淺談安全有效的系柱拖力試驗程序

莫言青

（珠海太平洋粵新海洋工程有限公司，珠海 519175）

1 引言

拖船是一種常規的船舶，拖船交船前都必須做系柱拖力試驗。若帶“AH”入籍符號，船級社會根據系柱拖力試驗獲得的實際拖力數據頒發拖力證書。拖船的主要性能參數就是拖力，在結構強度允許范圍內，拖力越大，客戶就會偏向租他們的船作業，或自己使用時的拖拽經濟性更好。而如果實際試驗拖力達不到設計拖力時，船東往往會對船廠進行罰款等懲罰。因錯誤的拖力試驗方案或環境因數而達不到設計拖力的情況經常發生，因此掌握正確的方法測量船舶在額定功率下的最大拖力非常重要。另一方面，在拖力試驗過程中安全因數同樣很重要，不當的試驗程序及方案將導致人員傷亡、設備損壞等事故發生，對船廠帶來巨大的經濟損失。

當一艘船建造完成后，主機功率及螺旋槳直徑及螺距都已經確定，拖力也就已經確定。但在實際拖力試驗過程中，拖力測試數據主要受下面四個因素的影響：（1）潮流，、潮汐及風的影響；（2）拖力方向及拖樁位置的布置；（3）拖船吃水壓載狀況；（4）試驗區域的水深要求。

2 潮流、潮汐及風的影響

水流速度及風速對船產生的作用力對拖力試驗數據影響很大，所以設定限制風速及水流速度對準確的測試出拖力數據非常重要。

現以70 m AHTS 拖輪為例，設計額定拖力為100 t（1 000 000 N），受風面積為250 m2，水流作用面積為100 m2。

根據計算公式，本船風作用力隨風速變化圖如圖1 a)所示和水流作用力隨水流速度變化圖如圖1 b)所示。

圖1 70 m拖輪受風力作用曲線圖a) 和受水流作用曲線圖b)

設定外力影響值控制在設計拖力的百分之一，即F≤100 t×1%=1 t（10 000 N），

則風速V應不大于5.57 m/s,實取風速不大于5 m/s。

水流速度應不大于0.316 m/s, 實取水流速度不大于0.3 m/s。

實際試驗時，選擇風向與水流方向相反，這樣兩種作用力可以互相抵消，使測試的數據受外力影響較小。另外，選擇船舶縱向受風力及水流力作用，這樣能保證船的航向穩定性。

3 拖力方向及拖樁位置

拖力方向及拖樁位置的選擇，主要是使得拖船在試驗過程中產生的水流方向不影響拖力，如圖2所示。

圖2 拖力試驗平面布置圖

如果布置不妥，阻礙物會使試驗過程中螺旋槳推動產生的水流倒流回船舶位置，此水流會對試驗船舶產生很大作用力，導致拖力測試不準確。因此，合理的布置應使在拖力試驗過程中螺旋槳推動產生的水流不會倒回，不影響拖力測試數據。

4 拖船吃水和壓載狀況

拖力試驗時要求船有足夠的吃水，并且首尾吃水差不大于300 mm。通過壓載可以增加船自身重量及吃水，自身重量增加可以增加船的慣性，較大的慣性有利于產生穩定的拖力；螺旋槳在水線以下，有助于主機發出的功率更有效的轉化為拖力。若部分螺旋槳露出水面，槳葉受到不均勻的反作用力會產生震動及動不平衡力，影響拖力。

5 試驗區域的水深要求

根據水深2.5Ta≤h≤4.0aT要求，按重載吃水Ta=6 m，則試驗區域的水深為h=15～24 m，效果較好。如果水深不足，將導致拖力試驗產生的水流與水底面產生摩擦力，消耗主機發出的功率，導致在額定功率的情況下拖力降低。

6 安全措施

在確保快速準確的測試出船的拖力的同時，必須高度重視試驗過程中的安全因數。惡劣的試驗條件、試驗工具設備的強度不足、錯誤的操作程序都可能導致嚴重的安全事故。

（1）惡劣的試驗條件除了影響拖力數據外，還容易導致安全事故。因此試驗環境的要求有：試驗水域應平穩開闊，浪高不大于1 m；風速不大于5 m/s；應無影響試驗的雨雪；試驗水域能見度不小于500 m；試驗環境溫度為-10 ℃～40 ℃；試驗水域拖船前方不能有障礙物；試驗水域在拖索兩旁100 m內不允許任何船舶進入。

（2）試驗工具設備必須保證有足夠的強度。拖樁、拖力絞車及與連接拖樁與絞車之間的鋼絲繩、卸扣、拉力計的強度必須滿足設計要求；連接拖樁與絞車之間的鋼絲繩、卸扣、拉力計是最容易損壞的工具設備，試驗前必須對其銹蝕及磨損狀況進行檢查，不要使用有損壞的工具。

（3）合理的操作程序也是安全的保證。拖力試驗過程中要防止突然快速加油，突然快速加油將產生瞬間沖擊力，因船的質量很大，產生的瞬間慣性沖擊力也很大，加油一定要緩慢的進行；保持船的位置及方向，防止船在試驗中途停止過程中船后退，鋼絲繩與船底螺旋槳纏繞在一起損壞螺旋槳；避免船向岸邊淺水區域漂移時與水底礁石碰撞；另外，拖力試驗時鋼絲繩四周不能站人，防止鋼絲繩斷裂或彈動傷人。拉力試驗過程中船上所有人員應該抓住扶手，避免鋼絲繩或卸扣斷裂時船加速前，船上人員因慣性摔傷撞傷。

7 小結

通過多次試驗數據結果對照，找到了消除或降低拖力試驗中影響拖力大小的因數。本廠已成功的完成了30多艘船的拖力試驗，試驗測得的拖力與設計拖力偏差不超過5%，獲得船東及船檢的好評。在拖力試驗過程中，船很容易保持穩定的狀態，連續測出3～5 min穩定有效拖力，大大提高了試驗效率。通過強度校核及安全的操作程序分析，消除了拖力試驗中的危險隱患，所有的拖力試驗無一安全事故發生。

[1]陸俊岫主編.船舶建造質量檢驗[M].1996.