淺析船舶傾斜試驗中應注意的幾個要點

許紅霞++陳文強

摘 要：傾斜試驗是船舶穩性校核中的關鍵一步，它的目的是計算空船重量和重心位置。該文從傾斜試驗的基本原理著手，重點論述了試驗中應該注意的幾個要點，如試驗環境、船舶狀態、吃水等，以確保傾斜試驗可以獲得可靠的數據。

關鍵詞：傾斜試驗 空船重量 重心位置 吃水修正

中圖分類號：U662 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0119-02

眾所周知，船舶是一個由板材、型材和設備等組成的復雜結構體，在設計階段很難準確地估計它的重量和重心位置。此外，在建造的過程中，為了適應船舶的各種使用要求，也可能對相應的材料、部件和設備等進行調整，因此，船舶的重量和重心位置在船舶建成之前都很難準確地估算。在船舶基本建造完工的時候，進行傾斜試驗可以獲得可靠的空船重量和重心位置，從而驗證船舶在各種載況下是否滿足穩性要求[1]。

1 傾斜試驗的基本原理

如果自由正浮的船舶中，某個物體P由一舷移至另一舷，則物體對船舶產生一個橫傾力矩PY，使船舶傾斜了一個角度θ，船舶又在新的水平面W1L1處獲得了平衡。在船舶橫傾很小的時候，橫傾力矩約等于回復力矩，可以得：

MR=ΔGMsinθ=PYcosθ （1）

所以，GM=PY/Δtanθ （2）

求得GM后，又可以通過下述公式求出船舶的垂向坐標及縱向坐標[2]。

ZG=KM-GMcosφ （3）

XG=XB+（ZG-ZB）Tanφ （4）

2 傾斜試驗中的幾個要點

2.1 試驗環境

為了減少橫風對試驗數據的影響，傾斜試驗應盡量選在風力較小的條件下進行，風力應不大于蒲氏2級。同時，還應該注意潮流對試驗的影響，應盡量安排在船塢內進行試驗，如果條件有限，不能安排在船塢內進行試驗，則應盡量在平潮的時候進行。在有風有流的情況下進行試驗，最好使船首頂風頂流。

2.2 船舶狀態

傾斜試驗時，船舶應在處在基本建造或改裝完成的狀態，船上的吊機、腳手架等可搖動、移動或懸掛的物件都應該固定在相應的位置，以免產生額外的橫傾力矩。船舶中積存的水、油、廢料、垃圾等應清理干凈，使船舶接近設計規定的空船狀態。為保證試驗的精度，多余或不足重量應不超過空船重量的1%。同時，開始試驗時，船舶應盡量呈正浮狀態，當船舶的初始橫傾角大于0.5°時，就應該調整初始橫傾角，否則應考慮到橫傾角對空船重量和重心的影響；當船舶的初始縱傾大于船長的1%時，應按縱傾狀態的靜水力計算結果。

2.3 移動物體的重量

通過傾斜試驗基本原理的分析，可以得出，當θ越趨近于0時，GM的計算結果越精確，但是受試驗設備和讀數誤差的影響，移動物體的重量小時，反而導致誤差增大。移動物體的重量應能使船舶產生2°～4°橫傾角，具體估算移動物體重量的示例如下。

假設傾斜試驗的船舶排水量Δ為50 t，移動物體的距離Y為5 m，初始橫傾角θ設計為4°，船舶設計的初穩性高度GM為0.6 m，則根據傾斜試驗的公式，可得：

P=ΔtanθGM/Y （5）

在試驗中，如果采用4組試驗重量時，移動物體的重量應為上述結果的2倍，相應的移動物體重量約為P=2×0.42=0.84 t；如果采用6組試驗重量時，移動物體的重量應為上述結果的3倍，相應的移動物體重量約為P=3×0.42=1.26 t。上述的計算結果只是估算的參考值，實際試驗中可以根據參考值上下浮動，選擇相應的移動物體重量。

2.4 吃水的影響

傾斜試驗中，吃水與船舶的排水量、橫穩心垂向坐標和浮心縱向坐標等要素有關，直接影響排水量等參數的準確性。實際操作中，受到風浪、橫搖、縱傾等因素的影響，吃水讀數存在一定的誤差。測量吃水時，由船東、船檢和船廠代表共同組成測量小組乘坐小艇在船首、舯、尾兩舷共6處位置測量數據。對于排水量較小的船舶，測量吃水的試驗人員的重量影響不可忽視，測量小組不應再上船，否則容易引起船舶吃水的變化[3]。測得讀數后，應該考慮到水尺和吃水的關系，對鋼質船舶應該減去板厚和外龍骨（如有時）的高度。

基于某些原因，部分船舶的水尺不能準確勘劃在艏艉垂線和船舯處，對具有初始縱傾的漁船，則需要進行如下方式的吃水修正（如圖1所示）：

ΔTf=Lmf×ta/Lfa （6）

ΔTm=Lmm×ta/Lfa （7）

ΔTa=Lma×ta/Lfa （8）

式中，ta為艏艉水尺的差值的絕對值；Lfa為艏艉水尺之間的水平距離；Lmf為艏部水尺到艏垂線的距離；Lmm為舯部水尺到舯垂線的距離；Lma為艉部水尺到艉垂線的距離；ΔTf為艏部吃水的修正值；ΔTm為舯部吃水的修正值；ΔTa為艉部吃水的修正值。

2.5 傾角θ的影響

傾角θ的測量方法一般有U型管法和掛擺法。掛擺法由于器材價格低、操作簡單方便，所以使用得比較多，建議為在艏部、艉部和船舯處個各設一個掛擺，如條件限制，則至少在艏艉部各設一個。掛擺線的長度至少為3 m，否則容易造成擺幅偏小，讀數誤差增大，擺線的長度越長，傾角θ的計算值越準確。擺錘應置于水槽或油槽中，可以增加擺錘運動的阻尼，使擺錘快速地穩定下來。為了得到準確的傾角θ，在數據處理的過程中，可以使用其他狀態的擺幅平均讀數值與正浮狀態的擺幅平均讀數值之差[5]來計算傾角θ。

2.6 誤差檢查

傾斜試驗的實際操作過程中，不僅容易受到風、浪、流等外界因素的影響，而且也容易受到試驗人員讀數等內在因素的影響。在試驗過程中進行誤差檢查，可以保證測量結果的正確性。當測量的數據偏離檢查直線4%時，應分析原因并判定是否需要重做試驗，剔除無效的數據之后，才能保證傾斜試驗數據的準確性。

3 結語

傾斜試驗是一項復雜的工作，影響試驗結果的因素很多，需要船東、船檢和船廠人員的密切配合，注意該文中提到的要點，可以減少外因和內因的影響，盡量提高試驗結果的準確性，為船舶穩性、裝載等計算打下扎實的基礎。

參考文獻

[1] 黃向麗.淺談影響船舶傾斜試驗的幾個因素[J].廣東造船，2001（2）：21-22.

[2] 楊存國，虞偉.CB/T 3035-2005，船舶傾斜試驗[S].國防科學技術工業委員會，2005.

[3] 紀東方，梁燕.關于漁船傾斜試驗中若干關鍵問題探討[J].廣東造船，2011（5）：53-55.

[4] 俞士將.對船舶傾斜試驗中問題的探討[J].企業技術開發，2010（4）：49-50.

[5] 陽大平.船舶傾斜試驗計算誤差實例分析[J].造船技術，1989（7）：21-25.