关于MSC.365(93)决议舵效验证要求的实施建议

关于MSC.365(93)决议舵效验证要求的实施建议一、任务来源IMO第93届海上安全委员会于2014年5月通过了MSC. 365(93)决议，2016年1月1日生效；同时批准了MSC.1/ Circ.1482通函，鼓励业界提前实施该决议关于舵效试验的要求。

根据总部下达上海所的IMO决议转化要求，即“立项研究操舵服务产品”和“转化时考虑通函MSC.1/ Circ.1482提前实施的内容”，上海规范与技术中心指定动力性能小组进行专项研究。

现将情况报告如下。

二、技术背景SOLAS II-1章第29条3.2和4.2款分别要求主、辅操舵装置能在规定时间内将舵从一舷一定角度转至另一舷规定的角度。

操舵试验作为船舶航行试验中的重要项目之一，其主要目的是验证操舵装置及其控制系统性能，并确定舵效是否满足SOLAS II-1/29条上述要求。

但对于某些船舶(如散货船、大型集装箱船和LNG运输船等)，试航条件无法满足最大航海吃水的要求，甚至舵叶可能处于部分浸没状态。

IMO于2014年5月22日以MSC.365(93)决议通过了《1974年国际海上人命安全公约》（SOLAS）的修正案，其中对SOLAS第II-1/29.3.2条的修订，给出了证实操舵装置符合性能要求的变通方法（以主操舵为例）:“如船舶在试航中无法处于最深航海吃水并以与主机最大连续转速和最大设计螺距相应的速度前进，从而证明符合本要求时，无论其建造日期，船舶可通过下列方法之一证明符合本要求(注：后文简称方法1、方法2和方法3)：1. 试航中船舶处于平浮且舵完全浸没，同时以与主机最大连续转速和最大设计螺距相应的速度前进；或2. 如试航中不能实现舵完全浸没，应使用建议的试航装载工况下浸没的舵叶面积计算合适的前进速度。

计算出的前进速度应导致主操舵装置上的受力和扭矩至少与船舶处于最深航海吃水并以与主机最大连续转速和最大设计螺距相应的速度前进时所测得的值同等大小；或3. 试航装载工况下的舵力和扭矩已经可靠预测并推断至满载工况。

船速应与主机最大连续转速和螺旋桨最大设计螺距相对应。

”(附英文原文：.1 during sea trials the ship is at even keel and the rudder fully submerged whilst running ahead at the speed corresponding to the number of maximum continuous revolutions of the main engine and maximum design pitch; or.2 where full rudder immersion during sea trials cannot be achieved, an appropriate ahead speed shall be calculated using the submerged rudder blade area in the proposed sea trial loading condition. The calculated ahead speed shall result in a force and torque applied to the main steering gear which is at least as great as if it was being tested with the ship at its deepest seagoing draught and running ahead at the speed corresponding to the number of maximum continuous revolutions of the main engine and maximum design pitch; or.3 the rudder force and torque at the sea trial loading condition have been reliably predicted and extrapolated to the full load condition. The speed of the ship shall correspond to the number of maximum continuous revolutions of the main engine and maximum design pitch of the propeller;)三、研究路线1. 调研业界开展舵效试验的方法和经验， 探讨自行开展相关研究的可行性；2. 跟踪研究IACS PT PM11801关于制定SOLAS II-1/29.3.2舵效验证的统一解释。

四、调研情况1. 上海所动力性能小组组长苏一华博士联合江苏分社杨世知高工于2015年6月拜访了中船重工第702研究所耐波性/操纵性水池主任匡晓峰，初步了解702研究所开展的相关工作，并介绍了相关研究内容，双方进行了技术交流。

还与708研究所专家进行了交流。

两所均表达了浓厚的兴趣。

另外，调研中还了解到，一些船舶因试航时无法使舵全浸没，干脆直接将上面一部分舵叶切割掉，已达到全浸没的目的。

2. DNV的实际审图操作DNV目前船体和轮机专业分别进行本专业的计算，然后进行综合评判。

船体专业按照实际浸没的舵叶面积和全浸没的规范公式来计算舵叶未全浸没时的舵力和扭矩。

初步判断DNV采用了线性的方法。

3. BV的实际审图操作：BV目前审图采用总部开发的Excel表格进行审图，输入相关参数，即可预报全浸没和非全浸没时的转舵时间。

其中舵力计算采用和DNV一样的方法，采用全浸没时的规范公式。

五、自行研究的可行性一种方法是采用简单的方法(例如采用舵全浸没时规范计算公式)预报舵未全浸没时的舵力和扭矩，利用两种状态下舵力的比值、舵机的工作压力(额定工作扭矩对应的工作压力)来确定试航时的最大允许工作压力。

该方法粗略，但具有可操作性。

另一种方法是采用水池模型试验、数值计算等方法，对舵未全浸没时的影响因素进行研究，建立准确预测舵效，并将试航装载工况下测得的舵力和扭矩可靠预测并能推断至满载工况的方法。

该方有望回归出简单的计算公式，但由于需要针对不同的船型及一定尺度范围船舶的大量模型试验和数值计算，需要大量的人员和资金投入。

由于我社缺乏专门的有经验的操纵性专业人才，需要外协。

六、跟踪研究IACS PT PM11801关于制定SOLAS II-1/29.3.2舵效验证的统一解释IACS PT PM11801已制定了统一解释UI SC246(Rev.1,1 July 2015)。

可以预计GPG 将该UI 提交IMO SDC 3审批（见12033_IGi）。

该UI 针对MSC.365(93)舵效验证中的方法1和方法3给出了明确解释和具体可行的实施方法。

针对方法1，要求舵完全浸没和可接受的纵倾(附英文原文：the rudder is fully submerged (at zero speed waterline) and the vessel is in an acceptable trim condition.)针对方法3，给出了将实测舵杆扭矩(表征为舵机液压)外推至舵叶全浸没的系数α：其中：A F 和A T 分别全浸没和未全浸没情况下浸没部分舵叶的投影面积；V F 为建造合同设计航速；V T 为舵效试验实测航速。

(附英文原文：The rudder torque at the trial loading condition have been reliably predicted(based on the system pressure measurement) and extrapolated to themaximum seagoing draught condition using the following method topredict the equivalent torque and actuator pressure at the deepestseagoing draught:Where: αis the Extrapolation factorQ F is the rudder stock moment for the deepest service draught andmaximum service speed condition.Q T is the rudder stock moment for the Trial Condition.A F is the total immersed projected area of the movable part of therudder in the deepest seagoing condition.2)((25.1TF T F V V A A =ααT F Q Q =2)((25.1TF T F V V A A =αA T is the total immersed projected area of the movable part of therudder in the trial condition.V F is the contractual design speed of the vessel corresponding to themaximum continuous revolutions of the main engine at the deepestseagoing draught.V T is the measured speed of the vessel (considering current) in the trialcondition.Where the rudder actuator system pressure is shown to have a linear relationship to the rudderstock torque the above equation can be taken as:Where:P F is the estimated steering actuator hydraulic pressure in the deepestseagoing draught conditionP T is the maximum measured actuator hydraulic pressure in the trialcondition.Where constant volume fixed displacement pumps are utilised then theregulations can be deemed satisfied if the estimated steering actuatorhydraulic pressure at the deepest draught is less than the specifiedmaximum working pressure of the rudder actuator. Where a variabledelivery pump is utilised pump data should be supplied and interpretedto estimate the delivered flow rate corresponds to the deepestseagoing draught in order to calculate the steering time and allow it tobe compared to the required time.Where A T is greater than 0.95 A F there is no need for extrapolationmethods to be applied. )七、方法2 实施难度分析对于方法2，如果要保证和全浸没状态相同的舵杆扭矩，在舵叶未全浸没的状态下试航试验时，需要采取更大的、超过最大服务航速的航速进行操舵试验。