傾斜和搖擺試驗(yàn)方法分析

摘 要：傾斜與搖擺試驗(yàn)是考核船舶在海洋中受到的傾斜和搖擺此類環(huán)境應(yīng)力，海洋儀器是否能保證其適應(yīng)性和結(jié)構(gòu)可靠性的重要檢驗(yàn)。本文主要通過解讀標(biāo)準(zhǔn)中不同的試驗(yàn)類型，對(duì)不同的試驗(yàn)方法進(jìn)行對(duì)比研究。分析不同產(chǎn)品在經(jīng)歷不同程度的試驗(yàn)后，其性能如何變化，以及這些變化對(duì)產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性和耐久性有何影響。通過對(duì)這些試驗(yàn)結(jié)果的分析，用以論證傾斜與搖擺試驗(yàn)是保證船舶儀器可靠性的非常重要的措施之一。通過深入探討各種標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)、適用范圍以及優(yōu)缺點(diǎn)，為相關(guān)企業(yè)提供一個(gè)全面的視角，以便他們能夠更加精準(zhǔn)地選擇合適的測(cè)試方法。同時(shí)，也為那些致力于確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全性的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室提供一定參考。

關(guān)鍵詞：海洋儀器，傾斜與搖擺試驗(yàn)，儀器可靠性

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.17.041

0 引 言

傾斜試驗(yàn)的主要目的是模擬和測(cè)試某些儀器在船舶遭遇特殊情況時(shí)的表現(xiàn)。這些特殊情況包括由于海上事故或在進(jìn)行機(jī)動(dòng)航行時(shí)，船舶可能發(fā)生的大角度傾斜。在這些情況下，儀器必須能夠保持其正常的工作狀態(tài)，或者至少能夠維持基本的可靠性，以確保船舶的安全和航行的連續(xù)性。

傾斜試驗(yàn)通過模擬這些極端情況，可以有效地評(píng)估儀器在傾斜環(huán)境下的工作性能。這種試驗(yàn)對(duì)于那些在船舶傾斜時(shí)仍然需要保持高精度和高可靠性的儀器尤為重要。例如，導(dǎo)航系統(tǒng)、通信設(shè)備以及其他關(guān)鍵的航海儀器，都必須具備在船舶發(fā)生傾斜時(shí)仍能正常工作的能力。

搖擺試驗(yàn)是一種重要的試驗(yàn)方法，它的宗旨在于，通過模擬船只在風(fēng)力、波浪等自然因素作用下，持續(xù)搖擺的環(huán)境，來評(píng)估特定儀器的耐久工作性能。這種試驗(yàn)對(duì)于確保這些儀器在海上航行過程中，尤其是在惡劣的海況下，能夠持續(xù)保持正?；蚍€(wěn)定的工作狀態(tài)至關(guān)重要。

在進(jìn)行搖擺試驗(yàn)時(shí)，研究人員會(huì)使用專門的設(shè)備來模擬船舶在海上航行時(shí)可能遇到的各種搖擺情況。這些模擬包括船舶的滾動(dòng)、俯仰和偏航等多種運(yùn)動(dòng)，以及這些運(yùn)動(dòng)可能對(duì)儀器產(chǎn)生的影響。通過這種方式，可以觀察到儀器在不同搖擺環(huán)境下的工作表現(xiàn)，從而對(duì)其在實(shí)際使用中的性能有一個(gè)準(zhǔn)確的預(yù)判。

對(duì)于那些在船舶搖擺環(huán)境中工作性能會(huì)受到明顯影響的儀器，搖擺試驗(yàn)尤為重要。這是因?yàn)檫@些儀器的設(shè)計(jì)和制造必須考慮到它們將在動(dòng)態(tài)的環(huán)境中運(yùn)行，因此需要具備足夠的穩(wěn)定性和可靠性。搖擺試驗(yàn)可以幫助制造商識(shí)別潛在的問題，并對(duì)儀器進(jìn)行必要的改進(jìn)，以確保其在海上的實(shí)際使用中能夠達(dá)到預(yù)期的性能標(biāo)準(zhǔn)[1]。

船舶上的機(jī)械、電工及電子產(chǎn)品，必須能在傾斜和搖擺的環(huán)境中保持卓越的工作性能和結(jié)構(gòu)完整性。傾斜和搖擺試驗(yàn)正是在模擬的海上實(shí)際使用條件下評(píng)估這些產(chǎn)品的性能。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，可以對(duì)船舶、飛機(jī)等運(yùn)輸工具及其搭載的設(shè)備通過試驗(yàn)檢測(cè)其性能表現(xiàn)；在電子、通信和儀器制造領(lǐng)域，可檢測(cè)各種設(shè)備、儀器、部件的穩(wěn)定性和可靠性。

目前在電子電器、船用產(chǎn)品以及軍工類產(chǎn)品中，常用的標(biāo)準(zhǔn)有：GB/ T 2423.101—20 08，GB6994—2006、GJB 150.23A—2009。以下即對(duì)這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的差異進(jìn)行講解。

1 試驗(yàn)類型的不同

傾斜搖擺在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，都有自己不同的概念，在進(jìn)行傾斜搖擺的測(cè)試之前，確實(shí)需要對(duì)這些概念有一個(gè)清晰的理解，以確保測(cè)試的目的和方法與所研究的領(lǐng)域和標(biāo)準(zhǔn)相匹配。這一步驟不僅有助于確保測(cè)試的目標(biāo)與研究領(lǐng)域的要求相一致，而且還能保證所采用的方法與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相符。明確這些基本概念將有助于研究人員更好地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇合適的設(shè)備和參數(shù)，從而獲得可靠和有意義的測(cè)試結(jié)果。具體如表1所示。

從上述要求與各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中不難發(fā)現(xiàn)，普通的傾斜和搖擺，僅是對(duì)于常規(guī)的理解。而GB/T 2423.101—2008中，不僅在搖擺種類中，增加“首搖”的概念，還增加了“縱蕩”“橫蕩”“垂蕩”這三種新興概念[2]，這讓模擬傾搖試驗(yàn)的難度進(jìn)一步增加。

2 傾斜試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)不同

在船舶的設(shè)計(jì)和建造過程中，各種儀器的安裝位置都是經(jīng)過精心規(guī)劃的。這些儀器，根據(jù)它們?cè)诖系木唧w位置，以及它們自身的產(chǎn)品性能特點(diǎn)，會(huì)面臨不同的傾斜環(huán)境。針對(duì)這一情況，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)具體的角度值以及測(cè)試時(shí)間有明確的規(guī)定。具體傾斜試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)如表2所示。

根據(jù)GJB 150.23A—2009標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，所要求的傾斜角度相較于其他兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來說，需要設(shè)置得更大。這意味著在進(jìn)行相關(guān)測(cè)試時(shí)，設(shè)備或結(jié)構(gòu)需要按照這一特定的傾斜角度來進(jìn)行配置，以確保滿足該標(biāo)準(zhǔn)的具體要求。此外，當(dāng)涉及測(cè)試的持續(xù)時(shí)間時(shí)，GJB 150.23A—2009同樣提出了最為嚴(yán)格的要求。與其他兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相比，它規(guī)定的測(cè)試時(shí)間是最長(zhǎng)的，確保了在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的條件下，設(shè)備或系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性能夠得到充分的驗(yàn)證。

3 搖擺試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)不同

船舶搖擺周期的大小與船的大小、形狀、排水量、裝載情況有關(guān)。船舶在外力作用下，離開原來平衡位置向一側(cè)橫傾，當(dāng)外力停止后，由于船舶具有穩(wěn)性，會(huì)產(chǎn)生復(fù)原力矩使船向原來平衡位置方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)船回到平衡位置時(shí)，由于慣性的作用使船繼續(xù)向另一側(cè)橫傾，當(dāng)慣性力被相應(yīng)的復(fù)原力矩相互抵消時(shí)，船舶又在復(fù)原力矩作用下，向原來平衡位置運(yùn)動(dòng)。船舶就按照這樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，左右反復(fù)地?fù)u擺。具體搖擺試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)如表3所示。

不難看出，在搖擺試驗(yàn)中，依舊是G J B150.23A—2009要求的搖擺角度更大，而在搖擺試驗(yàn)中，周期越短，則意味著對(duì)測(cè)試產(chǎn)品的要求更嚴(yán)格。同樣，GJB 150.23A—2009中，搖擺周期也是三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中要求最為嚴(yán)格的。

4 最終檢測(cè)及判定依據(jù)的不同

在完成試驗(yàn)階段之后，接下來的步驟是進(jìn)行最終的產(chǎn)品檢測(cè)。這一過程至關(guān)重要，因?yàn)樗鼪Q定了產(chǎn)品是否能夠滿足既定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和性能要求。對(duì)于某些產(chǎn)品，可能涉及精密的儀器測(cè)量，以確保尺寸、重量或其他物理特性符合規(guī)格要求[3]。例如，在制造電子設(shè)備時(shí)，可能會(huì)使用高精度的測(cè)試設(shè)備來測(cè)量電流、電壓和電阻等電氣參數(shù)，以驗(yàn)證產(chǎn)品的性能是否達(dá)標(biāo)。不同標(biāo)準(zhǔn)的最終檢測(cè)及判定依據(jù)詳見表4。

在完成了傾斜和搖擺的試驗(yàn)步驟之后，為了確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，必須對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行一系列的最終檢測(cè)。這些檢測(cè)是至關(guān)重要的，因?yàn)樗鼈儗⒅苯記Q定試驗(yàn)樣品是否符合既定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在GB/T 2423.101—2008和GJB 150.23A—2009標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于如何進(jìn)行最終檢測(cè)有著明確的規(guī)定。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)地闡述了最終檢測(cè)的具體流程和方法，確保了檢測(cè)結(jié)果的一致性和可比性。然而，GB 6994—2006標(biāo)準(zhǔn)。主要規(guī)定了試驗(yàn)的方法和條件，但對(duì)于最終檢測(cè)的具體辦法并沒有給出詳細(xì)的說明。在這種情況下，需要依賴于相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行最終檢測(cè)。這意味著，根據(jù)不同的產(chǎn)品特性和應(yīng)用要求，可能需要參考不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來完成最終檢測(cè)。

在試驗(yàn)完成并進(jìn)行了最終檢測(cè)之后，接下來的步驟是對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判定。根據(jù)這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，試驗(yàn)結(jié)果的判定應(yīng)該依據(jù)相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。這意味著，產(chǎn)品是否合格，將取決于它是否滿足了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的性能指標(biāo)和質(zhì)量要求。

綜上所述，通過對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行嚴(yán)格的最終檢測(cè)，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)致的判定，可以準(zhǔn)確地判斷出產(chǎn)品在進(jìn)行傾斜和搖擺試驗(yàn)后是否達(dá)到了預(yù)期的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而確定其是否合格。這一過程不僅確保了產(chǎn)品的可靠性，也為產(chǎn)品的進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化提供了重要的數(shù)據(jù)支持[4]。

5 結(jié) 論

傾搖試驗(yàn)可通過傾斜搖擺試驗(yàn)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品及其船舶搖晃環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果與角度、周期、時(shí)間等諸多因素相關(guān)。

傾斜和搖擺是船舶上特有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，傾斜帶來靜態(tài)負(fù)荷，而搖擺則引入復(fù)雜的動(dòng)態(tài)應(yīng)力。尤其對(duì)于搭載旋轉(zhuǎn)組件的設(shè)備，搖擺觸發(fā)的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)對(duì)軸承和轉(zhuǎn)軸施加額外離心力。在液體充斥或不平衡的運(yùn)動(dòng)裝置中，搖擺造成的動(dòng)態(tài)不對(duì)稱會(huì)引起液體振蕩，從而導(dǎo)致儀器工作失常、故障。因此，對(duì)船舶的儀器進(jìn)行傾斜和搖擺試驗(yàn)是非常有必要的。這是保證船舶儀器可靠、耐用的措施之一。

參考文獻(xiàn)

[1]全國(guó)海洋船標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)船舶電氣設(shè)備分技術(shù)委員會(huì).船舶電氣設(shè)備 定義和一般規(guī)定：GB/ T 6994—2006[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006

[2]全國(guó)電工電子產(chǎn)品環(huán)境條件與環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)：傾斜和搖擺：GB/T 2423.101—2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3]中國(guó)人民解放軍總裝備部電子信息基礎(chǔ)部.軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第23部分：傾斜和搖擺試驗(yàn)：GJB150.23A—2009[S].北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2009.

[4]施建榮，施詩(shī)，張燕.論艦船裝備傾斜和搖擺環(huán)境適應(yīng)性與試驗(yàn)[J].裝備環(huán)境工程，2011，8（4）：41-44.

作者簡(jiǎn)介

邱心濤，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)檐壍澜煌óa(chǎn)品及環(huán)境可靠性的檢驗(yàn)檢測(cè)方法。

虞翔，通信作者，本科，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境可靠性及電器類產(chǎn)品檢測(cè)。

（責(zé)任編輯：袁文靜）