实船测速试验分析

陈胜兰，屈 搏，庞 达，龙 潺

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引 言

航速是船舶规格书述及的一项重要指标，规格书中对保证船速的规定是基于无风、无浪、深水且光滑船体的理想状态，而试航期间实船测速时的外界环境不可能为理想状态，因此必须进行航速修正。从船舶测速试验开始到得到最终的修正航速，需要经过数据测量、数据记录和数据分析等过程。本文基于BSRA（英国船舶研究协会）的标准测速分析方法，对多次实船测速试验中遇到的和船东关注的一些问题进行探讨。

1 实船测速数据测量

1.1 船舶吃水

1.2 测速试验水深

1.3 潮流

船舶在海上顺流或逆流而行，航速会受到潮流的影响，因而试航过程中常常采用往返一次平均测速的方法来消除潮流的影响。船舶测速时，若船舶逆流航行时的潮流速度很大，大于返回时顺流航行的潮流速度时，可以不考虑潮流的修正。如果船东要求潮流修正，可以把潮流曲线提供给船东并解释：若考虑潮流修正将会给航速更多的补偿，而此时不考虑潮流修正是对考核航速的一种保守估算。提供的潮流信息可参照表1和图1。

表1 潮流速度 kn

图1 潮流曲线

2 实船测速数据分析

2.1 真风风速

2.2 浪

船舶在波浪中航行，阻力的增加与波高的平方成正比，测速时需要确认浪的高度来进行浪的修正。确认浪高一般有两种方法，一种是通过肉眼根据风浪的形态进行评估，另一种是通过真风速度对浪高进行评估。如蒲氏风4级的风速为5.5～7.9m/s，对应的浪高为1～1.5m。测速试验时的真风速度一般也为蒲氏风4级，浪高在1m左右，和通过肉眼观测下来的浪高比较一致。

图2 速度矢量

阻力的增加同时取决于船舶的纵摇和升沉运动的强烈程度以及波浪的相位关系。当波浪周期与船的纵摇周期接近时，即使波高不大，也会发生相当大的纵摇运动，导致船舶阻力增大，测速时应调整船的航向来避免这种情况。另有研究表明，当所遇波浪的波长等于或大于船长时，船舶的纵摇和升沉运动将大为加剧，阻力也将显著增大，测速时也应避免此种情况的发生。

2.3 不同吃水状态下的航速

在测速数据记录和航速修正后，可以得到船舶在试航吃水状态下的功率-航速曲线，并由此获得考核功率点所对应的航速，确定是否满足说明书中航速指标的要求。有些船东还想知道另一个状态的航速指标是否也满足要求，这时就需要根据试航状态和船模试验的功率-航速曲线来进行一定的换算。如果试航状态是压载吃水，可以通过船模试验时压载吃水、设计吃水的功率-航速曲线和试航时得到的压载状态的功率-航速曲线，换算到实船的设计吃水时的功率-航速曲线。该方法在MEPC（海洋环境保护委员会）的关于EEDI（新造船能效设计指数）计算的相关文件中可查得。下面举例说明两种等比例换算实船设计吃水时的功率-航速曲线的方法。首先将船模报告的设计吃水和压载吃水以及实船试航压载吃水时的功率-航速曲线汇总见图3，然后可以运用等比例换算法得到实船的设计吃水时的功率-航速曲线。

图3 船模试航曲线

2.3.1 定航速等比例换算功率

在航速一定的情况下，对实船设计吃水时的功率按照比例进行换算：Pd（实设）Pd（模设）=Pd（实压）Pd（模压），故Pd（实设）=Pd（模设）×Pd（实压）Pd（模压），式中Pd（实设）——实船设计吃水时的功率；Pd（模设）——船模设计吃水时的功率； Pd（实压）——实船压载吃水时的功率； Pd（模压）——船模压载吃水时的功率。某散货船在不同航速下相应换算得到的设计吃水时的功率见表2，绘制得到的实船设计吃水功率-航速曲线见图4，由此得到的考核航速是14.68kn。

表2 定航速等比例换算

图4 定航速设计吃水航速

2.3.2 定功率等功率换算航速

在功率一定的情况下，对实船设计吃水时的航速按照比例进行换算：V(实设)/V(模设)=V( 实压)/V(模压)，故 V ( 实 设) = V ( 模 设) × V ( 实 压) /V (模 压) ，式中，V (实 设)——实船设计吃水时的航速；V(模 设)——船模设计吃水时的航速；V (实 压) ——实船压载吃水时的航速；V (模 压)——船模压载吃水时的航速。上述散货船在不同功率下相应换算得到的设计吃水时的航速见表3，同样绘制实船设计吃水时的功率-航速曲线见图5，该曲线和2.3.1中得到的曲线甚为接近，得到的考核航速同样为14.68kn。

表3 定功率等比例换算

图5 定功率设计吃水航速

通过2.3.1和2.3.2中的两种方法以及提供的计算实例，可以看出两种方法估算得到的结果相当接近。但鉴于有些航速曲线走势的不同以及考核功率点的不同，换算结果可能会有微小的差异，即便 0.01 kn的航速差异也会影响考核点指标，所以建议在换算时同时采用以上两种方法，最终再选优。

3 结 语

本文基于BSRA等航速修正方法，运用相关理论知识，结合实船测速试验的相关步骤，对试验中可能遇到的问题进行了探讨。实船测速试验不仅是数据记录确认的过程，也是数据分析、修正、换算的过程。每个环节里都有诸多需要注意的问题，必须认清每个步骤的意义和涉及的基本理论，才能合理地应对船东在试验中提出的相关问题，正确地得到考核点的航速指标。

[1] Lackenby, H. Note on the Effect of Shallow Water on Ship Resistance[R]．BSRA Report No．337，British Shipbuilding Research Association．1963.

[2] Thomson G. R. BSRA Standard Method of Speed Trial Analysis[R]．BSRA Report NS 466，1978.

[3] CB/T 3767-1996. 海船测速试验方法[S]. 1996.

[4] 盛振邦，刘应中. 船舶原理[M]. 上海：上海交通大学出版社，2004.