基本介紹
- 中文名：逆螺線試驗
- 外文名：reverse spiral test
- 別名：比奇逆螺旋試驗
- 學科：船舶工程
- 目的：建立穩定迴轉角速度與舵角的關係
- 作用：衡準船舶的動穩定性及其程度
簡介,試驗方法,螺旋試驗和逆螺旋試驗,實際套用,
簡介
航向穩定性試驗是對船舶保持所期望的航向穩定的性能做出相應的評價。由於船舶在海上不斷遇到的干擾作用。因此，不能用直接試驗方法測定船舶的航向穩定性和旋迴運動穩定性，必須用間接的試驗方法，即螺旋試驗或逆螺旋試驗。試驗時，試驗海區有足夠的助航距離和迴旋餘地；風力不超過蒲氏4級，海浪不超過2級，潮流平穩。
試驗方法
試驗方法是使船在選定的速度下穩定直航，轉舵使船達到選定的穩定迴轉角速度，此後根據角速度陀螺儀測出實際穩定迴轉角速度。不斷操舵以儘可能保持在選定的穩定迴轉角速度，持續一定時間並記下舵角和穩定迴轉角速度隨時間的變化，取時間平均；再操舵使船達到下一個選定的穩定迴轉角速度，以後重複進行上述過程，從向右某穩定迴轉角速度至向左同一穩定迴轉角速度。結果繪成穩定迴轉角速度對舵角的關係曲線。它能確定動不穩定的船在不穩定環線內穩定迴轉角速度與舵角的關係。試驗時操舵以保持在選定的穩定迴轉角速度，故試驗時間較螺線試驗短。
圖1
圖1螺旋試驗和逆螺旋試驗
螺旋試驗有(正)螺旋試驗和逆螺旋試驗兩種，它們都是用來評價船舶航向穩定性好壞的。螺旋試驗是Dieudonne提出的試驗方案。從右滿舵開始，經零舵角至左滿舵，依次逐漸慢慢減小舵角，而後以同樣的方法從左滿舵回到右滿舵進行各舵角旋迴，求出各舵角δ與對應的定常旋迴角速度r之間的關係，如圖2所示的δ-r曲線。
圖2
圖2不論哪種船舶，δ-r曲線不外乎兩種形式。如屬於aoa'oa曲線形式的，因其舵角δ與轉艏角速度r為單值對應，所以該船便為航向穩定的船；如δ-r曲線呈現出ABCDA’DEBA，帶有環形BCDE這種曲線形式的，則δ與r只有在環形範圍之外才為單值對應，而在環形範圍之內則為多值對應，這種船就是航向不穩定的船。這種船在旋迴中，即使將舵角減至較小程度仍會有相當的轉艏角速度，甚至用反舵小舵角仍維持原轉艏方向不變；當然，不穩定環寬ce和環高bd越大，即環形範圍面積越大，該船航向就越不穩定。一般環寬ce值>20°，則操縱船舶就會變得很困難了。
螺旋試驗是固定各舵角被動地等待迴轉角速度r穩定，而且需進行多次小舵角的旋迴運動，尤其對於航向不穩定的船舶而言，試驗時所需水域大，費時長。
圖3
圖3為此Bech提出逆螺旋試驗方法，該方法與螺旋試驗正好相反，選定一系列迴轉角速度r值，通過操舵使船舶保持各角速度值定常迴轉，然後求取對應於各角速度所需操舵的舵角平均值，從而得出r-δ曲線。該法比較省時，容易進行，抗外界干擾能力較強。經逆螺旋試驗得到的r-δ曲線，如圖3所示。
實際套用
直線運動不穩定的船舶的穩定性測量
對於不具有直線穩定性的船舶，逆螺旋試驗結果與螺旋試驗結果略有不同。如圖4(b)所示；這時由逆螺旋試驗得到的r-δ關係，是一個S形曲線。由圖可見，當舵角δ和角速度r口為零時，r-δ的關係曲線具有正的斜率，即船舶不具有直線穩定性。事實上，在舵角處於ab段範圍內，角速度處於甜段範圍內時，r與δ的關係都表現為反操現象。在這一範圍內，定常迴轉運動也是不穩定的。同樣，斜率可作為船舶不穩定程度的一種間接度量，ab和cd可作為不穩定範圍的一種度量。通常仍可稱ab為不穩定滯後環的寬度、cd為它的高度。所有這些參數與螺旋試驗得到的相應參數，有同樣的物理意義。
圖4
圖4進行逆螺旋試驗，需要有直接觀測迴轉角速度的儀器。通常使用角速度陀螺儀。此外，無論船舶本身是否有自動駕駛儀，在進行逆螺旋試驗時最好能安裝自動駕駛儀來操舵，以避免人為的誤差。逆螺旋試驗比螺旋試驗節省時間，容易進行，所得到的結果也比較精確。尤其不具有直線穩定性的船，它能給出在不穩定區域內r-δ關係。
