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摘 要：船舶稳性是船舶安全衡量指标，为了较准确计算出船舶稳性，保障船舶安全，本文介绍船舶倾斜试验工作，融进了笔者的简单认识见解。
关键词：船舶；倾斜试验；船舶重心；空船重量；稳性；安全
中图分类号：U661.7 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0321-02
前 言
船舶稳性是度衡船舶安全的最重要指标，船舶稳性与船舶的重量和重心位置有着相关联的重要关系，所以较准确计量出船舶的重量和重心位置甚为重要。船舶倾斜试验是求得船舶的实际重量和重心位置的一种行之有效方法，现如下就简单介绍船舶倾斜试验的工作。
1 倾斜试验目的
根据检验要求，有以下几种情况的船舶需要进行倾斜试验：①刚建造完工的新船（部分货船、全部客船），一般情况下，在相同船厂建造批量的同型货船，只需要首制完工船进行试验，对于后续建造完成的船舶，一如有重大修改或变动而影响稳性时，完工后必须做试验，二如与首制船的数据相比较，空船排水量的偏差对船长（L）160m或以上船舶超过1%以及对船长50m或以下船舶超过2%，或重心纵向位置的偏差超过0.005L，则应做倾斜试验；②重大改装或修理时而影响稳性的现有船舶；③船检机构、海事机构或者其他机构对稳性有怀疑，认为需要进行试验的船舶，比如，对客船进行空船排水量和重心纵向位置核查时，发现与已批准的稳性资料比较，空船排水量偏差超过2%或重心纵向位置偏差超过0.01L，则应重新做试验。通过倾斜试验，记录试验数据，计算出船舶重量、重心的位置及初稳性高度，整理形成倾斜试验报告，核查船舶的稳性是否符合规范要求。对于新建船舶，设计阶段理论上计算出来的重量和重心位置与建造完工后的实船数值通常会有一定的差异，那么实船倾斜试验得到的结果还可以验证设计计算的精确度，可作为以后同类别船舶设计的参考资料。
2 倾斜试验原理
船舶具有在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后保持原有位置的能力的特點，倾斜试验利用了这个特点，采用移动重物使船舶发生小角度倾斜，重新达到力矩平衡的原理来计算重心位置。
船舶正浮于水线WL时，排水量为△，将船上重量为P的重物从A处横向移动到A1处，移动距离为y，船舶保持新的平衡状态，浮于新水线W1L1，重心G移动至G1，浮心B移动至B1，如图1所示。
重物移动产生的力矩为：M0=Pysinθ
船舶横倾θ角后的复原力矩为：M1=△cosθ
船舶横重新处于平衡，M0=M1，则得：
tanθ=（1）
由几何关系得：=+ZB–ZG（2）
（1）、（2）公式中，△为排水量，为初稳心高度，ZB为浮心垂向位置，为横稳心半径，ZG为重心垂向位置，△根据试验时吃水查进水力曲线得到，ZB、由型值表和型线图求得。
在试验中，tanθ一般由挂摆法（见图2）或U型管测量法（见图3）求：
挂摆法求：tanθ=a/b（3）
U型管测量法求：tanθ=（c+d）/s（4）
由公式（1）、（2）、（3）或（4）求得试验状态的重心ZG。扣除多余重量和加上不足重量（Pi），则空船重量为△空=△±∑Pi。根据合力矩原理，由公式ZG空=求得实船的重心高度，进而求得初稳性高度。
3 倾斜试验步骤
船舶须在建造（或改装、修理）完成或接近完成，达到规范要求，航行试验前完成倾斜试验。
设计部门根据建造进度情况、现场试验条件，按中华人民共和国海事局（原船舶检验局）《船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指南》（1996）、《船舶倾斜试验与静水横摇试验标准》（GB/T3035-2005）的有关规定，编写试验船的《倾斜试验大纲》，并将该资料提交给船检机构审核，可按经同意后的《倾斜试验大纲》进行试验。
进行试验前，由验船师、设计部门、船厂、船东等相关人员共同参加对船舶状况进行核查，确认船况满足以下试验状态：
（1）船舶为空船状态，即船舶处于可航行状态但没有装载船用消耗备品、物料、货物、船员和行李，除机械和管系液体（工作需要的润滑剂和液压油）外，没有装载任何其它液体。船上的自有设备、仪器等均按设计安装或摆放妥当，其它不应配备的一切临时物品，如垃圾、施工工具、甲板上积聚较多的水雪冰等，均已从船上移除清理掉。若没法达到空船状态时，可允许存在少量多余或不足重量，但应该控制在空船排水量的1%以内，对试验需要的必要压载、临时设备、移动重量不受多余重量的限制，记录多余或不足重量的名称、重量及位置。
（2）船上一切可能摆动或滚动的设备、装置等均已固定。
（3）所有机械、锅炉、管路及系统内的水或油满足工作需要，防止水、油流动或流失的阀门已关好。
（4）水舱、油舱已排空，无残留，以及这些舱以外的船体内无水或油。
（5）船舶尽量处于正浮状态，若有初始横倾，横倾角应不大于0.5°，若有初始纵倾，用压载调整，以便计算。
（6）船上的通行跳板、电缆、软管等联通岸边物品已拆除，保证船舶在试验中摆动不受阻碍。
另外，验船师、设计部门、船厂、船东等人员还应对试验环境及气候条件进行确认是否符合进行试验，注意以下几个问题：
（1）试验应在平静天气进行，风力一般不超过蒲氏2级，经主管部门同意，可允许不超过3级。
（2）试验应在平静且无潮流的水域进行，尽量安排在船坞内进行，避免外来干扰。
（3）试验船四周（包括水下）应有足够的空间，保证试验过程中船一直处于自由浮动状态，不触及船坞、码头、水底、其它船等阻碍物。
在确认环境、气候条件及船况均已符合试验要求后，则可按船检机构已批准的《倾斜试验大纲》进行试验，在试验过程中有以下几个问题需要注意： （1）试验所用移动重物应能够让试验船产生2～4°横倾角，对大型船舶最小横倾角应不小于1°，移动重物的总重量可取试验船排水量的1～2%，移动距离可取船宽的3/4。移动重物应按划定的位置和堆放状态摆放，还原时保持移动前的状态。
（2）参加试验人员位于规定位置保持不变，记录好其重量和重心位置，无关人员全部离船，较准确地读取两舷艏、舯、艉的吃水，以便计算试验状态时的浮心位置和排水量，特别是对小型船舶，人员的变动对排水量影响很大。
（3）若采用挂摆法，摆锤放置在艏、舯、艉位置（数量为3个）或艏、艉位置（数量为2个），摆锤数量至少为2个。摆锤线长度应尽可能长，不小于2m，确保每侧摆动幅度不小于15cm，摆线直径应取0.5mm左右。
（4）若采用U型管测量法，两端设置足够长度玻璃管，中间用软管连接，玻璃管垂直于船的水线面，旁边设置相同要求的刻度尺。U型管两端应尽量靠近舷边处，使得船舶倾斜状态下比正浮时的变化差值不小于15cm。为方便读数，在玻璃管中的液体可添加染液。
（5）为提高试验结果的精确度，根据规范要求，对试验船按一定顺序重复倾斜数次，记录测量数据。
试验结束人员离开船前，由验船师、设计部门、船厂、船东等相关试验人员应该对试验数据进行初步检查，确认没问题后，在试验数据表格上签名和日期，以示确认。试验结束后，船厂或设计部门根据测量数据进行计算，最后将测量数据及計算结果汇总编制倾斜试验报告，送验船师审核并签署，验船师认可并签署的倾斜试验报告方可递交船检机构用于完工稳性和装载资料计算，倾斜试验报告应包括以下基本内容：
（1）倾斜试验船舶状态记录表；
（2）试验移动重量及测试设备布置记录表；
（3）移动力矩记录表及试验移动位置示意图；
（4）试验时船上多余重量记录表；
（5）试验时船上不足重量记录表；
（6）需要重新定位重量记录表；
（7）挂摆读数记录表或U型管读数记录表；
（8）纵倾状态船舶主要参数计算表；
（9）由静水力曲线查得的船舶正浮状态主要参数及修正表；
（10）液舱装载及自由液面计算表；
（11）倾角和初稳心计算表；
（12）试验状态船舶有关参数表；
（13）空船重量及重心位置计算表。
船舶倾斜试验工作整个流程见图4。如果对试验结果认为不正确或者存有疑虑时，则应该严格查找原因，一一查检：①查看试验是否符合要求，比如，试验条件是否满足，计算记录是否失误，操作是否存在不足等；②查找有没有可能建造过程中造成的，比如，材料替换使用问题；③复查图纸设计，是不是存在设计失误。如果根据正确的实船倾斜试验结果核算得到的稳性，不满足法规的安全要求，则须对船舶进行整改，整改后重新做倾斜试验，重新核算稳性，确保满足安全要求。
4 总 结
船舶是一个由各种材料和设备组成的庞大的作为运输工具的产品，复杂和庞大的特点使得船舶需要大量试验检查，检验船舶的质量，本文较详细介绍船舶倾斜试验工作，融进了本人的简单认识见解，方便船东、船厂、设计单位做好试验工作，使船检机构、海事等监督机构更好执行监督作用，促进船舶行业健康发展，保障水上人民生命财产安全。
参考文献
[1]中华人民共和国海事局（原船舶检验局）.《船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指南》.1996.
[2]《船舶倾斜试验与静水横摇试验标准》（GB/T3035-2005）.
[3]中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则（国内航行海船法定检验技术规则2011）》及其相关修改通报.
[4]中华人民共和国海事局《海船法定建造检验技术规程2011》.
[5]中华人民共和国海事局《河船法定建造检验技术规程2011》.
[6]陆俊岫，主编.哈尔滨工程大学出版社出版的《船舶建造质量检验》.
收稿日期：2018-5-22
作者简介：李 义（1990-），男，助理工程师，本科，主要从事船舶检验工作。
关键词：船舶；倾斜试验；船舶重心；空船重量；稳性；安全
中图分类号：U661.7 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0321-02
前 言
船舶稳性是度衡船舶安全的最重要指标，船舶稳性与船舶的重量和重心位置有着相关联的重要关系，所以较准确计量出船舶的重量和重心位置甚为重要。船舶倾斜试验是求得船舶的实际重量和重心位置的一种行之有效方法，现如下就简单介绍船舶倾斜试验的工作。
1 倾斜试验目的
根据检验要求，有以下几种情况的船舶需要进行倾斜试验：①刚建造完工的新船（部分货船、全部客船），一般情况下，在相同船厂建造批量的同型货船，只需要首制完工船进行试验，对于后续建造完成的船舶，一如有重大修改或变动而影响稳性时，完工后必须做试验，二如与首制船的数据相比较，空船排水量的偏差对船长（L）160m或以上船舶超过1%以及对船长50m或以下船舶超过2%，或重心纵向位置的偏差超过0.005L，则应做倾斜试验；②重大改装或修理时而影响稳性的现有船舶；③船检机构、海事机构或者其他机构对稳性有怀疑，认为需要进行试验的船舶，比如，对客船进行空船排水量和重心纵向位置核查时，发现与已批准的稳性资料比较，空船排水量偏差超过2%或重心纵向位置偏差超过0.01L，则应重新做试验。通过倾斜试验，记录试验数据，计算出船舶重量、重心的位置及初稳性高度，整理形成倾斜试验报告，核查船舶的稳性是否符合规范要求。对于新建船舶，设计阶段理论上计算出来的重量和重心位置与建造完工后的实船数值通常会有一定的差异，那么实船倾斜试验得到的结果还可以验证设计计算的精确度，可作为以后同类别船舶设计的参考资料。
2 倾斜试验原理
船舶具有在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后保持原有位置的能力的特點，倾斜试验利用了这个特点，采用移动重物使船舶发生小角度倾斜，重新达到力矩平衡的原理来计算重心位置。
船舶正浮于水线WL时，排水量为△，将船上重量为P的重物从A处横向移动到A1处，移动距离为y，船舶保持新的平衡状态，浮于新水线W1L1，重心G移动至G1，浮心B移动至B1，如图1所示。
重物移动产生的力矩为：M0=Pysinθ
船舶横倾θ角后的复原力矩为：M1=△cosθ
船舶横重新处于平衡，M0=M1，则得：
tanθ=（1）
由几何关系得：=+ZB–ZG（2）
（1）、（2）公式中，△为排水量，为初稳心高度，ZB为浮心垂向位置，为横稳心半径，ZG为重心垂向位置，△根据试验时吃水查进水力曲线得到，ZB、由型值表和型线图求得。
在试验中，tanθ一般由挂摆法（见图2）或U型管测量法（见图3）求：
挂摆法求：tanθ=a/b（3）
U型管测量法求：tanθ=（c+d）/s（4）
由公式（1）、（2）、（3）或（4）求得试验状态的重心ZG。扣除多余重量和加上不足重量（Pi），则空船重量为△空=△±∑Pi。根据合力矩原理，由公式ZG空=求得实船的重心高度，进而求得初稳性高度。
3 倾斜试验步骤
船舶须在建造（或改装、修理）完成或接近完成，达到规范要求，航行试验前完成倾斜试验。
设计部门根据建造进度情况、现场试验条件，按中华人民共和国海事局（原船舶检验局）《船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指南》（1996）、《船舶倾斜试验与静水横摇试验标准》（GB/T3035-2005）的有关规定，编写试验船的《倾斜试验大纲》，并将该资料提交给船检机构审核，可按经同意后的《倾斜试验大纲》进行试验。
进行试验前，由验船师、设计部门、船厂、船东等相关人员共同参加对船舶状况进行核查，确认船况满足以下试验状态：
（1）船舶为空船状态，即船舶处于可航行状态但没有装载船用消耗备品、物料、货物、船员和行李，除机械和管系液体（工作需要的润滑剂和液压油）外，没有装载任何其它液体。船上的自有设备、仪器等均按设计安装或摆放妥当，其它不应配备的一切临时物品，如垃圾、施工工具、甲板上积聚较多的水雪冰等，均已从船上移除清理掉。若没法达到空船状态时，可允许存在少量多余或不足重量，但应该控制在空船排水量的1%以内，对试验需要的必要压载、临时设备、移动重量不受多余重量的限制，记录多余或不足重量的名称、重量及位置。
（2）船上一切可能摆动或滚动的设备、装置等均已固定。
（3）所有机械、锅炉、管路及系统内的水或油满足工作需要，防止水、油流动或流失的阀门已关好。
（4）水舱、油舱已排空，无残留，以及这些舱以外的船体内无水或油。
（5）船舶尽量处于正浮状态，若有初始横倾，横倾角应不大于0.5°，若有初始纵倾，用压载调整，以便计算。
（6）船上的通行跳板、电缆、软管等联通岸边物品已拆除，保证船舶在试验中摆动不受阻碍。
另外，验船师、设计部门、船厂、船东等人员还应对试验环境及气候条件进行确认是否符合进行试验，注意以下几个问题：
（1）试验应在平静天气进行，风力一般不超过蒲氏2级，经主管部门同意，可允许不超过3级。
（2）试验应在平静且无潮流的水域进行，尽量安排在船坞内进行，避免外来干扰。
（3）试验船四周（包括水下）应有足够的空间，保证试验过程中船一直处于自由浮动状态，不触及船坞、码头、水底、其它船等阻碍物。
在确认环境、气候条件及船况均已符合试验要求后，则可按船检机构已批准的《倾斜试验大纲》进行试验，在试验过程中有以下几个问题需要注意： （1）试验所用移动重物应能够让试验船产生2～4°横倾角，对大型船舶最小横倾角应不小于1°，移动重物的总重量可取试验船排水量的1～2%，移动距离可取船宽的3/4。移动重物应按划定的位置和堆放状态摆放，还原时保持移动前的状态。
（2）参加试验人员位于规定位置保持不变，记录好其重量和重心位置，无关人员全部离船，较准确地读取两舷艏、舯、艉的吃水，以便计算试验状态时的浮心位置和排水量，特别是对小型船舶，人员的变动对排水量影响很大。
（3）若采用挂摆法，摆锤放置在艏、舯、艉位置（数量为3个）或艏、艉位置（数量为2个），摆锤数量至少为2个。摆锤线长度应尽可能长，不小于2m，确保每侧摆动幅度不小于15cm，摆线直径应取0.5mm左右。
（4）若采用U型管测量法，两端设置足够长度玻璃管，中间用软管连接，玻璃管垂直于船的水线面，旁边设置相同要求的刻度尺。U型管两端应尽量靠近舷边处，使得船舶倾斜状态下比正浮时的变化差值不小于15cm。为方便读数，在玻璃管中的液体可添加染液。
（5）为提高试验结果的精确度，根据规范要求，对试验船按一定顺序重复倾斜数次，记录测量数据。
试验结束人员离开船前，由验船师、设计部门、船厂、船东等相关试验人员应该对试验数据进行初步检查，确认没问题后，在试验数据表格上签名和日期，以示确认。试验结束后，船厂或设计部门根据测量数据进行计算，最后将测量数据及計算结果汇总编制倾斜试验报告，送验船师审核并签署，验船师认可并签署的倾斜试验报告方可递交船检机构用于完工稳性和装载资料计算，倾斜试验报告应包括以下基本内容：
（1）倾斜试验船舶状态记录表；
（2）试验移动重量及测试设备布置记录表；
（3）移动力矩记录表及试验移动位置示意图；
（4）试验时船上多余重量记录表；
（5）试验时船上不足重量记录表；
（6）需要重新定位重量记录表；
（7）挂摆读数记录表或U型管读数记录表；
（8）纵倾状态船舶主要参数计算表；
（9）由静水力曲线查得的船舶正浮状态主要参数及修正表；
（10）液舱装载及自由液面计算表；
（11）倾角和初稳心计算表；
（12）试验状态船舶有关参数表；
（13）空船重量及重心位置计算表。
船舶倾斜试验工作整个流程见图4。如果对试验结果认为不正确或者存有疑虑时，则应该严格查找原因，一一查检：①查看试验是否符合要求，比如，试验条件是否满足，计算记录是否失误，操作是否存在不足等；②查找有没有可能建造过程中造成的，比如，材料替换使用问题；③复查图纸设计，是不是存在设计失误。如果根据正确的实船倾斜试验结果核算得到的稳性，不满足法规的安全要求，则须对船舶进行整改，整改后重新做倾斜试验，重新核算稳性，确保满足安全要求。
4 总 结
船舶是一个由各种材料和设备组成的庞大的作为运输工具的产品，复杂和庞大的特点使得船舶需要大量试验检查，检验船舶的质量，本文较详细介绍船舶倾斜试验工作，融进了本人的简单认识见解，方便船东、船厂、设计单位做好试验工作，使船检机构、海事等监督机构更好执行监督作用，促进船舶行业健康发展，保障水上人民生命财产安全。
参考文献
[1]中华人民共和国海事局（原船舶检验局）.《船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指南》.1996.
[2]《船舶倾斜试验与静水横摇试验标准》（GB/T3035-2005）.
[3]中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则（国内航行海船法定检验技术规则2011）》及其相关修改通报.
[4]中华人民共和国海事局《海船法定建造检验技术规程2011》.
[5]中华人民共和国海事局《河船法定建造检验技术规程2011》.
[6]陆俊岫，主编.哈尔滨工程大学出版社出版的《船舶建造质量检验》.
收稿日期：2018-5-22
作者简介：李 义（1990-），男，助理工程师，本科，主要从事船舶检验工作。