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【船舶知识】航行试验基础知识

武昌造船

2019-12-17

导读：航行试验基础知识

◎荐读丨智能化部 转自丨思舶

舶航行试验的项目、内容方法、程序和试航计划应该会同船东和船级社等有关方面预先商定，并由船厂、船东和验船机构三方代表组成领导小组，负责实施。对于首制船舶，船厂通常还要邀请设计单位参加试航，以便考核设计指标，取得第一手资料，作为今后完善和改进设计的依据。船舶出航前应带足燃料、滑油和淡水，掌握气象变化情况，准备好测试仪器。试验一般在指定的航区内进行。

一、主机航行试验

1.主机平衡试验及其调整

所谓主机平衡试验，就是将主机各缸进行调整，使各缸功率接近相等，一般通过调整各缸的热工参数来实现。平衡试验是在主机全负荷的工况下进行的，经过0.5 h左右后即停车，在停车前将主机各缸的热工参数详细记录下来，以便各缸间进行相互比较，并与原设计数据对照。如各缸参数相差较大，则需进行调整，方法是提前喷油或滞后喷油。

2.主机负荷试验

主机负荷试验的目的是考核主机持续运转的可靠性，确保船舶有良好的续航能力。如图所示为国产某一散装货船在轻载试航时一些主要数据。

在全负荷的20小时运转试验中，如果出现大的故障，则待修复后再重新进行20小时的运转试验；若故障较小，则累计20小时即可。

3.主机性能试验

主机性能试验包括三个方面：

(1)操纵性能试验：有启动、换向、调速、限速等试验项目；

(2)使用性能试验：有最低稳定转速、临界转速、停缸试验等项目；

(3)可靠性能试验：有超速、倒车等试验项目。

主机航行试验后还需进行拆验。一般至少拆验 1~2个气缸，并对缸套、活塞、活塞销轴承、主轴承、推力轴承等零件进行仔细的检查，如有破损应调换或修复。当主机拆验装复后，还需在码头上进行2~3小时的全负荷检查，必要时再进行一次航行试验。

二、测速试验

测速试验的目的是为了确知船舶处于不同载荷状况和不同螺旋桨转数下的航速及其相应的主机功率螺旋桨推力，从而求得转数航速功率和推力间的关系。船舶测速试验通常是使主机处于25% ，50% ，75%，100% ，110%的工况下进行。

船舶测速试验是在规定的测速区域进行。我国沿海测速区大致分布在上海舟山、青岛、大连和广州等地。测速区域的岸边装有标杆，标杆之间的距离是人为确定的，可根据不同的船舶速率选择不同的测速区。通常速率在20kn以下的船舶选择测量里程1 n mile的标杆。在测速时，由于受到水流、风力等因素的影响，因此不可能以单次行程来决定船舶的实际速率，为使测速结果具有一定的正确性，要求在同螺旋桨转数和同主机功率下作多次往复的测速试航，最好是4至6个航次，一般都按3个航次来决定船舶的速率。

三、操舵试验

操舵试验的目的是为了鉴定舵操纵的轻便性、灵活性及其工作可靠性，并为驾驶人员掌握船舶的航行、回转、入港和启碇等操纵性能提供切实可靠的依据。

1.主用操舵装置的操舵试验

在试航中进行正车和倒车的操舵试验，并测定在下列各种操舵情况下的时间周期:正舵→左满舵；左满舵→正舵；左满舵→右满舵；右满舵→左满舵；正舵→右满舵；右满舵→正舵。

试验时要求在最大正车航速和最大吃水条件下，对于平板舵从一舷的 35°转到另舷的35°，对流线型舵则从一舷的32°转到另一舷的 32°，所需时间不应超过30 s；对内河船舶的要求更高所需时间不应超过15 s此外，对舵机装置及其附件也需作再一次的检验。

为使船舶适应不同航道的航行，应作前进“Z”形操舵试验，试验以不同航速和不同舵角分别进行，并测定舵偏转至一定舵位时，以及艏方位每偏转2°时所需的时间，为驾驶人员提供操舵数据。

倒车操舵试验时，一般以半速倒行，先操左舵回转一圈后，再转右舵也回转一圈，然后将舵转至正中，再作相反方向的试验，分别测定其回转轨迹，

2.备用操舵装置的操舵试验

船舶一般均具有双重操舵装置，故需进行主用操舵装置转换为备用操舵装置的应急转换试验，即设主用操舵装置在某一假定舵位失灵，操舵人员立即将备用操舵装置的舵轮急转至相应舵位，继以敏捷动作啮合离合器，将备用操舵传动轴接合，然后回舵至零位。自主用操舵装置失灵至备用操舵装置可用的转换时间应不超过2 min。

备用操舵试验时，船舶以最大正常航速一半的速率正车前进，然后进行:

正舵→左舵(20°)→右舵(20°)→正舵

正舵→右舵(20°)→左舵(20°)→正舵

舵由一舷20°转至另一舷20°所需的时间应不超过1 min。

四、锚试验

抛锚、起锚及锚泊设备在系泊试验时因码头水深的限制不能实地显示其起锚速度和最大起锚能力，故须到足够深的水域进行试验。

1.艏锚抛锚试验

(1)抛锚试验

分别对左、右锚进行抛起试验，试验时先做机械抛锚再行自由抛锚。抛锚时，锚应插入土内，起锚后，当锚接近船体时，锚机转速应降至3~4m/min。起锚时还要用高压水龙头将锚和锚链上的泥沙冲净，使它们缓慢进人锚链筒和锚穴并贴紧船壳。

另外，需测定起锚速度及锚机原动机工作参数。对于电动起锚机，除测量电动机在各挡速度下的电流、电压和转速外，还应进行制动器和过负荷保护装置的调整，并测量在热、冷状态下的绝缘电阻及各部分温度。在抛锚和起锚过程中，还应观察运动机构的运转情况和船身的振动与磨损情况。此外，还需进行刹车效能试验。

(2)止链器强度试验

抛锚入土后止链器将锚链止牢，船则倒车慢行来检查止链器强度、止链作用及甲板的局部强度，不合格处进行调整、修复或加强。

(3)人力应急起描试验

抛锚入土后，用人力应急起锚装置起锚，一般起1/2节锚链即可，主要检查人力起锚的轻便性可靠性以及起锚速度和操纵人数。

2.艉锚抛锚试验

艉锚的抛锚方法同样有两种:机械抛锚和自由抛锚。试验内容基本上和艏锚相同，主要测定绞缆机的速度和绞缆原动机的工作参数。还需检查艉部振动情、.钢缆或锚链绕系情况、止动爪的止动作用和制索器的制动效能。另外，抛锚时绞缆机应急刹车2~3次，以检查制动带的制动效能。当起艉锚至接近船体，应转换成3~4 m/min的低速度，使锚缓慢地贴紧船壳或收起到甲板上。

五、回转试验及惯性试验

1.回转试验

回转试验主要是了解船舶在转弯时需要多大的圆弧，以回转半径或直径来街量。试航时提供的回转数据可供航船在港湾或狭窄江面上回转、避让用，以防止碰撞事故。回转试验要求在天气晴朗、风力和缓、潮流平稳、来往船少足够水深的水域进行。通常是以全速或常用车速作左满舵、右满舵回旋一周的试验，以测定其回转直径的大小。对于双桨船舶还应测定其一桨正车一桨倒车时就地回转圆的大小。

回转直径的大小一般均以船长的倍数表示。不同类型的船舶，其回转直径为3~ 7倍船长不等。内河船舶比海洋船舶的回转直径小，双桨船舶比单桨船舶的回转直径小。

2.惯性试验

主机停止运转后，船舶自由滑行的距离就是船舶的惯性冲程。船舶惯性冲程对其避碰、启碇靠岸有密切关系，只有熟知船舶惯性冲程的大小才能确定何时停车、倒车或改变主机转速以及采用何种舵角方能稳定而安全的靠上码头。惯性试验一般做4种，即：全速正车→停车；全速倒车→停车；全速正车→全速倒车；全速倒车→全速正车。

惯性冲程通常以船长倍数来表示。一般来说，全速正车→停车船舶滑行距离约为5~7倍船长，全速正车→全速倒车则为4~5倍船长。惯性试验常用丢掷水块的方法测定其冲程。如全速正车前进时，两观察组分立于船首与船尾，驾驶台发令停车时，艏观察组即投第一块木块，以后每隔5~ 10s投一块，直到船舶停止前进。艉观察组则记录其收到每一块木块的时间，从已知距离和木块行经时间即可求得一组船速。按木块累加进程即可获得停车后船舶的惯性冲程。

目前，回转试验、惯性试验、救生回转试验已采用了DGFS 系统(差分全球定位系统)进行。

六、常用导航设备的试验

1.磁罗经

磁罗经是利用地球磁场的作用来正确地指示方向的，装在钢质船舶上时，因受附加磁场的作用，罗经便不再正指北极，这个偏差称为罗经自差，不消除自差，磁罗经便不能使用。根据自差理论分析，磁罗经自差的消除方法是利用岸标或太阳等已知方位，先测得罗经在该方向的自差，然后用磁棒和软铁块消除。这只能在航行试验时进行，码头上无法完成。

2.陀螺罗经

陀螺罗经指北的原理和磁罗经完全不同，它不是基于地球磁场的作用，而是利用力学中陀螺原理。陀螺罗经的准确性高，但是在制造和安装时难免会存在误差，即存在一个偏差角。此偏差角是利用岸标进行测定的，然后将固定误差消除在允许范围内(即移动陀螺罗经的主罗经基座)。另外，船舶转向、加速或减速对陀螺罗经将产生附加力的作用，使它产生偏差，故试航时还要测定其机动误差，方法是将船舶作几个大转向后测定陀螺罗经的指向性，即所产生偏差的大小，这一偏差无法消除，测出后记录下来作到心中有数。航行时一般以陀螺罗经为主，磁罗经作参考。在沿海和内河航行的中小型船舶上一般仅使用磁罗经。

3.测向仪

测向仪是利用岸上的专门测向台测定船位并引导航行的仪器。其制造误差的测定方法是将船泊于海中，用一小船在船周围回转，小船上装有电台，模拟岸上测向台，测定小船绕大船回转时的各方位，与大船测向仪对小船测得的方向进行比较，记录各点偏差后进行调整并消除，一般测量2~ 3次即可完成。

4.计程仪

计程仪是测定船舶速度和记录航程的仪器。其种类很多，但基本原理都是根据航行时水压与船速的关系(水压与船速的平方成正比)来确定航速和里程。航行试验时应测定计程仪的误差并消除之。其方法是利用港口岸标间的距离(已知)，同时记录船的真速和计程仪速度，相比较后即知计程仪误差。这一工作通常与船舶测速试验同时进行。

5.测深仪

测深仪是测定水深的仪器。航行试验时应该测定测深仪指示水深的准确性。其方法是当船舶停泊时，用水拓(能测定水深的重锤)测量水深，与测深仪所指示的水深进行比较，若误差较大，则进行调整。

七、声光信号设备试验

在航行试验时应检查汽笛、雾角等音响信号设备的可闻距离。声信号设备的检验应在宽阔的海面上和无风的情况下进行。如果在有风的情况下检验，则风力应不超过三级，且应逆风检查。海船汽笛的可闻距离应达2 n mile，其他音响设备的可闻距离应达1 n mile

航行试验中还应检查灯光信号的可见距离。如海船前后桅灯的可见距离应达5 n mile，左右舷灯的可见距离应达2 n mile，灯光信号设备的检验应在晴朗的夜间进行。检查时，还应查视号灯的照射角度，应留意号灯的功能是否受船上其他灯光的影响。

进行声、光设备试验时，船舶可停泊在锚地，检查人员乘随就航拖轮远高视听。试验中可用步话机联络，或预先商定检验时间表，以便有步骤地进行试验。

八、其他试验

对于某些船舶来说，除了上述的常规试验以外，根据船东和建造规范的要求还应作其他的试验。例如，对于沿海交通艇的首制船应做适航性试验，以考验其抗风浪能力；各类拖轮要求作动力拖载试验,以测定其拖力、拖速、拖曳功率和拖曳效率等。我国钢质海洋渔船建造规范要求对首制渔船或第一对渔船进行捕捞试验，以评价其技术性能。另外，货船还常作重载试验，以考验起货设备和进行有关试验。