准备工作
船舶状态检查:在试航前,确保船舶的舵机系统处于良好状态。检查舵机的液压油液位、油温、管路连接是否正常,同时对舵叶进行外观检查,查看是否有损坏或异物附着。另外,船舶的主机、推进系统等也要正常运行,因为转向测试会影响船舶的航行状态,需要保证船舶有足够的动力来完成测试。
测试设备准备:安装高精度的罗经,用于精确测量船舶的航向角;在船舶周围布置定位系统,如 DGPS(差分全球定位系统),其定位精度可以达到厘米级,用于实时记录船舶的位置变化,从而计算回转半径。同时,准备好数据记录设备,如数据采集仪,用来存储罗经和定位系统的数据。
安全措施准备:清理船舶甲板和周围的障碍物,确保船员在测试过程中的安全。安排足够的瞭望人员,密切关注船舶周围的水域情况,避免与其他船舶或障碍物发生碰撞。另外,准备好应急设备,如救生艇、救生圈等,以应对可能出现的紧急情况。
测试过程
稳定航速选择:选择合适的稳定航速进行测试,一般以设计航速或常用航速为宜。例如,对于一艘远洋货船,可能选择 12 - 14 节的航速进行测试。因为航速会影响船舶的转向性能,不同航速下船舶的最大转向角度和回转半径可能不同。在整个测试过程中,要通过主机转速控制保持航速的相对稳定。
最大转向角度测试:从船舶直线航行状态开始,缓慢地将舵轮转到一侧,直到舵角指示器显示舵叶达到最大舵角(一般商船的最大舵角在 35° - 40° 左右)。在转动舵轮的过程中,观察船舶的转向响应,记录罗经指示的航向角变化情况。当船舶开始转向后,注意船舶的横倾情况,因为大角度转向可能会导致船舶横倾。同时,持续记录船舶的航速、舵角和航向角数据,直到船舶转向稳定或者达到设计要求的转向状态。
回转半径测试:同样从直线航行状态开始,将舵轮转到一定角度(如 30°),保持舵角不变,使船舶进行回转运动。通过 DGPS 系统实时记录船舶的位置变化,随着船舶的回转,这些位置点会形成一个近似圆形的轨迹。利用数据处理软件,根据这些位置点计算出船舶的回转半径。在测试过程中,要注意船舶的转向角速度,它会随着回转过程而变化,并且受到船舶的长度、吃水、航速和舵角等因素的影响。
数据分析与处理
数据记录与整理:在测试结束后,将记录的数据(包括航速、舵角、航向角和船舶位置等)进行整理。检查数据的完整性和准确性,剔除异常数据点,例如由于信号干扰或者操作失误导致的数据错误。
计算与分析:根据整理好的数据计算船舶的最大转向角度和回转半径。对于回转半径的计算,可以采用几何方法,根据船舶在回转过程中的位置点拟合出圆的方程,从而得到回转半径。同时,分析不同航速、舵角下船舶转向性能的变化规律,例如,通过绘制航速 - 回转半径曲线和舵角 - 回转半径曲线,评估船舶的操纵性能是否符合设计要求。如果发现测试结果与设计值有较大偏差,需要对船舶的舵机系统、船型等因素进行检查和分析,找出原因并进行调整。
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