CB Z 191-1996 水面舰艇实艇操纵性试验方法.pdf

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1、u 11 CB 中国船舶工业总公司部标准CB/Z 191-96 水面舰艇实艇操纵性试验方法1996-09-03发布1997-04-01实施中国船舶工业总公司发布中国船舶工业总公司部标准水面舰艇实艇操纵试验方法l 范围1. 1 主题内容本标准规定了水面舰艇实艇操纵性试验方法。1. 2 适用范围本标准适用于水面舰艇海上实船操纵性试验。2 引用标准本章无条文。3 定义本章无条文4 一般要求4. 1 实施计划CB/Z 191-96 分类号：u11 代替CB!Z191-82 试验前，以试验大纲等文件为依据编写实施计划，其内容应包括试验的组织领导、试验目的要求、测量项目、试验顺序及保证条件等。4.2测试用

2、仪表电4, 2. 1 测试用仪器仪表应按国家计量法的规定经过计量检定合格并在规定的有效期内，它们的量程和精度应与试验检测的要求相适应。4.2.2 试验前后仪器仪表应仔细校验和标定，并在待试期间保持良好状态。4.2. 3 测试用仪器仪表应根据测试项目的要求及有关操作规程安装在合适的位置，并注意防潮，防止在试验过程中因移动、报动及外界环境等诸因素影响测试结果。4. 3 意外情况处理试验过程中在出现可能危及舰船安全的情况时，舰长有权采取果断措施，取安全航肉和航速航行，直至下令中断试验。4,4 试验条件4. 4, 1 试验海区4. 4. 1.1 试验海区水深不得小于试验舰船吃水的5倍。4. 4.1.

3、e试验海区莲菌要求开阔，海区面积一般为50倍船长乘以10倍船长的面积，使艘船有足够的回旋余地。4, 4. 1. 3 试验海区水流的潮流要求平缓，没有乱流，且流速尽可能在0.5kn以下。4. 4.1. 4 操纵性试验一般要求试验海区的风力不超过蒲氏3级，海况不超过2级，而对于螺线试验，因舵试验则应尽可能选择2级风以下和潮流小的时间和海域进行。4.4.2 试验舰艇状态CB/Z 191-96 4,4.2. 1 试验应在正常排水量状态下进行。有些舰船要求在满载或其他装载状态下进行时，需根据试验大纲要求确定。4.4.2.2 试验前后均应检查并记录腊、幌吃水，重心和初稳心位置应符合设计要求。4. 4. 2

4、. 3 纵倾应与设计状态一致；纵倾误差0.1%Lm，横倾误差土o.s。4,4.2.4 双桨船左、右螺旋桨转速应保持一致。4.4.2.5 试验航速应满足各项试验对航速的要求。5 详细要求5. 1 操纵性试验内容5. 1. 1 回转试验5.1. 1-1 试验目的测定舰船大舵角下的回转能力。5.1.1. 2 试验步骤试验步骤如下：a.舰船在预定航向上稳速直航22min;b.操舵至预定右舵角（35。或允许最大舵角）把定c.试验至首向角改变量达540。止；d.反向操舵重复a至c的试验；e.若试验操舵角为15。时，则重复a至d的试验。5. 1. 1. 3 测量参数连续记录回转过程中的时间、航速、首向角、横

5、倾角、纵倾角、航向角速度、舵角等参数。5. ,. 1. 4 试验结果2 试验结果表达如下：a.纵距Ad;b.横距T2;c.战术直径D,;d.定常回转直径D;e.漂角向f.定常回转速降l-V/Vo;g.稳定横倾角帆h.最大动横倾角钙，；i.稳定回转角速度门j.曾向角分别达90。、180。、270。和360的时间t90、t1so、t210、t360;k.回转航迹曲线如图1所示。CB/Z 191 96 1 90 图1回转试验5. 1.2 z形操纵试验5.1. 2. 1 试验目的测定舰船对舵的响应特性。5.,. 2. 2 试验步骤试验步骤（以10。lOZ形为例）；a.舰船在预定航向上稳速直航23min

6、;b.快速操舵至右10。，稳住舵角；c.当首向角达右10。时，快速反向操舵至左10。，稳住舵角；d.当首向角达偏离初始首向角左10。时，快速操舵至有10。稳住舵角；e.当首向角再次达偏离初始首向角右10时，快速操舵至左10。，稳住舵角；f.当首向角向左达初始首向角时，快速操舵田中，至此一次试验结束；g.20。20。Z形试验步骤与上述10。10。Z形相同。5.1. 2. 3 测量参数连续记录试验过程中的时间、舵角、首向角、航向角速度、航速。试验记录曲线如图2所示。5.1. 2. 4 试验结果0 8 1 r l 3 CB/Z 191-96 试验结果表达如下：a.初转期ta;b.转首滞后丸，；c.超

7、越角伊tJV！，化v2;d.操纵性指数K,T。中、6MF . t 。中全周期TA图2Z形操纵试验记录曲线5. 1. 3 回舵试验5. 1. 3. 1 试验目的测定舰船的航向稳定性。5. 1. 3. 2 试验步骤试验步骤如下：a.舰船在预定航向上稳速直航；b.操右舵15。，稳住舵角；c.当舰船向右达稳定回转时，操舵回中连续测定回转角速度，直至舰船回到直航或进入定常回转；d.反向操舵至左舵15时，重复a至c的试验。5. 1. 3. 3 测量参数连续测量时间、舵角、首向角和航向角速度。5. 1. 3. 4 试验结果rt曲线，如图3所示。4 CB / Z 191 - 96 IL 5. 1.4制动（惯性

8、）试验5. 1. 4. 1试验目的c 方酷向主b 测定舰船制动和紧急制动的性能。5.,. 4. 2 试验步骤试验步骤如下：a.舰船在预定航向上稳速直航；b.下达停车令；c.舰船由减速前进至停船，试验结束；图3回舵试验d.以相同步骤，进行由正车直航至倒车停船的试验。5. 1. 4. 3 测量参数连续测量时间，航迹和首向角。5. 1. 4. 4 试验结果试验结果表达如下：a.惯性停船或倒车停船纵距SH;b.惯性停船或倒车停船横距S,;c.自停车令或倒车令至停船的时间t;d.航迹曲线如图4所示。-t 5 CB/Z 191-96 初始航向车停倒车开始倒车指令图4制动试验航迹曲线5.1. 5 变航向试验

9、5. 1. 5. 1 试验目的测定提前操舵距离的应用曲线图。5. 1. 5. 2 试验步骤试验步骤如下：a.舰船在预定航向上稳速直航；b.操右舵15，稳定舵角；c.当首向角向右达10时，反向操舵至左15气d.当舰开始向左转的瞬间，操舵回中，然后操小舵角保持航向；e.以相同步骤，进行首向角改变为右20和右30。的试验。5.1. 5. 3 测量参数对应于每次首向角功2试验，测量达到舵角的时间t1，换操反舵的时间lz，达到最大首向角队及时间如试验航速V。如图5所示。6 CB/Z 191-96 、8非4r- 60 图5变航向试验5,. 5, 4 试验结果绘制变首向曲线仇一tP2及x，一化，如图6所示。

10、变航向距离Xe按式(1)计算：I/ sf/ / /7人路下（上： 1 1 x, =-Vt,+ -L (1) c 2 2 式中：Xe一一距离，m;V一一航速，m/s;t4一一时间，S;L一一舰水线长，m。5, 1.6 正螺线试验5.1. 6.1 试验目的： ,7ff 50 30 10 a.评价舰船航向稳定性的程度；10 20 30 图6变航向数据图b.测定航向不稳定舰船滞后环线的环宽和环高。:I, 80伽n60伽n40伽n中z7 CB/Z 191-96 5.1, 6. 2 试验步骤：a.舰船在预定航向上稳速直航；b.操右舵15。，稳住舵角，待舰向右稳定回转时，记录稳定回转角速度；c.将舵角减小至

11、右舵10。时，并稳住舵角，当再次达到稳定回转时，记录稳定回转角速度；d.再将舵操至下一个舵角，进行类似测定，操舵顺序如下：右15。一右10。一右5。一右3。一右2。一右1。、。左。左10一左50一左3。一左2。一左1。15 、左10左50左30左2。左10、。右15。一右10。一右50一右3。一右2。一右1。若试验因故中断，则应从中断时的前一个舵角开始继续试验。5.1. 6. 3 测量参数连续记录舰船在每一个舵角下进入稳定回转时的回转角速度、舵角、航速等参数。5.1. 6. 4 试验结果根据测量参数，给出如图7所示的rS曲线，对航向稳定的舰船，在曲线上量取原点处的斜率，对航向不稳定的舰船，量取

12、不稳定滞后环线的宽度和高度。i ： 在舷舵角右舷舵的-o - i向1: 转B 具有直线瞌定性的船向右舷回转/ 二D0Cb-o c lii1 hop-I Ii 回转直线运动不稳定的船图7正螺线试验曲线5. 1. 7 逆螺线试验5. 1.?. 1 试验目的同5.1. 6. 1条。5. 1. 7. 2 试验步骤i式验步骤如下：a.舰船在预定航向上稳速直航；b.按预先设定若干个回转角速度，操适当的舵角，使舰达到所指定的一个回转角速度，并使舰保持该角速度回转；c.当舰船在一个固定舵角下，以上述回转角速度稳定回转时，该舵角的试验结束；d.以相同步骤，对每一预定的回转角速度、重复b、Co5. 1. 7- 3

13、 测量参数测定以每一个指定的回转角速度稳定回转时的回转角速度、航速和舵角。8 CB / Z 191- 96 5.1. 7. 4 试验结果同5,1. 6. 4条，如图8所示。A 。向左舷回转向右舷回转每周舵舷左IJ 不具有直线稳定性的船具有直线稳定性的船逆螺线试验曲线5. 1. 8 倒航试验s. 1. a. 1 试验目的测定舰船在倒航状况下的方向控制能力和倒航航向稳定性。s. 1. a. 2 试验方法采用S形操纵法，置舵子船中，令舰船倒航行驶，舰船将自行回转，待进入稳定的自动回转状态后，测定其自动回转直径；向相反方向操舵（尾向左转操右舵，尾向右转操左舵），使舵角由小到大变化，让舰船脱出回转。一经

14、脱出回转，记下此时所用的舵角值，结束试验。s.1. a. 3 测量参数试验过程中测量倒航自动回转直径矶，无因次自动回转角速度YO(YO = 2L/ D0）以及倒航可操纵性舵角侃。5.1. 8. 4 试验结果倒航试验用YO和ok来表征倒航操纵性指数，若O= O,ok = 0，倒航是航向稳定的；若YO及侃大，则倒航是航向不稳定的。5, 1. 9 威廉逊（Williamson）溺水救生操纵试验5, 1. 9. 1 试验目的试验一种海上救生方法的舰船操纵。5. 1. 9. 2 试验步骤试验步骤如下：a.舰船以设定航速稳速直航时，从舰中部一舷舷侧向外抛出浮标（代表落水者）；b.向浮标一侧（假设为右舷）快

15、速操右满舵，待舰船航向向右偏转6090。之间时，快速反向操左满舵；c.舰船航向与原直航向接近反向时（一般提前60。左右）操舵回中；d.舰船航向与原航向成反向时，保持直航并减速；e.舰船接近浮标时，舰航速减至为零，试验结束。5. i. 9. 3 测量参数9 图8CB / Z 191-96 测量参数如下：a.从试验开始第一次操满舵至第二次操反向满舵的时间pb.从第二次操反向满舵开始至固舵的时间；c.测量舰船试验过程的航迹圈。5.1. 9. 4 试验结果航迹图如图9所示。5.1.10 侧向推力器试验5. 1. 10. 1 试验目的测定侧推器的助回转性能。5.1.10. 2 试验步骤试验步骤如下：图9

16、威廉森试验航迹曲线a.舰零航速时，倒推器全功率试验；b.舰设定低航速、满舵角、侧推器全功率试验。5.1.10. 3 测量参数连续记录时间、首向角及测推器功率。5.,. 10. 4 试验结果试验结果如下：a.舰零航速、侧推器全功率时首向角时间（t）曲线；b.舰有航速、满舵角、侧推器全功率时首向角时间（t）曲线。5.1. 11 舵杆扭矩测定试验5. 1. 11. 1 试验目的测定舵杆所承受的转舵扭矩值，为舵杆强度较核以及舵机功率选择提供依据。10 5. 1. 11. 2 试验步骤试验步骤如下：a.舰船以全速稳定直航zCB / Z 191-96 b.将舵操到某预定舵角，并保持舵角约lOS，立即回舵保

17、持直航向，稳定航速；c.反向操舵到某预定舵色，并保持舵角约10s，再回舵直航；d.试验操舵顺序为：0。50一0。一5。一0。一10。0。一100。一15一0。一15。一0。一20。一0。一20。一0。一25。一0。25。一0。一30。一0。一一30。一0。一左满舵一0。一右满舵一操舵回中，试验结束。s.,. 11. 3 测量方法常用的测试舵杆扭短的方法有两种，应变测量法和液压测量法。5. 1. 11. 3. 1 应变测量法应变测量法如下：a.在舵杆上粘贴应变片，应变片与舵杆轴线成45。和135，浩同一圆周均布2片或4片，成半桥或全桥式联接；b.应用应变仪等测试仪器记录测得应变量E:m及航速、舵

18、角等数据；c.根据测得数据，在某航速下对应某舵角的舵杆扭矩M由式（2）计算得到：M= （E）【160+)A D31一（d/D)410_8. (2) 式中：D,d一一舵杆的外径和内径（对实心轴d= 0) cm; E一一舵杆材料的弹性模量，N/cm2;一一舵杆材料的泊桑比；m一一应变仪测试的应变读数；A一一灵敏系数，半桥式为2，全桥式为4;M一一舵杆扭矩，Nm。5. 1. 11. 3. 2 液压测量法：用仪器直接测量舵的液压缸内两腔的液压差，以及舵角、航速等数据；根据测量数据，在某航速下对应舵角为8的舵杆扭矩M由式（3）计算M = K Llp cos（3) 式中：Llp液压差，MPa;K一一计算常

19、数，m3。与舵的传动部分各传递效率、摩擦系数等因素有关，可事先估计。5. 1. 11. 4 试验结果：根据测试结果，绘制舵杆扭矩对舵角、航速的关系曲线。5.2 试验记录用表格试验记录按表1表6。11 CB/Z 191-96 表1舰船要素表舰船名称建造厂名设计单位交船年月船体要素能要素总长L,m能盟式水线长Lw1m舵数目两柱间长Li川m能商积A们m2型宽，m展t走b,m型深Hm弦长c,m设计吃水T,m展弦比A设计首吃水TF3m舵撑t,m设计尾吃水TA,m翼型设计排水量ffi3纵向位置岛，m稳心高hm平衡系数CR重心纵向位置岛，m舵抨直径D,m重心垂向位置妃，m浮心纵向位置岛，m肿剖面系数巳n棱%

20、系数C方形系数ch推进器要素主机概况推进器嚣式主机型号推进器数目Zr主机台数桨直径D，m总额定功率PM,kW盘西比A./Ao额定转速n,r/min螺距Pp,m机桨转速比nM/np桨叶型桨nt数N旋向摆设深度儿，m记录一月一日校核：一一月一一日12 CB/ Z 191 - 96 表2试验状态和条件表舰船名称试验日期年月日试验名称出港时间时分进准时间时分委托单位试验海区水深，m装载状态环境条件试验状态试瞌前试验后平均天气左舷精吃水，m庐飞 温，c右舷风向，（。）左舷肿吃水，m风力右舷浪向，（。）左舷自尼吃水，m琅级右舷流肉，。）平均吃水，m流速，kn试验排水量，t海水温度，试验稳心高，m海水密度，

21、t/m3横顷角，（。）纵顶，（。）测试系统测试仪表测量参数传感器型号编号二次仪表光点标定K3530变换系数m系数c首向角（回转）偏航角Z形）纵倾角横倾角首摇角速度纵摇角速度航速深度方向配角首升降舵角尾升降舵角舵杆扭矩记录：一一月一一日校核：一一月一一日13 CB/Z 191-96 表3回转试验记录表舰船名称试验日期年月日装载状态试验海区水深，m试验序号试验序号直航转速n。，r/min直航转速向，r/min初始航向仇，（。）初始航向仇，（。）方向舵角乱，（。）方向舵角乱，（。）首向角仇时间t速度u实际首向首向角户时间t速度u实际首向（。）s kN （。）（。）s kN （。）。1 1 3 3 6

22、 6 10 10 20 20 30 30 60 60 90 90 120 120 150 150 180 180 210 210 240 240 270 270 300 300 330 330 360 360 390 390 420 420 450 450 480 480 510 510 540 540 定常回转横倾角仇，（。）定常回转横倾角仇，（。）最大动横倾角冉，（。）最大动横倾角冉，（。）定常回转纵倾角乱，（。定常回转纵倾角。，（。）定常回转角速度r，（。）定常回转角速度r，（。）记录：一一月一日校核2月一一日14 CB/Z 191 - 96 表4Z形操舵试验记录表舰船名称试验日期年月日

23、装载状态I试验海区水深，m试验序号1 2 3 4 5 6 试验深度.m直航速度u0,kn初始航向角仇，（。）预定操舵角龟，（。）换舵偏航角仇，（。）81 （。）821 （。）实际操舵角83 （。）a.,c。）tpS t2 ,s t30s 转舵时间t.,s t5 ,s t6 ,s t7ts t, ,s 最大偏航角时间t,1 ,s t.,s t0 ,s 零偏航时间t01 ,s to”,s 仇，（。）实际换舵偏航角仇，（。）仇，（。）仇，（。）最大偏航角。，（。）。飞（。）r2, /s 首摇角速度r40 /s rp /s lovl, （。）超越角lov2, （。）记录：一一月一一日校核z一一月一一日

24、15 CB/Z 191-96 表5惯性试验记录表舰船名称试验日期年月日装载状态试验海区I 7j(讯mj试验序号试验深度，m初始航向角仇，（。）初始主机转速，10,r/min初始航速的，kn至车停的时间tm,S 停至船停的时间ts，日至船停时的冲行纵距SH,m惯至船停时的冲行横距Sn,m性至船停止时的航向角件，（。）试验结束时实际航速v,kn至车停的时间tm,S 倒车时的主机转速矶，r/min倒至倒车的时间t1，日车至船停的时间tz,S回4性至船停时的冲行纵距SH,m至船停时的冲行横距S1.,m至船停止时的航向角仇，（。）最后达到主机转速11,r/min启最后达到的稳定航速v,kN动至航速稳定时

25、的时间t,s 惯性启动过程的冲行纵距SH,m启动过程的冲行横距S1,m记录：一一月一一日校核：一一一一一一月一一日16 CB/Z 191-96 表6运动参数测量记录表舰船名称试验日期年月日试验名称试验海区水深，m参数名称符号单位1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 lili-itile-$t1 （；vdtrfR！i23岛t！自i：1IIl月一一日17 校核：月一一日记录：18 附加说明本标准由军船理论与实验归口组提出。本标准由七O二研究所归口。本标准由七O二研究所负责起草。本标准主要起草人：胡相鸿。、CB/Z191-96