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总师说船30:闪亮登场——“美国”号试航(6.72)
(2018-01-11)  编辑发布:中国船舶在线  

不同于叠标方法的测速试航


据1977年凯恩文章,在整个交船试验期间,船厂对采取何种测速方法进行过比较研究。鉴于首次测速试验的经验,船厂认为利用Raydist测速仪,虽然可在较近海区的测速线上测速,且要求保持直线航行的距离仅5英里,但需要一艘收放载有Raydist仪器浮标的船舶配合行动是一件麻烦事;因此,在这次正式交船试航时,船厂决定更换测速方法,转而采用劳兰(Loran)导航系统测量船速。


这样,1952年6月9日,“美国”号驶往距弗吉尼亚角150英里远的大西洋海区,利用设置在楠塔基特岛(Nantucket)和哈特拉斯岛(Hatteras)那里的两个劳兰基站所形成的基线(Nantucket-Hatterasbaseline)进行测速试验。那里的水深为1000英寻(fathom)甚至更深。这天海况很好,风力为20节,相当于5级风。“美国”号当时的排水量为39900吨,按照这一测速方法,舰船需要直线航行的距离不少于40英里,它一共航行了来回5个航次,测出36.01节和38.32节两种航速以及所对应的输出总功率和螺旋桨转速。最高航速所对应的4个螺旋桨平均转速为187.47 rpm, 全船总输出功率为241785 马力。

 

图 1“美国”号进行惯性试验,20节航速倒车航行姿态

我们知道,当采用传统的叠标法测速时,测速小组使用望远镜观看叠标,船上的其他人大致也能观察到树立在远处的叠标,就知道船舶是在进行测速试验。当采用载有相位测速仪的浮标对船舶进行测速时,船上的人士不仅能看到浮标船的活动,也能体察到船舶是在5英里的测速线上来回奔驰,意识到船舶是在进行测速试验。只有采用劳兰导航仪器,以至后来采用全球定位系统(GPS)进行测速时,船上的无关人员几乎不知道船舶在做什么。

第二天早晨,海面依然平静,“美国”号充裕地进行了该船的各种惯性试验,诸如全速正车到紧急停车,全速倒车到正车前进等等。这样的试验不仅是为了考验主机,也是为了测量“美国”号在各种正倒车机动下船舶驶过的惯性距离。书中评价道:像这么一天的折腾下来,换作其他大邮轮的机器,早就受不了。(与译著不同,252页,有错译)

尽管预期这种测速方法的精度为0.1节,大于按照在遮蔽水域的测速线上进行标准化测速精度为0.01节的要求,凯恩的文章解释说,对于在离岸远且在深水区进行测速的高速舰船来说,这一测量精度是可以接受的。当然。后来,始自上世纪80年代,舰船测速方法被全球定位系统GPS以及21世纪进一步发展成更为先进、准确的测速设备和方法所替代。

从来没有宣布过大船的测速结果,只有驾驶室和机舱里的人才知道它达到的最高航速是多少。船上的其他人只能从船旁奔腾而过的海水来猜测它:35节、40节……还是50节?只是在6月10日的晚上,“美国”号回到船厂舾装码头时,它被欢呼的工人包围起来,船上的人把两把涂上银色漆的扫把捆绑在铝质桅杆上,用以表示它"clean sweep",即“全部拿下”的意思。这意味着“美国”号的第2次测速已打破所有邮轮海上的航速记录。记者们再次探究大船的速度,设计师和圈内人一点儿口风都不透露。这一天,“美国”号的设计、建造、船东和政府投资的领导人自然是沉浸在胜利的喜悦中。

图 2“美国”号船厂试航阶段,自左向右:美国航运公司文森特·阿斯特、约翰·富兰克林、纽波特纽斯船厂的小J.B.伍德沃德、海事管理局局长爱德华·柯克兰中将、威廉·弗朗西斯·吉布斯(身穿工作服)、船厂的威廉·布鲁伊特以及一名不知身份官员在头等舱餐厅午餐。

“美国”号测速结果保密了16年之久。一直到1968年8月,即在吉布斯死后的那一年,海军对“美国”号的设计特性才予以解密。那时,“美国”号已淡出人们视线,几乎无人关注此事。又一个10年后的1977年11月3日,退休下来的原纽波特纽斯船厂副总裁约翰·R·凯恩(John R. Kane)在美国造船和轮机工程师协会(SNAME)的“汉普顿锚地专栏”发表他的论文“The Speed of SS United States”,接着它登载于“Marine Technology”, Vol. 15, No. 2, April1978, pp. 119-143。这才真实的披露“美国”号邮轮的主要要素、设计特性以及该船船模试验和实船测速试航的全部数据。我通过好友钟铠,才找到这份就我而言很有历史价值的文献。

我的注释:如果吉布斯在上世纪50-60年代“美国”号的营运阶段公开它们的话,它就会遭受有识之士的质疑与非难。“美国”号的过高航速、功率和续航力,那是奢侈与浮躁的表现。一旦公布它们,就瞒不过造船人的眼睛,躲不过他们的批判。而在1977年披露它们,届时船已荒废、人离去,大多数人都忘却了它。 

关于舰船测速方法的注释:据1977年的凯恩文章,为了做好测速工作,提高测试精确度,纽波特纽斯船厂没有采用当年各国较为普遍采用的叠标法。例如我国上世纪70-80年代,那时在大连和上海新建的驱护舰艇,大都是来到舟山海域螺头水道测速区,利用目测叠标法测量舰船航速。吉布斯公司设计的“美洲”号邮轮也曾在美国Rockland, Maine海区按叠标法进行测速的。

这样的测速区一般设置在遮蔽水域以减小风浪影响,测速线长为3 – 5海里,加速段应有足够长度,以适应不同吨位、不同航速的舰船足以加速到预定的航速。不少国家都有可循的国家行业标准以至国际拖曳水池会议(ITTC)亦有建议文件Speed  andPower Trials, Part 1 Preparationand Conduct)。

50年代初的纽波特纽斯船厂先后采用两种电子仪器测量舰船航速,确实不同于常规测速做法。

分析其原因,可能是其建造合同对航速指标没有约束条款,设计、建造方对该船航速与功率的预期很有把握。另一个可能原因是有意识安排该船在开阔的大洋上测速,且以较长的直线航行距离持续航行进行测速试验。这相当于同时进行了推进系统高功率下的耐久性试验,它更为符合该船作为定期客轮的实际使用情况。“美国”号服役17年没有发生过因推进系统故障而导致停航的事件就是一个明证。

通过这两次测速试验,得出该船对应于高速段,在同样功率下,实船航速约比船模试验预报高0.25节;而在低速段,同样功率下的实船航速却比船模试验预报约低0.5节,这是因为船厂试航测速时的海面风浪较大的缘故。

下一篇是系列之六:“美国”号首航破纪录空前绝后(6.81)

 
来源:严宝兴 心系舰船
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