浅谈安全有效的系柱拖力试验程序

莫言青

（珠海太平洋粤新海洋工程有限公司，珠海 519175）

1 引言

拖船是一种常规的船舶，拖船交船前都必须做系柱拖力试验。若带“AH”入籍符号，船级社会根据系柱拖力试验获得的实际拖力数据颁发拖力证书。拖船的主要性能参数就是拖力，在结构强度允许范围内，拖力越大，客户就会偏向租他们的船作业，或自己使用时的拖拽经济性更好。而如果实际试验拖力达不到设计拖力时，船东往往会对船厂进行罚款等惩罚。因错误的拖力试验方案或环境因数而达不到设计拖力的情况经常发生，因此掌握正确的方法测量船舶在额定功率下的最大拖力非常重要。另一方面，在拖力试验过程中安全因数同样很重要，不当的试验程序及方案将导致人员伤亡、设备损坏等事故发生，对船厂带来巨大的经济损失。

当一艘船建造完成后，主机功率及螺旋桨直径及螺距都已经确定，拖力也就已经确定。但在实际拖力试验过程中，拖力测试数据主要受下面四个因素的影响：（1）潮流，、潮汐及风的影响；（2）拖力方向及拖桩位置的布置；（3）拖船吃水压载状况；（4）试验区域的水深要求。

2 潮流、潮汐及风的影响

水流速度及风速对船产生的作用力对拖力试验数据影响很大，所以设定限制风速及水流速度对准确的测试出拖力数据非常重要。

现以70 m AHTS 拖轮为例，设计额定拖力为100 t（1 000 000 N），受风面积为250 m2，水流作用面积为100 m2。

根据计算公式，本船风作用力随风速变化图如图1 a)所示和水流作用力随水流速度变化图如图1 b)所示。

图1 70 m拖轮受风力作用曲线图a) 和受水流作用曲线图b)

设定外力影响值控制在设计拖力的百分之一，即F≤100 t×1%=1 t（10 000 N），

则风速V应不大于5.57 m/s,实取风速不大于5 m/s。

水流速度应不大于0.316 m/s, 实取水流速度不大于0.3 m/s。

实际试验时，选择风向与水流方向相反，这样两种作用力可以互相抵消，使测试的数据受外力影响较小。另外，选择船舶纵向受风力及水流力作用，这样能保证船的航向稳定性。

3 拖力方向及拖桩位置

拖力方向及拖桩位置的选择，主要是使得拖船在试验过程中产生的水流方向不影响拖力，如图2所示。

图2 拖力试验平面布置图

如果布置不妥，阻碍物会使试验过程中螺旋桨推动产生的水流倒流回船舶位置，此水流会对试验船舶产生很大作用力，导致拖力测试不准确。因此，合理的布置应使在拖力试验过程中螺旋桨推动产生的水流不会倒回，不影响拖力测试数据。

4 拖船吃水和压载状况

拖力试验时要求船有足够的吃水，并且首尾吃水差不大于300 mm。通过压载可以增加船自身重量及吃水，自身重量增加可以增加船的惯性，较大的惯性有利于产生稳定的拖力；螺旋桨在水线以下，有助于主机发出的功率更有效的转化为拖力。若部分螺旋桨露出水面，桨叶受到不均匀的反作用力会产生震动及动不平衡力，影响拖力。

5 试验区域的水深要求

根据水深2.5Ta≤h≤4.0aT要求，按重载吃水Ta=6 m，则试验区域的水深为h=15～24 m，效果较好。如果水深不足，将导致拖力试验产生的水流与水底面产生摩擦力，消耗主机发出的功率，导致在额定功率的情况下拖力降低。

6 安全措施

在确保快速准确的测试出船的拖力的同时，必须高度重视试验过程中的安全因数。恶劣的试验条件、试验工具设备的强度不足、错误的操作程序都可能导致严重的安全事故。

（1）恶劣的试验条件除了影响拖力数据外，还容易导致安全事故。因此试验环境的要求有：试验水域应平稳开阔，浪高不大于1 m；风速不大于5 m/s；应无影响试验的雨雪；试验水域能见度不小于500 m；试验环境温度为-10 ℃～40 ℃；试验水域拖船前方不能有障碍物；试验水域在拖索两旁100 m内不允许任何船舶进入。

（2）试验工具设备必须保证有足够的强度。拖桩、拖力绞车及与连接拖桩与绞车之间的钢丝绳、卸扣、拉力计的强度必须满足设计要求；连接拖桩与绞车之间的钢丝绳、卸扣、拉力计是最容易损坏的工具设备，试验前必须对其锈蚀及磨损状况进行检查，不要使用有损坏的工具。

（3）合理的操作程序也是安全的保证。拖力试验过程中要防止突然快速加油，突然快速加油将产生瞬间冲击力，因船的质量很大，产生的瞬间惯性冲击力也很大，加油一定要缓慢的进行；保持船的位置及方向，防止船在试验中途停止过程中船后退，钢丝绳与船底螺旋桨缠绕在一起损坏螺旋桨；避免船向岸边浅水区域漂移时与水底礁石碰撞；另外，拖力试验时钢丝绳四周不能站人，防止钢丝绳断裂或弹动伤人。拉力试验过程中船上所有人员应该抓住扶手，避免钢丝绳或卸扣断裂时船加速前，船上人员因惯性摔伤撞伤。

7 小结

通过多次试验数据结果对照，找到了消除或降低拖力试验中影响拖力大小的因数。本厂已成功的完成了30多艘船的拖力试验，试验测得的拖力与设计拖力偏差不超过5%，获得船东及船检的好评。在拖力试验过程中，船很容易保持稳定的状态，连续测出3～5 min稳定有效拖力，大大提高了试验效率。通过强度校核及安全的操作程序分析，消除了拖力试验中的危险隐患，所有的拖力试验无一安全事故发生。

[1]陆俊岫主编.船舶建造质量检验[M].1996.