JT∕T 258-2021 长江运输船舶操纵性衡准.pdf

目次前言1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 操纵性衡准25 试验方法及数值取定3JT/ T 2582021前言本文件按照 GB/ T 1. 12020标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件代替 JT/ T 2582004长江运输船舶操纵性衡准,与 JT/ T 2582004 相比,除结构调整和编辑性修改外,主要技术变化如下: 更改了标准的适用范围(见第 1 章,2004 年版的第 1 章); 更改了术语“操舵稳定性”为“航向保持能力”,并修改其定义(见 3. 3,2004 年版的 2. 1. 2); 更改了术语“定常旋回性”为“定常回转性”,并修改其定义(见 3. 5,2004 年版的 2. 3); 更改了术语“倒航稳向性”的定义(见 3. 7,2004 年版的 2. 5); 增加了术语“常车稳速”及其定义(见 3. 8); 增加了术语“应舵转首指数”及其定义(见 3. 9); 删除了术语“川江汽车滚装船”及其定义(见 2004 年版的 2. 7); 更改了衡准指标形式(见 4. 1,2004 年版的 3. 1); 更改了航向改变性指标形式(见 4. 1. 3,2004 年版的 3. 1. 2); 更改了定常回转性指标形式(见 4. 1. 4,2004 年版的 3. 1. 3); 更改了衡准指标数值(见表 1 和表 2,2004 年版的表 1 和表 2); 更改了衡准指标数值取值原则(见 4. 3,2004 年版的 3. 3); 增加了试验方法的总体要求(见 5. 1. 1); 更改了试验原理(见 5. 1. 2. 1、5. 1. 4. 1,2004 年版的 4. 1. 1. 1、4. 1. 3. 1); 更改了试验要求(见5.1.2.2、5.1.3.2、5.1.4.2、5.1.5.2、5.1.6.2,2004 年版的4.1.1.2、4.1.2.2、4.1.4.2、4.1.5.2); 增加了机动单船航向改变性的数值取定和计算公式(见 5. 2. 2); 增加了定常回转性的计算公式(见 5. 2. 3); 增加了在采取实测航迹线量取时,冲程应扣除主机从正车停止至倒车开始之间的影响(见5. 2. 4. 2)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国内河船标准化技术委员会(SAC/ TC 130)提出并归口。本文件负责起草单位:长江航运科学研究所有限公司。本文件主要起草人:倪德先、曾勇、孙海文、何帆。本文件其所代替文件的历次版本发布情况为: 1988 年首次发布为 JT 41771988; 1995 年第一次修订为 JT/ T 2581995,2004 年第二次修订为 JT/ T 2582004; 本次为第三次修订。JT/ T 2582021长江运输船舶操纵性衡准1 范围本文件规定了在长江干线航行的运输船舶操纵性衡准的指标形式和数值、衡准值取值原则、试验方法及数值取定。本文件适用于在长江干线(云南水富至吴淞口)航行的运输船舶(高速船除外)。2 规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1航向稳定性 directional stability船舶在航行中受微量干扰,当干扰消除后,不用操舵和侧推器等操纵设备,自动稳定在新的航向上的能力。3.2直线稳定性 straight line stability船舶在航行中受微量干扰,当干扰消除后,不用操舵和侧推器等操纵设备,维持定向直线航行的能力。3.3航向保持能力 course-keeping ability船舶依靠操舵和侧推器等操纵设备,保持航向的能力。3.4航向改变性 course-changing ability船舶回转初期对操舵反应的能力。3.5定常回转性 steady turning ability船舶在最大舵角作用下作圆弧定常回转运动的能力。3.6倒车制动性 astern stopping ability船舶在稳定速度前进的初始状态下,紧急用倒车使船舶停止前进的能力。3.7倒航稳向性 astern stability船舶在使用倒车停止前进或倒航的情况下,依靠操舵保持航向的能力。3.8常车稳速 stable velocity at common M/ E revolving speed1JT/ T 2582021船舶按 80%的主机额定转速稳速航行的状况。3.9应舵转首指数 yawing index船舶操舵后前进一个船长时,单位操舵角所引起的首向角改变值,用以表征操舵效应。4 操纵性衡准4.1 衡准指标形式4.1.1 组成4.1.1.1 机动单船的衡准指标形式包括四个性能:航向稳定性、航向改变性、定常回转性、倒车制动性。4.1.1.2 船队的衡准指标形式包括五个性能:航向稳定性、航向改变性、定常回转性、倒车制动性、倒航稳向性。4.1.2 航向稳定性指标形式在常车稳速且航向与水流流向基本一致的初始状态下,以舵角为零状态航行 3 min 的航向改变量(C0)或保持航向 5 min 的平均操舵角(0)作为衡准指标。4.1.3 航向改变性指标形式机动单船在常车稳速且航向稳定初始状态下,按规定舵角进行 Z 形试验,用应舵转首指数(P)作为衡准指标。船队在常车稳速且航向稳定初始状态下,按规定舵角操舵并变向 15,以从首动达到变向 15之间的平均变向角速度(0-15)作为衡准指标。4.1.4 定常回转性指标形式船舶在宽阔缓流水域常车稳速、满舵定常回转的状态下,以船舶重心处的圆弧运动轨迹直径(D0)与船长(L)的比值(D0)作为衡准指标。4.1.5 倒车制动性指标形式船舶在宽阔缓流水域,由常车稳速前进的状态下变为按 70% 的主机额定转速的倒车状态,以发令倒车开始至船舶停止前进之间的冲程(Ah)与船长的比值(Ah)作为衡准指标。4.1.6 倒航稳向性指标形式船舶顺流航行,在停车微速航向稳定的初始状态下,开倒车后退并操舵稳向持续倒航3 min,以保持航向的平均操舵角(A)作为衡准指标。4.2 衡准指标数值不同类型船舶在不同航区的衡准指标数值应符合表 1(机动单船)、表 2(船队)的规定。 对跨区航行的船舶,其操纵性应满足所通过的航区中较高衡准的要求。2JT/ T 2582021表 1 长江运输机动单船操纵性衡准限值船 舶 类 型航区/ 航段航向稳定性航向改变性定常回转性倒车制动性C0()0()PD0Ah客船、客滚船J 级航段3. 00. 43. 03. 5B 级航区3. 00. 353. 54. 5A 级航区3. 00. 353. 54. 5干散货船、集装箱船、液货船、滚装货船J 级航段3. 50. 353. 53. 5B 级航区3. 50. 304. 04. 5A 级航区3. 50. 304. 04. 5表 2 长江运输船队操纵性衡准限值船 舶 类 型航区/ 航段航向稳定性航向改变性定常回转性倒车制动性倒航稳向性C0()0()0-15(/ s)D0AhA()顶推船队J 级航段4. 00. 622.2 D03.52.120B 级航区4.00.332.5 D03.62.320A 级航区4.00.252.6 D04.22. 3204.3 衡准指标数值取值原则衡准指标数值应通过对应的实船试验结果予以校核。5 试验方法及数值取定5.1 试验方法5.1.1 总体要求进行以下各试验时,船舶应处于设计吃水和正浮状态。5.1.2 直线稳定性试验或操舵稳定性试验5.1.2.1 试验原理船舶以 0舵角航行 3 min,连续测定船首方向变化;或操舵保持航向 5 min,连续测定转舵角对应时间的变化。5.1.2.2 试验要求5.1.2.2.1 船舶试验在水流平顺、流速平稳的直水道进行,试验时顺、逆向风力应小于蒲氏三级,横风风力应小于蒲氏二级。5.1.2.2.2 一般以逆流行驶为准,必要时可进行二至三次的重复试验。5.1.2.2.3 开始测试前,船舶应保持常车稳速、航向稳定且与水流方向平行。5.1.2.2.4 双桨或多桨船舶之各桨转速之差应小于额定转速的 1%。5.1.3 航向改变性试验5.1.3.1 试验原理3JT/ T 2582021机动单船和船队分别按规定舵角进行 Z 形试验,完整地测定舵角及首向角随时间的变化曲线,包括各超越角、转首滞后时间及特征点位置。5.1.3.2 试验要求5.1.3.2.1 船舶试验在水流平顺、流速平稳的宽直水道进行,试验时风力应小于蒲氏三级。5.1.3.2.2 试验一般以逆流行驶为准,条件允许时可进行顺、逆流两种行驶状况的试验。5.1.3.2.3 开始测试前,船舶应保持常车稳速、航向稳定且与水流方向基本平行。5.1.3.2.4 对于机动单船,试验时,首先将舵转至 +10并保持之,当首向角变化到 +10时,立即反压舵角到 -10并保持之,当首向角变化到 -10时,再将舵转至 +10并保持之,当首向角变化到 +10时,然后反压舵角到 -10并保持之,直至首向角变化到 -10。5.1.3.2.5 对于船队,试验时,首先将舵转至 +20并保持之,当首向角变化到 +15时,立即反压舵角到 -20并保持之,当首向角变化到 -15时,再将舵转至 +20并保持之,当首向角变化到 +15时,然后反压舵角到 -20并保持之,直至首向角变化到 -15。5.1.3.2.6 双桨或多桨船舶的各桨转速之差应小于额定转速的 1%。5.1.4 回转试验5.1.4.1 试验原理在满舵时,连续测定船首方向变化 0、10、20、30以后每变化 30直至 540止,各个瞬间的对应延时、船位、航向以及船速。5.1.4.2 试验要求5.1.4.2.1 船舶试验在宽阔且水深大于 2 倍船舶吃水的缓流区域进行,试验时风力小于蒲氏三级。5.1.4.2.2 每次回转试验的初始航速应一致,一般以对应常车的航速为准。5.1.4.2.3 回转运动轨迹的测绘,可采用下述任一测定方法: 标测角法; 方位距离法; 交叉方位法; 如流速不大,亦可采用航速、变向角积分法; 卫星定位法。5.1.5 制动试验5.1.5.1 试验原理从发倒车令瞬间起测,连续测定按一定时间间隔各瞬间的船位、航向及航速直到船舶停止前进止,并记录倒车开出延时、倒车稳定转速及其延时和起测至终测的总时间。5.1.5.2 试验要求5.1.5.2.1 船舶试验一般应选择有明显岸标的静水水域进行。5.1.5.2.2 试验工况以常车前进改 70%的额定转速倒退的工况为准。5.1.5.2.3 起测和终止测定两测点的精确掌握。 发倒车令瞬间起测,船舶相对岸停止瞬间终止测定。5.1.5.2.4 冲程测定可按下述任一方法进行: 方位距离法; 速降积分法; 卫星定位法。5.1.5.2.5 在测定过程中,可以操舵纠正首向偏离,但操舵舵角应控制在 10范围内。5.1.5.2.6 若在流速较大的水域进行试验,应增加试验水域水流速的测定内容。4JT/ T 25820215.1.6 倒航操舵稳定性试验5.1.6.1 试验原理开倒车待船舶停止前进开始测定,连续测定保持航向后退 3 min 的操舵角变化、船首方向变化,并测定倒航对水速度和倒车稳定转速。5.1.6.2 试验要求5.1.6.2.1 船舶试验应在宽阔、水流顺直且有明显岸标的水域进行。5.1.6.2.2 试验取顺流行驶状况,起测前应及早停车以降低航速。5.1.6.2.3 待航速接近零且航向基本稳定,舵位回零然后发倒车令,初倒时可用左右不同车速协助稳向。5.1.6.2.4 船舶对岸停止瞬间开始测定,连续 3 min 停止测定。5.1.6.2.5 如操满舵持续达 20 s 仍不能减小转势,则停止试验。5.1.6.2.6 双桨或多桨船舶的各桨转速之差应小于额定转速的 1%。5.2 数值取定5.2.1 航向稳定性5.2.1.1 C0为直线稳定性试验起测和终测两瞬间的航向差值,由测定记录直接取定。5.2.1.2 0可根据操舵稳定性试验,实测操舵角对应时间的变化曲线,并按公式(1)计算取定:0=|0i|ti300 (1)式中:0 平均操舵角,单位为度();0i 按顺序测定的操舵角,单位为度();ti 与某一操舵角对应的操舵延时,单位为秒(s)。5.2.1.3 如做重复性试验,则取实测值的平均数。5.2.2 航向改变性5.2.2.1 根据机动单船 Z 形试验的实测结果,按公式(2)计算取定应舵转首指数:P =K/ T2 (2)式中:P 应舵转首指数;K 船舶回转性无因次指数,由 Z 形试验曲线换算得到;T 船舶对舵快速应答性无因次指数,由 Z 形试验曲线换算得到。5.2.2.2 根据运输船队航向改变性试验的实测结果,先按公式(3)算出向左、向右的平均变向角速度:p(s) =15t2- t1 (3)式中:p(s) 向左(向右)的平均变向角速度,单位为度每秒(/ s);t1 Z 形试验时首次操舵 15所用时间单位为秒(s);t2 Z 形试验时转首角首次达到 15所用时间单位为秒(s)。再按公式(4)计算平均值,以计算结果作为取定数据:5JT/ T 25820210-15=p+ s2 (4)式中:0-15 从首动达到变向 15之间的平均变向角速度,单位为度每秒(/ s)。5.2.2.3 如顺、逆流均进行试验,则取按上述方法计算出的较小值。5.2.3 定常回转性5.2.3.1 根据实测的回转圈或计算结果,量取或确定定常回转直径数值。5.2.3.2 按公式(5)计算,结果作为定常回转性取定数据:D =D0L (5)式中:D 定常回转性;D0 定常回转直径,单位为米(m);L 船长,单位为米(m)。5.2.4 倒车制动性5.2.4.1 根据实测的航迹线直接量取,或根据由实测数据整理绘制的速降曲线通过积分计算予以确定制动冲程;并按公式(6)计算,结果作为取定数据:Ah=AhL (6)式中:Ah 倒车制动性;Ah 制动冲程,单位为米(m);L 船长,单位为米(m)。5.2.4.2 在采取实测航迹线量取时,冲程应扣除主机从正车停止至倒车开始间这一时段产生的冲程。5.2.4.3 如试验水域如有水流速存在,冲程应扣除流速的影响。5.2.5 倒航稳向性5.2.5.1 先将测定数据整理成操舵对应时间变化和船首方向对应时间的两条曲线。5.2.5.2 根据操舵角对应时间变化曲线按公式(7)计算,结果作为取定数据:A=|Ai|ti180 (7)式中:A 倒航稳向性,单位为度();Ai 按顺序测定的操舵角,单位为度();ti 与某一操舵角对应的操舵延时,单位为秒(s)。5.2.5.3 此项性能除提供实测数据外,应附航向随时间的变化曲线以说明试验过程执行情况。6JT/ T 2582021