船舶试航航速修正方法对比分析
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摘 要：航速是EEDI的重要评判标准之一，因此航速修正显得尤为重要，本文采用多参数修正计算方法-STAIMO对某散货船进行试航航速修正，并同时利用柏林水池经验公式对该船试航航速进行修正，得出各自修正计算数据。通过对比分析得出，采用STAIMO软件计算比柏林水池经验公式计算结果精度更高。因此，建议在条件允许的情况下，使用STAMIO软件对船舶试航航速进行修正。
关键词：试航航速修正;STAIMO软件;功率修正;柏林水池经验公式
中图分类號：U621.78 文献标识码：A
Abstract： Speed is one of the important evaluation criteria of EEDI and the speed correction is particularly important. The multi-parameter correction calculation method-STAIMO is used to correct the speed of a bulk carrier， and at the same time the Berlin pool empirical formula method is used to correct the ship speed， the respective correction calculation data are obtained. Through comparative analysis， the results obtained by STAIMO software are more accurate than those obtained by the empirical formula of Berlin pool. Therefore， it is suggested to use STAMIO software for ship trial speed correction when conditions permit.
Key words： Speed correction; STAIMO software; Power correction; Empirical formula of Berlin pool
1 前言
随着IMO对EEDI指数要求的提高，船舶行业对EEDI指数的计算精确性也越来越重视，而船舶试航航速修正是影响EEDI指数计算精确性的重要因素之一。美国造船师与轮机工程师学会（SNAME）提出了实船航速测试规程，该方法是基于有限功率曲线的，因此仅对风和潮流进行修正，潮流影响的修正采用平均法，此法只适用于在短时间内线性变化的潮流[1];英国船舶研究协会（BSRA）提出了实船航速测试分析的标准[2]，该方法与 SNAME 方法类似，但增加了浅水影响的修正，并对风影响修正的规定更为具体。但在实际操作中，风速表大多受到周围桅杆或设备的影响，实船测试时也无法校准。
MARIN代表STA-Group提出了多参数试航航速修正方法，并在此方法的基础上编写了STAIMO航速修正软件，此软件根据波浪、风阻、入射角等一系列参数对船舶功率和航速进行修正。同时STAIMO软件参考了拖曳水池的试验数据及一系列常用的经验公式对船舶受到不同外界参数的影响进行修正，得到螺旋桨修正、风阻修正、波浪修正等的功率变化，并参考拖曳水池试验对数据进行二次修正，因此所得到的结果更接近真实的情况。
2 柏林水池航速修正方法介绍
由柏林水池提出的根据多次试验数据统计分析得到的航速修正方法VWS，其修正公式[3]如下：
3 STAIMO航速修正软件介绍
3.1 风速修正[4]
本文主要是对风和浪的附加阻力进行研究，通过变化风速、浪高、海浪入射角来得出船舶修正功率的变化规律，抵消该船增加的风阻所需的额外功率为：
3.2 计算流速[5]
波浪的增加阻力必然会导致船舶速度损失。为获得精确的速度-功率关系， 试验结果必须按下式进行修正：
由上可知，柏林水池经验公式航速修正方法，主要参考了船舶尺度参数、风速和浪高;而基于多参数修正理论的STAIMO软件，除了船舶尺度参数、风速和浪高等参数，还考虑了风向、波浪周期以及波浪的入射角等更多的参数。因此，从理论上分析，STAIMO软件的考虑因素更加符合实际情况。
4 实船修正计算结果对比分析
4.1 实船测量数据
根据GB/T3471-2011《海船系泊和航行试验通则》要求船舶航速测试海区海况为：风力不超过蒲氏4 级;海浪不超过3 级;水深约40 m;潮流平稳。同时，在进行测速前船舶需有足够的助航距离;测速时船舶需保持正确航向;航速方向与测速标记需保持平行（偏差应不大于±2°）;最大操舵角度应不大于±1.5°;主机转速需保持稳定。如果试航测试海况不能满足上述要求，试验数据须做相应修正。
本次试航是在相对平静的海浪条件下进行测试，在预留15%功率下分别对主机在4种负荷工况（50%MCR、75%MCR、85% MCR 和 100%MCR）下对应的航速和轴功率进行测试。本次试航采用南方测绘公司的DPGS（9300+）测量航速，该仪器的动态定位测量误差小于0.8 m;功率是采用应变片进行测量;风速、浪高则采用船厂提供的仪器进行测量。测得具体数据，如表3所示。 4.2 柏林水池試验计算结果
4.3 STAIMO软件计算结果
4.4 对比分析
从图3可以看：柏林水池修正公式得到的修正平均航速比STAIMO软件修正的平均航速存在5%左右的偏差值，这是因为柏林水池修正公式主要参考修正后功率偏差，航速修正又参考了风速的变化，因此修正航速参考的因素相对较多，但因为经验公式中参考了很多试验得到的数据因此导致结果的偏差。而从上文可知STIAMO软件则参考了很多的因素，因此软件修正的结果更加偏小
5 结论
从柏林水池的经验公式计算得出的阻力比从STAIMO软件得出的数据偏大5%～10%，因为采用了来回两次求平均值的方法得出船舶平均航速，故得出平均修正速度偏差在5%左右。但因为以往的经验公式主要是考虑到船舶遭遇波浪的影响，忽略了很多其他因素，并且使用了很多试验计算参数，因此导致计算结果的偏差。STIAMO软件相对于传统的柏林水池修正公式不仅考虑了风、浪、流等因素，同时也参考了航行过程中船舶内部消耗的功率，以及也参照了拖曳水池的试验数据，因此使得STIAMO软件计算出的结果相对于传统公式偏小，计算的结果也更加精确。
参考文献
[1] SNAME. Code for Sea Trials， 1973， superseded 1989[Z].
[2] Thomson G. R. BSRA Standard Method of Speed Trial Analysis[R]. BSRA Report NS 466， 1978.
[3] 丁举. 考虑波浪影响的船速测量不确定度分析[J]. 船舶，2007（03）.
[4] ISO. Ships and marine technology—Guidelines for the assessment of speed and power performance by analysis of speed trial data： MEPC68/INF.14[S]. 2015.
[5] ITTC. Speed and power trials， analysis of speed/power trial data： ITTC 7.5-04-01-01.2[S]. 2014.
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