）航行技术性能实船试验方法2023目 次前言 Ⅱ范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1总体要求 14.1 试验项目 14.2 试验基本条件 243 试验前技术准备4 试验组织与实施

……………………2……………………2快速性试验 21 航速试验 22 系桩拉力试验 4操纵性试验 51 回转试验 56.2 航向稳定性试验 96.3 操舵速度试验 116.4 前进舵效试验 126.5 Z形操纵试验 136 惯性试验 14专门性试验 151 过滩能力试验 157.2 下沉量试验 163 航迹线试验 16试验报告 181 试验报告的内容 188.2 编制要求 18附录A(规范性) 试航船舶常用符号 19附录B(规范性) 全球卫星定位系统测量实船运动轨迹的方法 20附录C(规范性) 试验记录及试验结果汇总表式 21附录D(规范性) 回转圈轨迹、回转直径测量方法 27附录E(资料性) Z形操纵试验结果的表达与计算方法

………………30Ⅰ长江船舶船队航行技术性能实船试验方法范围本文件规定了长江船舶(船队)航行技术性能实船试验的总体要求,快速性试验、操纵性试验和专门性试验的方法,以及试验报告要求。本文件适用于以柴油和其他绿色动力、常规螺旋桨为推进装置的民用长江运输船舶。其他船舶参照使用。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。CB/T3970—2005 船舶航速和操纵性的DGPS测试方法JT/T258—2021 长江运输船舶操纵性衡准术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.3.3.3.

常车稳速 stablevelocityatcommonM/Erevolvingspeed船舶按80%的主机额定转速稳速航行的状况。来源:JT/T258—2021,38]定常回转性 steadyturningability船舶在最大舵角作用下作圆弧定常回转运动的能力。来源:JT/T258—2021,35]倒顺车 aheadandastern一舷主机产生前进的动力、另一舷主机产生后退动力控制船舶变向运动的方式。高速船 highspeedcraft3.20.7m/h,船长5m~5m(含5m),8m/h。总体要求41 试验项目4.1.1 ()。14.1.2 快速性试验应包括航速试验和系桩拉力试验。4.1.3 操纵性试验应包括回转试验、航向稳定性试验、操舵速度试验、前进舵效试验、Z形操纵试验和惯性试验。4.1.4 专门性试验应包括过滩能力试验、下沉量试验和航迹线试验。2 试验基本条件试验应在保证质量和船舶安全的条件下进行:天气晴朗,使用经纬仪观测时目标清晰可见;风力小于蒲式三级;试验水域流态良好,流向顺直,水面平静;水深一般不小于船舶吃水的5倍;试验水域应有足够的宽度满足航行试验的需求,船舶初始航向与水流向基本平行;船舶吃水应接近于设计状态,纵倾不超过设计纵倾0.5°,横倾不超过设计横倾1°。43 试验前技术准备3.1 试验前应准备下列技术资料:有关试验水域的航道图、水位水深、水文资料;有关试验船舶的技术资料,如总布置图、型线图、静水力曲线图、舵及螺旋桨计算书、主机特性参数、燃料消耗定额等。船舶常用符号应符合附录A的规定;同类型船舶的实船试验报告如有时)。3.2 试验前应检查、校验测试仪表和设备并满足下列条件:满足试验的要求;处于完好状态并在使用期限内,进行必要的保养和校验;精度合格,进行必要的误差修正;卫星定位接收机应满足CB/T3970—20053章DGPS的相关技术要求。44 试验组织与实施4.4.1 根据试验任务与要求,试验实施单位配合项目主体单位编制实船试验实施方案,实船试验应得到辖区海事机构允许。4.4.2 试验应制订作业计划。4.4.3 试验过程中,应逐日检查计划执行情况,试验结束后,原始数据应进行备份。4.4.4 为了保证实施方案的贯彻落实,参试人员均应有明确的分工。4.5 试验前,应通报试验水域海事监管,以保障试验水域的通航安全。快速性试验1 航速试验511 试验目的确定主机转速、相应功率和船舶航速间的相互关系。512 试验方法2航速试验一般采用叠标法或全球卫星定位系统测量,特殊区域也可使用流速仪法采用全球卫星定位系统测量时,其接收机规格及安装应满足CB/T3970—2005中第4章的相关要求,并按照附录B中全球卫星定位系统测速的方法进行试验。5.1.3试验要求5.1.3.1首制船试验,应同时进行主机转速、功率、船舶航速测试,后续同类型船可只进行转速与航速测试。5.1.3.2航速试验的工况一般取主机额定转速对应功率的50%75%90%100%110%作为试验工况,并按由低到高的顺序在同一天连续进行。5.1.3.3在流速平缓稳定的水域内试验时,除75%工况外,其他工况可只进行顺、逆水2个单航次的试验在有潮汐影响或水流变化较大的水域内试验,75工况时,每种工况应进行3~4次连续单航次的试验,2次,每次试验航迹线应尽量接近。5.1.3.4在有分道航行规定的河段试验时,航迹线在满足航行规定前提下尽量靠拢,如图1所示;在没有分道航行河段试验时,航迹线应尽量重合。在掉头区掉头时尽可能用较小舵角,根据试验水域的环境条件,船舶或船队向左向右掉头均可。标引序号说明:1—掉头区; 4—航迹线; 7—水流方向。2—预航段; 5—顺流段;3—测速段; 6—逆流段;图1 航速试验航迹线14 试验步骤航速试验按下列步骤进行:当船舶驶近预航段前机舱人员将主机工况调整至规定转速并保持稳定通知测试人员就位;当船舶进入测速段起点时,同时用同步信号向各测试岗位发出开始测试通知;连续记录船舶的航速、主机转速、轴功率、舵角的变化;当船舶驶离测速段时,同时用同步信号向各测试岗位发出停止测试通知;及时进行初步计算,检查测试结果,如有怀疑,重新补测。515 注意事项5.1.5.1 测试中为保持船舶航向,所用的操舵角不应超过5°,力求顺、逆水航迹靠拢。5.1.5.2 预航段长度应按照航速的快慢、稳速所需的时间来确定,自航单船一般为1.5km,船队一般3km,高速船适当延长。35.1.5.3 每一种工况的试验过程中,主机油门应保持不变。5.1.5.4 试验过程中应根据主机出厂报告监测热负荷参数,防止在高负荷试验时主机过载。516 数据处理5.1.6.1 进行顺、逆流两个连续单航次的航速试验,其对水航速取顺、逆流单航次对地航速的平均值即可;计算结果精确至小数点后第二位。45.1.6.2 进行3个单航次航速试验的平均对水航速按式(1)计算:4式中:

v=v1+2v2+v3

…………(1)v航速,单位为千米每小时(km/h);v1顺(逆)流第一航次航速,单位为千米每小时(km/h);v2逆(顺)流第二航次航速,单位为千米每小时(km/h);v3顺(逆)流第三航次航速,单位为千米每小时(km/h)。5.1.6.3进行4个单航次航速试验的平均对水航速按式(2)计算:8v=v1+3v2+3v3+v48

…………(2)式中:v4逆(顺)流第四航次航速,单位为千米每小时(km/h)。5.1.6.4 当试验水深不能满足要求时,可按式(3)进行航速相对失速率的浅水修正:vΔ=0.1242(Sm/h2-0.05)+1-[tanh(gh/v2)]1/2…………(3)式中:vΔ相对失速率,若Sm/h20.05,则Δv/v取0;Sm水线下舯横剖面面积,单位为平方米(m2);h水深,单位为米(m);v航速,单位为米每秒(m/s);g重力加速度,g=9.81m/s2。5.1.6.5 当试验船舶的实际排水量与设计排水量相差不超过5%时,可按海军系数法修正航速结果。当轴功率不变时,航速按式(4进行修正:式中:

vw=vt(Δt/Δs)2/9 (4)vw设计排水量对应修正航速的数值,单位为千米每小时(km/h);vt实测航速的数值,单位为千米每小时(km/h);Δt实际排水量的数值,单位为吨(t);Δs设计排水量的数值,单位为吨(t)。52 系桩拉力试验521 试验目的确定拖船航速为零时拖曳力的极限值。一般以4~5种不同主机工况下测定转速、功率与系桩拉力的关系。4522 试验方法将系拖缆固定于岸桩上,或其他水上、岸上的固定设备上,在拖钩处装一测力计(或贴有应变片的试件),在测定拉力时同时测定主机转速、轴扭矩。523 试验步骤试验时,先用缆绳将船舶与码头上的缆桩连接,然后启动船舶主机,待主机功率达到预设的负荷时,再测量缆绳的拉力,进而得到船舶的系桩拉力。524 注意事项5.2.4.1 试验水域应有足够的水深(一般为不少于船舶吃水的5倍,如水域条件受限,至少为艉吃水的15倍),水流平缓。5.2.4.2 拖缆长度应大于2倍船长。5.2.4.3 拖缆测拉力时应处于水平状态。如有夹角,应予以记录,并作修正。5.2.4.4 试验工况应由小到大,每个试验工况下的测力计读数取平均值。5.2.4.5 测力计下面应放置防碰垫,防止撞击。5.2.4.6 船舶吃水应达到设计要求。525 数据处理5.2.5.1 系桩拉力试验的结果,按表C.2的格式填写。5.2.5.2 系桩拉力的结果应以拉力、转速、轴功率的关系表达。以拉力为横坐标作出下列各曲线图:转速-系桩拉力曲线N-F0;轴功率-系桩拉力曲线Ps-F0。2.5.3 系桩拉力是衡量拖船拖曳性能优劣的一个重要指标,用单位功率的系桩拉力(即F0/Ps,单位为千牛每千瓦kN/kW)来衡量。操纵性试验1 回转试验611 试验内容回转试验分为定常回转试验和倒顺车回转试验(双桨及以上船舶适用)。612 试验目的确定船舶在不同舵角作用下的回转性能。613 试验方法6.1.3.1 定常回转试验工况是在船舶常车稳速状态下,进行左、右最大舵角测试。6.1.3.2 测定回转直径及回转圈时,可根据试验条件选用下列方法:全球卫星定位系统测量实船运动轨迹的方法(按附录B);交会方位法(按D.1.1);回转圈轨迹法(按D.1.2);测速法(按D.2.1);5角速度法(按D.2.2)。614 试验步骤141 定常回转试验定常回转试验按下列步骤进行:测试人员就位准备。逆流直航,调整车速至预定工况,保持始终不变。当航速稳定时,测试指挥人员发令转舵至预定舵角,并用同步信号通知各测试岗位同步开始测试,发令后首向每变化10°发令一次,至首向变化到90°,以后每变化30°发令一次。首向变化到540°时,发令停止。开始测试前,各测试岗位均应预先记录试验顺序、工况;从发令开始测试起,每发令一次,各测试岗位均应测定、记录一次。采用连续累计记时法,连续纪录。试验停止后,应立即检查测试记录情况,决定是否需要重做。如无问题则调整船位,准备进行下一舵角的试验。142 倒顺车回转试验倒顺车回转试验按下列步骤进行:测试人员就位准备。逆流直航,调整车速正车至常车转速、70的额定转速的工况,保持始终不变。当航速稳定时,测试指挥人员发令向主机倒车侧转舵至预定舵角,并用同步信号通知各测试岗位同步开始测试,发令后首向每变化10°发令一次,至首向变化到90°,以后每变化30°发令一次,首向变化到50°时,发令停止。开始测试前,各测试岗位均应预先记录试验顺序、工况;从发令开始测试起,每发令一次,各测试岗位均应测定、记录一次。采用连续累计记时法,连续纪录。试验停止后,应立即检查测试记录情况,决定是否需要重做。如无问题则调整船位,准备进行下一舵角的试验。615 测量参数1.5.1 船舶回转试验测量的具体参数及其说明如下:回转中心纵距r):沿初始直线航线方向,从开始转舵瞬时的船舶船队重心G1至计算回转中心O2的纵向距离,单位为米m)。进距(A):从G1,沿初始直线航线方向至首向改变90°瞬时的船舶(船队)重心(G0)的纵向距离,单位为米m)。最大纵距Am):G1,沿初始直线航线方向至回转圈上最外切点的纵向距离,单位为米m)。正横距Tr从G1至G10的横向距离,单位为米m)。最大横距(Trm):从G1,至回转圈上最外切点的横向距离,单位为米(m)。定常回转半径(R):取回转圈上转首180°~360°的半圈,用作图法作圆。其半径即为定常回转半径。j) 回转延时tT):从首动开始至旋回结束止的时间,单位为秒s)。1.5.2 船舶回转试验计算参数及其说明如下:定常回转角速度(·):从首向变化到10°首动延时(t0)开始至首动延时(t0)为止的时间内,平均每秒的首向变化,单位为度每秒(°/s)。其值按式(5)计算:·=50°-t80°

…………(5) 540-180平均回转角速度(·):回转试验时间内平均每秒的首向角的变化,单位为度每秒(°/s)。其值按式(6)计算: ·=Ψ=50°

…………(6)式中:Ψ船舶首向角,单位为度(°)。

tT tT漂角(β):回转圈上任意一点的切线与船舶首尾线的交角(°)。战术直径(DT):船舶(船队)回转到180°时,其重心距初始直线航线的横向距离(m)。6.1.5.3 测量船舶(船队)重心运动的轨迹如图2所示。标引序号说明:1初始直线航线2转舵点。

图2 船舶(船队)重心运动的轨迹图616 数据处理6.1.6.1 回转试验原始记录资料应整理成随时间而变化的各种关系曲线,以便参考,如图3所示。试验记录按表C.3、表C.4、表C.5的格式分别填写。1.6.2 回转试验的结果应以各主要回转参数与舵角的关系表达:相对回转直径-舵角曲线D/L-δ);7无因次角速度-舵角曲线(·L/v0-δ);相对进距-舵角曲线A/L-δ);相对正横距-舵角曲线Tr/L-δ);相对降速-舵角曲线vt/v0-δ);定常回转横倾角-舵角曲线ϕ-δ);最大动横倾角-舵角曲线ϕm-δ)。1:Ψ-t为首向角与时间关系曲线;注2:vt-t为航速与时间关系曲线;注3:δ-t为舵角与时间关系曲线;4:ϕ-t为横倾角与时间关系曲线。图3 航速、舵角、首向角、横倾角-时间关系曲线1.6.3 因有风、流影响,测得的回转圈一般为一不封闭的曲线圈。为消除此影响,可按下述方法作近似的修正:如图4所示以初始直线航线为y轴水平基线为x轴,G1为原点根据实测数据绘制成回转圈;从实测回转圈上量取G10~G22间的垂直距离Δy,此即为纵向风、流差当G22在G10下方时为“+”号,在上方时为“-”号;从实测回转圈上量取G13~G25间的水平距离Δx,此即为横向风、流差,G25在外侧时为”号,在内侧时为“+”号;x、y方向的每秒修正量可按式(7和式(8近似计算:Δ 式中:

Δy′=Δx′=

Δy22-t10Δx25-t13

…………(7)…………(8)Δy′ y方向的每秒修正量,单位为米每秒(m/s);Δx′ x方向的每秒修正量,单位为米每秒(m/s);t0,t3,t2,t5分别对应于G0,G3,G2,G5的回转延时,单位为秒(s)。回转圈上各船舶船队重心位置,G1外,x、y方向的修正量,均可按式(9和式(10求得(以G10为例):

y10

=y

t10

…………(9)Δx0=Δx′·t0 (10)8标引序号说明:1实际航行轨迹;2修正后轨迹。1:G1~G25为回转试验中轨迹定位点;注2:G′~G5为修正回转试验中轨迹定位点。图4 实测回转圈轨迹图62 航向稳定性试验621 试验内容航向稳定性试验包括直线稳定性试验、航向保持能力试验、回舵操纵试验。622 直线稳定性试验6221 试验目的求得置舵于零位时,首向偏航达到5°的延续时间。6222 试验方法直线稳定性试验时,将舵置于0°,船舶保持常车稳速、逆水流方向航行,连续测量船舶的偏航角到达0.5°1.0°1.5°2.0°5.0°的时间。6223 试验步骤直线稳定性试验时,船舶先常车、逆流航行,待船速稳定后,置舵于零位。发令开始连续记录偏航角到达0.5°1.0°1.5°2.0°5.0°的时间。623 航向保持能力试验6231 试验目的测得航向稳定后5n内维持直航所操的平均舵角。6232 试验方法航向保持能力试验时,船舶保持常车稳速、逆水流方向航行,操舵保持航向不变,连续记录在5n内的舵角变化及其对应的时间。96233 试验步骤航向保持能力试验时,船舶常车航行,待船速稳定后,发令开始连续记录5min内船舶保持航向不变的舵角变化及其对应的时间。624 回舵操纵试验6241 试验目的回舵操纵试验又称回直试验、脱开试验,其目的在于测得航向不稳定回线环高度。6242 试验方法回舵操纵试验一般均按左15°和右15°舵角进行回转试验,在回转试验结束的瞬间,回舵于零位,连续记录时间与首向角(或回转角速度)的变化,直至回转角速度衰减至零或至定常的剩余值为止。6243 试验步骤回舵操纵试验一般均按左15°和右15°舵角进行回转试验,试验步骤与6.1.3.1定常回转试验步骤相同,回转试验50°结束的瞬间即回舵操纵试验的开始,船舶回舵于零位,连续记录时间与首向角(或回转角速度的变化,直至回转角速度衰减至零或至定常的剩余值为止。625 注意事项6.2.5.1 试验时船舶的初始航向尽量与水流方向平行。6.2.5.2 双桨或多桨船舶之各桨转速之差应小于1%。626 数据处理6.2.6.1 直线稳定性试验结果按表C.6的格式填写。试验结果以随时间变化的偏航角曲线表达,以时间为横轴做成偏航角—时间的关系曲线θ-t,如图5所示。其衡量指标为每分钟偏航角度(°/n)。注1:θ-t为偏航角-时间关系曲线;注2:δ-t操舵角-时间关系曲线。图5 偏航角、操舵角-时间关系曲线6.2.6.2航向保持能力试验结果按表C.6的格式填写。试验结果应以随时间变化的操舵角曲线表达。以时间为横轴做成操舵角-时间的关系曲线δ-t,如图5所示。其衡量指标为每分钟平均操舵角度,单位为度每分钟(°/n)。106.2.6.3回舵操纵试验的原始记录可分别整理成剩余回转角速度、操舵角与时间的关系曲线,如图6所示。回舵操纵试验的结果应以剩余回转角速度与时间的关系表达。同一舵角左、右舵试验所获的剩余回转角速度之和即为不稳定回线环高。此高度就是衡量船舶稳定性的指标,最优者为零。标引序号说明:1—稳定船舶; 3—不稳定回线环高;2—不稳定船舶; 4—剩余回转角速度。图6 剩余回转角速度、操舵角-时间的关系曲线63 操舵速度试验631 试验目的计算舵机转动的速度。632 试验方法航行中的操舵速度试验应在全速、逆流的情况下进行。船舶舵机向一方向运行至满舵时即向相反运行至满舵,当达到另一个方向满舵时舵机迅速回正舵。试验中记录舵运行的时间。试验左右分别进行一次。633 试验步骤试验船舶稳定航向后置舵于零位,开始发令,操舵顺序为:右右正舵→(左满舵(一般为35°)左满舵(一般为30°)右右634 注意事项试验前应注意校正驾驶台舵角指示器的误差,以舵机上的刻度为准。635 数据处理6.3.5.1 试验结果按表C.7的格式填写。tδ6.3.5.2 衡量操舵速度的指标为平均操舵速度vδ,单位为度每秒(°/s),按式(1)计算tδ式中:

vδ=δ

…………(11)δ左(右)满舵至右(左)满舵的角度,单位为度(°);tδ操舵时间,单位为秒(s)。1164 前进舵效试验641 试验目的计算首向角变化不大的范围内船舶回转性能与应舵性能。642 试验方法15°

前进舵效试验的工况为常车稳速状态、分别操左15°和右15°舵角,求得首向变化15°及反压舵角过程中船舶的首向角随舵角与时间的变化。如进行系列试验,舵角可采用其他相应的舵角。43 试验步骤前进舵效试验按如下步骤进行:逆流航行,稳速、稳定航向,置舵于零位;发令操舵右15°;当首向变化达15°时发令操舵左15°;当首向回至原航向时发令停止,回舵至零位。644 注意事项6.4.4.1 操舵应以均匀速度一次操到位。6.4.4.2 进行系列舵角试验时,每次试验的初始航向、初速度应保持相同。6.4.4.3 如采用船舶仪表观测,应掌握舵角指示器及罗经(如设有)的误差。645 数据处理试验结果按图7直接记录,并整理成原始资料。衡量前进舵效的主要指标为转首滞后时间TL和回转角速度(·),其计算方法见式(12)~式(14):TL=te-t0 (12)式中:TL转首滞后时间,单位为秒(s);te超越时间,单位为秒(s);Lt0操反压舵过零时间,单位为秒(s)。L式中:T′L无因次转首滞后;v船舶航速,单位为米每秒(m/s);L船长,单位为米(m)。

=TL·v

…………(13)式中:·回转角速度,单位为度每秒(°/s);Ψ首向角,单位为度(°);t2操舵时间,单位为秒(s);tm首动时间,单位为秒(s)。12

·=t

Ψ2-tm

…………(14)1:t0~t4、tm为操舵试验中操舵时间点;注2:Ψ为首相角;3:Ψov为超越角;注4:TL为转首滞后时间。图7 首向角、操舵角-时间关系曲线65 Z形操纵试验651 试验目的测试船舶操舵后,在转首角达到与舵角等值时操反舵的操纵性能。652 试验方法Z形操纵试验的工况为常车稳速,逆流航行,通常进行左0°及右10°舵角的试验。根据航道条件及试验要求也可进行左5°及右5°舵角的试验。53 试验步骤Z形操纵试验按下列步骤进行:航速稳定后测量船舶的初速度;测速完毕后稳定航向置舵于零位;发令操舵右10°;当首向角变化到右10°时发令操舵左10°;当首向角变化到左0°时发令操舵右10°;当首向角变化到右10°时发令操舵左10°;当首向角变化到左10°时发令操舵右10°;当首向角变化达到超过原航向偏右3°时发令停止,回舵至零位。654 注意事项Z形操纵试验注意事项见6.4.4。655 数据处理6.5.5.1 Z形操纵试验结果应按图E.1画出首向角、操舵角随时间变化的关系曲线。6.5.5.2 衡量操纵性响应特征的指标由船舶回转性无因次指数K(K′)和船舶对舵快速应答性无因次指数T(T′)组成的操纵性指数及其综合指数为K′/T′,K(K′)值大表示回转能力强;T(T′)值小表示航向13稳定性和应舵性能好,K′/T′越大,操纵性越好。其计算方法见附录E。66 惯性试验661 试验内容惯性试验包括停车惯性试验和倒车制动惯性试验。662 试验目的测试确定船舶的惯性冲程。663 试验方法6631 停车惯性试验船舶常车逆流直航,船舶停车开始试验,当观测到船舶对水停止时试验结束。6632 倒车制动惯性试验船舶常车直航,船舶倒车开始试验,当观测到船舶对水停止时试验结束。664 试验要求应在测试区测定船舶上下行航速,以确定水流速度。665 试验步骤6.5.1 停车惯性试验步骤如下:常车、稳向、逆流直航,读记初航向,测直航初速度,待航速稳定后,发出预备信号。发令停车,并以此为零点,开始同步计时。计时采用连续计时法。记录机舱实际停车时间,即主机转速为零时间。连续测定船舶对水航速,同时采用交会方位法或其他定位方法连续测定船位。前期每隔10s,后期每隔20s定位一次,并于测定船位的同时记录首向变化。当观测到船舶对地停止时发令停测。此时测得的速度与停泊时测得的流速相等。6.5.2 倒车制动惯性试验步骤如下:常车、稳向,读记初航向,测直航初速度,待航速稳定后,发出预备信号。发令到车,并以此为零点,开始同步计时。计时采用连续计时法。记录机舱实际倒车时间,即倒车开始时间,倒车开出时间,倒车转速稳定时间。连续测定船舶对水航速,同时采用交会方位法或其他定位方法连续测定船位。前期每隔10s,后期每隔20s定位一次,并于测定船位的同时记录首向变化。当观测到船舶对地停止时发令停测。此时测得的速度与停泊时测得的流速相等。666 注意事项6.6.6.1 试验中应置舵于零位,非应急勿操舵。6.6.6.2 倒车时预防船舶倒头失控,注意安全瞭望。67 数据处理停船冲程Ah发令后,船舶沿原航向惯性前移的最大纵向距离;停船迹程(At):从发令后,船舶的惯性使其继续前移航迹的全部长度;停船横距Td从发令起到船舶完全停止移动止,在垂直于原航向上的最大横移距离;停船时间:从发令瞬时到船舶停止前进瞬时之间的时间间隔。标引序号说明:1—初始直行向; 4—停船横距Td;2—发令点; 5—停船迹程At;3—开始停(倒)车; 6—停船冲程Ah。图8 惯性试验的轨迹6.7.2 Ah/L。。专门性试验1 过滩能力试验711 试验目的测试船舶或船队通过激流险滩时的拖载能力。712 试验方法过滩能力试验的主机工况采用最大负荷,船舶载量根据试验要求确定。13 试验步骤过滩能力试验步骤如下:船首入滩时,增加主机负荷允许至最大转速后,发令开始测试;用测速仪连续测船速,同时用转速表、扭力仪测主机转速、轴扭矩的瞬时变化值;当船尾出滩时,发令停止测试。714 数据处理7.1.4.1 过滩能力试验结果按表C.10的格式填写。7.1.4.2 衡量船舶过滩能力的指标为船舶总排水量与有效总推力之比(∑Δ/∑T),其值小者证明其过滩能力强。不同船舶船队互相比较时,应注意要在同一速度和同一江面坡度的条件下进行对比。151.4.3 过滩试验结果计算步骤:求出船舶的有效总推力∑T有推力仪时采用实测值);求出船舶总排水量与有效总推力之比∑Δ/∑T;按式(15求出江面坡度i有条件时采用实测值)。i=(∑T-Rw)/∑Δ (15)式中:Rw船舶(船队)水流阻力,单位为千牛(kN)。72 下沉量试验721 试验目的测试船舶在航行中因航道条件影响而引起的下沉量变化,为确定富裕水深提供依据。722 试验方法7.2.2.1下沉量试验一般采用断面法。在预定测区内设置4~5个断面,每个断面设置标杆作为标记,并预先测得各断面面积。各断面均设水准仪两台,同时观测读记设置在船舶船队则为推船首、尾的塔尺上的读数。7.2.2.2下沉量试验应根据具体的航道条件,规定适当的载量,以4~5种不同的主机工况进行。23 试验步骤下沉量试验步骤如下:船舶进入测标的适当距离前停车滑行,发令开始测试;水准仪读记在停止状态下的首、尾塔尺读数;船舶开车至预定转速时,连续测船速、水深;经过各断面时水准仪读记在航行状态下的首、尾塔尺读数,至驶出最后一个断面时发令停止。724 数据处理7.2.4.1下沉量试验结果按表C.11的格式填写。7.2.4.2下沉量试验结果以首、尾下沉量(m)与航速(m/s)、航道断面面积与船舶中横剖面面积之比的关系表达,做成在不同的航道断面面积与船舶舯剖面面积比Ω/Sm下的首尾下沉量与航速的关系曲线簇ZVFZVAv。73航迹线试验731 试验目的测试船舶通过某一航段时的航行轨迹,借以分析研究实船尺度航行性能与航道条件的相互关系。732 试验方法7.3.2.1航迹线的测定一般采用岸设经纬仪交会方位法,也可采用全球卫星定位系统测试设备按照附录B中的方法进行试验。7.3.2.2航迹线试验一般采用正常航行时的工况,或根据试验要求确定。33 试验步骤航迹线试验步骤如下:船舶进入测区前发令推备;通过起点物标时发令同步始测;以一定的时距20s,也可根据航速具体规定定时测船位;连续记录操舵角、首向角、主机转速的变化;通过终点物标时发令停止测试。734 数据处理341 航迹图绘制航迹图按下列步骤绘制:1/2000比例的该航段航道图;将于试验当日预先测得的试验航段的流速、流向线绘入图中;将测得的船位的重心点按G1、G2、G3的顺序逐一绘入图中,连接各重心点即得航迹线;按照各重心点的位置及其首向角绘上相应的方框平面船型图,并连接各船型图的首、尾突点,即形成航迹带;根据记录绘成舵角-时间δ-t)、航速-时间v-t曲线列入图内。7342 航迹线试验测量参数的量取与计算3421 弯道航迹最小曲率半径弯道航迹最小曲率半径(R)的计算,一般可作为余弦曲线来处理,其计算方法如下:9所示,取航迹线上最弯曲的一段弧G12G15G18连接G12、G18从弧的顶点G15作垂直于G12G18的垂线,并与其相交于O点;量取OG15的距离作为Y0OG18的距离作为X0将量取的X0、Y0的值代入式(16),即可求得弯道航迹最小曲率半径R0R0=4X2/Yπ2 (16)0 0式中:R0弯道航迹最小曲率半径,单位为米(m)。图9 航迹线试验图73422 漂角漂角β9所示,通过G15作垂直于G15的切线CD,CD与船舶中心线ab的交角即为漂角β。73423 占用航宽占用航宽(B′)如图9所示,通过G5船位的船型方框图首、尾突点b′、a′作平行于CD切线的平行线17两条,两平行线之间的垂直距离即为占用航宽。量得B后,可用式(7)求得B′:式中:

B′=Lsinβ+Bcosβ (17)B船舶(船队)总宽,单位为米(m);L船舶(船队)总长,单位为米(m)。试验报告1 试验报告的内容811 前言试验报告前言应包括试验目的、经过、参加单位、协作单位等。12 试验条件试验条件应包括下列各项信息:试验船舶的主要技术参数;试验水域条件;气象水文条件;试验时船舶状态;仪表型号、测量精度、仪器检验的有效期。13 试验结果试验结果应包括下列要素:各项试验结果主要数据汇总表列入正文);各项表达式的关系曲线图列入附录);各项记录、记录汇总表、原始资料及计算表等一般均作为资料,存档备查。14 结论和评价分析根据试验结果,应依据衡量船舶航行技术性能的各项技术标准对船舶(船队)的航行技术性能做出适当的评价。在缺乏这些技术标准的情况下,也可根据下述衡量条件进行评价:根据设计要求,做出评价;根据同类型船舶的实测结果,做出比较分析;根据航行安全要求,做出适应性分析;根据船舶营运要求,做出技术经济分析。82 编制要求8.2.1 试验报告是试验成果的全面表达和概括分析,是项技术性的总结。一般宜称为“×××船(船队实船试验报告如系特定的专门性试验,可称为船船队试验实船试验报告”。8.2.2 试验报告应如实反映试验情况,文字简明扼要,采用统一术语、符号、表格、图式与计算方法。在进行比较分析时应注意在同一条件下比较。18附 录 (规范性)试航船舶常用符号1 常用符号表A.1规定了试航船舶常用符号。表A.1 试航船舶常用符号名 称符 号单 位名 称符 号单 位船长Lm排水体积▽m3总长LOAm排水量△t水线长LWLm方形系数CB—垂线间长LPPm棱形系数CP—型宽Bm舯横剖面系数CM—型深Dpm舵面积ARm2平均吃水Tm螺旋桨直径Dpm艏吃水TFm螺距比P/Dp—艉吃水TAm重心坐标Gm注:正文中已有说明的符号不再另列。19附 录 (规范性)全球卫星定位系统测量实船运动轨迹的方法1 试验设备要求实船试验中应使用两个全球卫星定位系统接受机,一个置于船上作移动站,另一个置于岸上作基准站(如测试区域内接受机可接受到国家基准站的信号,可以免设),基准站将接收卫星信号与基准站的已知位置进行比对求解出实时差分修正值,通过一定的通信方式发送给移动站,移动站接受基准站的实时差分修正值对卫星的信号计算实时精确测定移动站船的位置。通过持续更新移动站的位置,获得实船的运动轨迹,根据实船的运动轨迹分析实船的各项性能航速、回转直径、停车制动冲程等]。B.2 试验步骤B.2.1 收集测试区域资料任何一次测试进入测试区域一定要首先收集测试区域的控制点资料,包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系、是常规控制网还是全球卫星定位系统控制网、控制点的地形和位置环境是否适合作为动态全球卫星定位系统的基准站等资料。B.2.2 基准站的选定和建立基准站的安置是顺利实施动态全球卫星定位系统的关键之一,基准站的安置应满足下列条件:基准站应有正确的已知坐标;基准站应选在地势较高,周围无高度角超过10°的障碍物,有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置;为防止数据链丢失以及多路径效应的影响,GKW信号反射物大型建筑物等),无高压线、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源;基准站应选在土质坚实、不易破坏的位置;基准站选定后,可以采用全球卫星定位系统布网或静态定位的方法测定,在满足精度要求的情况下也可以将基准站全球卫星定位系统设在原控制点上,用移动站全球卫星定位系统将坐标传过去。B.2.3 移动站的选定和建立移动站的天线尽可能置于船舶顶篷甲板上,宜远离各种无线电天线安置,减小无线电的干扰,并准确记下移动站天线的位置,绘制成平面图。B.3 试验数据实船的运动轨迹数据记录处理步骤如下:2在试验过程中通过计算机连续记录船的位置,定位记录按表C.12填记。02将记录数据整理成运动轨迹图。根据运动轨迹图分析船舶的各项性能参数。附 录 (规范性)试验记录及试验结果汇总表式表C.1~表C.12规定了试验的记录表格。表C.1 航速试验(叠加法)记录汇总表船名: 试验地点: 试验时间: 日期: 队型: 吃水:TF m TM m TA m平均: m Δ: t标间距离: m 当日水位: m 水深: m 天气: 风向、风力: 名义工况试验序号航向进标时间(s)出标时间(s)初首向(°)终首向(°)m)对地航速m/平均操舵角(°)操舵修正量(m/对水航速轴扭矩(N·m)轴功率转速(r/min)推力(N)m/skm/hkn平均平均平均校核: 记录: 21表C.2 系桩拉力试验汇总表船名: 吃水:TF m TA m 拖缆:长度 m 仰角 °当日水位: m 水深: m 流速: m/s 天气: 风向、风力: 试验时间: 试验地点: 名义工况测力计读数修正后拉力(N)转速(r/n)轴扭矩(N·m)轴功率(kW)F0/Ps(N/W)表C.3 回转试验记录

校核: 记录: 船名: 吃水:TF m TA m 试验工况:转速 r/n 仰角 试验时间: 试验地点: 天气: 风向、风力: 试验顺序: 操舵到达时间: 首动时间: 初航向 初速度 测点顺序首向角(°)延时(n,s)平均角速度横倾角(°)测点顺序首向角(°)延时(n,s)平均角速度横倾角(°)(°)/s(°)/n(°)/s(°)/n1013180210142103201524043016270540173006501833076019360870203909802145010902248011120235101215024540校核: 记录: 22表C.4 回转试验流速仪测量记录表船名: 试验项目: 试验时间: 试验工况: 试验顺序: 流速仪型号: 流速仪安装位置:距左(右)舷 m 距艉 m入水深度: m 伸出舷外水平长度: m信号次数延时时间(s)时间差(s)对水速度(m/s)信号次数延时时间(s)时间差(s)对水速度(m/s)注:初速度测毕后,进入回航速度测定时,应在延续时间上作一标记。校核: 记录: 表C.5 回转试验经纬仪交会定位记录表船名: 试验时间: 测定顺序: 观测目标(C): 经纬仪站别: 仪器布置: 经纬仪型号: 经纬仪距离(L): m测点号(A)目标方位测点号(B)目标方位直接读数修正方位(α)直接读数修正方位(β)校核: 记录: 23表C.6 航向稳定性试验记录表船名吃水:TF m TA m 压舵角试验时间: 试验地点: 天气: 风向、风力: 流向流速: 直线稳定性试验航向保持能力试验初航向: 初速度:初航向: 初速度:主机转速主机转速偏航角(°)时间(s)操舵角(°)时间(s)操舵角(°)时间(s)0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0平均每分钟偏航:平均每分钟操舵角:注:偏航角、操舵角:左(-),右(+)。表C.7 操舵速度试验记录

校核: 记录: 船名: 舵机种类: 左、右满舵度数: 试验时间: 试验地点: 天气: 风向、风力: 左→右舵位置正中左满舵到操右满舵过正中右满舵到操左满舵回中连续时间(s)0右→左舵位置正中连续时间(s)0左满舵至右满舵总时间: (s)操舵速度: (o/s)右满舵至左满舵总时间: (s)操舵速度: (o/s)校核: 记录: 24表C.8 惯性试验记录汇总表船名: 吃水:TF mTA m船长: m试验时间: 试验地点: 天气: 风向、风力: 流向流速: 试验项目停车惯性试验倒车惯性试验常车转速(r/n)常车功率(kW)初航向终航向开始停车时间(s)转速到零时间(s)倒车开出时间(s)倒车转速稳定时间(s)对地停止时间(s)停船时间(s)倒车转速(r/n)倒车功率(kW)停车冲程Ahm)Ah/L校核: 记录: 表C.9 惯性试验测速、定位记录表船名: 试验时间: 试验项目: 测速、定位方法: 初速度: m/s 测速仪器型号: 测速仪安装位置: 定位仪器型号: 定位仪器布置: 测点顺序时距(s)连续时间(s)首向角(°)航速(m/s)物标方位物标距离(m)#1#2#3#4校核: 记录: 25表C.0 过滩能力试验记录汇总表船名: 吃水:TF m TA m 试验时间: 总排水量ΣΔ: t滩名、水位: 相关水位: 从上滩到露艉的总时间: 初速度: m/s经过断面s)航速(m/s)转速(r/n)轴扭矩(N·m)轴功率(kW)总推力∑TkN)船舶队)总水阻力RwkN)∑Δ/∑T实测或计算江面坡度i校核: 记录: 表C.1 下沉量试验记录汇总表船名: 吃水:TF m TA m 船长: m测量仪器型号: 塔尺布置位置: 平浮状态塔尺读数: 断面序号断面面积Ω工况、项目1.转速=功率=1.转速=功率=1.转速=功率=1.转速=功率=HVZVFZVASΩmHVZVFZVASΩmHVZVFZVASΩmHVZVFZVASΩm1234注:船舶下沉时Z为号,上升时为号;H为经过断面时实测水深。ZVF为艏下沉量,ZVA以为艉下沉量,Sm船舶舯横剖面面积。校核: 记录: 表C.2 全球卫星定位系统定位记录汇总表船名: 试验项目: 试验工况: 试验时间: 试验顺序: 天线安装位置:距船舯 m 距船艉 m 距基线高度 m时 间目标大地坐标X坐标Y坐标校核: 记录: 26附 录 (规范性)回转圈轨迹、回转直径测量方法D.1 回转圈轨迹测定方法D.1.1 交会方位法D.1.1.1 测量方法这种方法使用的仪器是经纬仪,一般将仪器设在岸上,每两台为一个观测点,同时观测船舶上的同一固定物标。所获的两个物标方位,通过作图,交会于一点,此点即为船舶上物标的位置。船舶在回转中此点应连续测定,即可获得船上物标的运动轨迹。通过作图,将此物标运动轨迹转换为重心运动轨迹,即可获得回转圈轨迹。为了便于作图并提高精度起见,一般在船上设两个固定物标艏、艉各一)。在岸上设四台经纬仪,分两个观测站,以时间同步观测。D.1.1.2 测量步骤交会方位法测量步骤如下:在船上设置明显的物标,并准确记下物标位置,绘制成平面图。每两台经纬仪之间的距离(基线长度),至少应大于船舶(船队)4倍并准确的测量记录。及时跟踪物标,按同步信号或定时准确地读记方位,并严格注意测点顺序号。如有漏测,序号仍应保留。每一工况测毕后,岸、船联系一次,检查有无错、漏。D.1.1.3 数据处理定位记录按表C.5填记。D.1.2 回转圈轨迹法D.1.2.1 测量方法使用测速仪测定航速,罗经测定首向角。D.1.2.2 测量步骤0°0°0°0°0°0°0°0°。D.1.2.3 数据处理回转圈轨迹测量数据处理方法如下:将记录数据整理成Ψ-t,v-t关系曲线如图D.1。从图D.1上查得与各测点相对应的Ψ、v,然后按式(D.1)和式(D.2)计算各测点的X、Y坐标值:0X=tvsinΨdt (D.1)027式中:v船舶航速,单位为米每秒(m/s);Ψ船舶首向角,单位为度(°);t试验的时间,单位为秒(s)。

Y=tvcosΨdt (D.2)图D.1 首向角、航速—时间关系曲线以初始直线航向为Y轴,按顺时针方向旋转90°为X轴,用上述求得的X、Y坐标值作图,即可求得回转圈轨迹。D.2 回转直径的测定方法D.2.1 测速法D.2.1.1 测量方法用测速仪从发令时起连续定时测定航速,直至结束为止(回转至300°即可)。D.2.1.2 数据处理测速法测量数据处理方法如下:0按式(D.3)求轨迹的圆周长:0式中:C船舶轨迹的圆周长,单位为米(m);v船舶航速,单位为米每秒(m/s);t试验的时间,单位为秒(s)。

C=tvdt (D.3)0按DC/π的关系即可近似地求得回转直径。此法在要求精度不高时可以采用。0D.2.2 角速度法D.2.2.1 测量方法用专门的角速度陀螺仪测定船舶回转时的角速度,同时用速度仪测航速v)。D.2.2.2 数据处理取船舶进入定常回转时的·和v,并按式(D.4)计算,即可求得定常回转直径:28D=360×0.278×v=31.8v

…………(D.4)式中:D定常回转直径,单位为米(m);v船舶航速,单位为米每秒(m/s);

π|·|

|·|·船舶回转时的角速度,单位为度每秒(°/s)。29E.1 Z形操纵试验结果的表达

附 录 (资料性)Z形操纵试验结果的表达与计算方法Z形操纵试验的结果用图E.1所示绘制成首向角Ψ、舵角δ随时间而变化的关系曲线表达。图E.1 首向角—舵角—时间关系曲线E.2 Z形操纵试验结果的计算方法E.2.1 无因次转首滞后及平均超越角计算步骤如下:从图E.1上读取T1、T2及Ψ1、Ψ2。按式(E.1)、式(E.2)求得无因次转首滞后及超越角ΨS:T′L=v·TL1+TL2

…………(E.1)L 2式中:TL无因次转首滞后;v船舶航速,单位为米每秒(m/s);L船长,单位为米(m);2T1转首滞后时间,单位为秒(s);T2转首滞后时间,单位为秒(s)。2式中:ΨS平均超越角,单位为度(°);Ψ1第一超越角,单位为度(°);Ψ2第二超越角,单位为度(°)。30

ΨS=ΨS1+ΨS2

…………(E.2)E.2.2 船舶回转性K船舶对舵快速应答性T指数计算步骤如下:根据所绘Ψ—t曲线,微分求取在t2、t4及t6时刻的回转角速度·2、·4及·6。在t=0处做Ψ—t曲线的切线,如图E.1所示,其斜率为Ψ0,之后在Ψ—t曲线做该切线的平行线,分别与Ψ曲线各个峰相切于点e、e′、e″,对应的时间分别为te、te、te,此三点上的斜率为·e=·e=·e=·0,此三点对应的首向角分别为Ψe、Ψe、Ψ″可从曲线中量得。船舶回转性K、船舶对舵快速应答性T指数系根据式(E.3)一阶操纵性方程求得:dtTd·+·=Kδ (E.3)dt在试验时,当实测的δm=0时,由于螺旋桨艉流等原因,船舶并不完全直航。根据式(E.4)应进行修正而引进一修正项δr,δδmδr),故:dtmTd·+·=K(δ+δ) (E.4)dtmr按式(E.5),进行t=0→t′e积分:按式(E.6),进行t=0→te积分:

Ψe=Kteδmdt+Kδrte (E.5)00Ψe=Kteδmdt+Kδrte (E.6)00联立求解上述两方程的δr及K,因为K是t0→t′e和t0→te的积分值,分别处于t5~t6的第六试验区和t7以后的第八试验区内,故将此K记作K(6)(8。e tmd re …………(E.7)e tmd re …………(E.7)Ψ=Keδ t+Kδ