试验目的
倾斜试验的根本目的是通过测量船舶在受控小角度倾斜时的复原力矩与倾斜力矩的平衡关系,来精确计算出：
- 空船排水量: 船舶在试验状态下的总重量。
- 空船重心高度: 船舶空载时的重心纵向和横向位置,尤其是重心高度。
这些数据将用于编制或修正《倾斜试验报告》，该报告是船舶交付船东、船级社和主管机关（如海事局）的法定文件,是后续计算船舶各种装载工况下的稳性的基础。
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试验原理
倾斜试验基于船舶初稳性原理，当船舶受到一个较小的横倾力矩（M）作用时，会产生一个横倾角（θ），船舶的复原力矩（MR）与倾斜力矩（M）相平衡。
核心公式：
M = Δ * GZ ≈ Δ * GM * tan(θ)
- M = 倾斜力矩 (由移动重量产生)
- = 船舶在试验状态下的排水量
- GZ = 复原力臂 (稳性力臂)
- GM = 初稳性高 (重心到稳心的垂直距离)
- = 横倾角
试验通过多次、系统地移动船上的已知重量（通常为压载铁），使船舶产生一系列不同的横倾角，通过测量每次移动后的横倾角，并计算对应的倾斜力矩，可以绘制出 “力矩-横倾角”曲线图，该曲线的斜率即为 Δ * GM。
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通过以下公式计算出空船重心高度（KG₀）：
KG₀ = KM - GM
- KM = 稳心高度 (在船舶的《静水力曲线图》中，根据试验时的平均吃水查得)。
- GM = 通过试验计算出的初稳性高。
试验准备工作
准备工作是确保试验成功和结果准确的关键，通常占试验总工作量的70%以上。
环境条件
- 天气与海况： 必须选择平静无风或微风（通常风力不超过2级）的天气，试验应在遮蔽水域（如港池、平静的码头边）进行，以避免风、浪、流等外部因素对横倾角的测量造成干扰。
- 水深： 试验水域必须有足够的水深，避免船舶在倾斜时发生浅水效应,影响稳性。
船舶状态
- 空载状态： 船舶应尽可能处于建造完工或大修后的“空载”状态，所有设备、舾装品、备件、家具、工具等均应上船并固定就位。
- 液体舱柜： 所有液体舱柜（压载舱、燃油舱、淡水舱、滑油舱等）的液位必须精确测量和记录，理想状态下，所有舱柜应为空舱或满舱，以避免自由液面效应，如果无法做到，必须精确测量液位,并计算自由液面修正值。
- 船上人员： 所有参与试验的人员必须各就各位，并在整个试验过程中保持固定位置，多余人员应离船,每个人的位置和重量需记录在案。
- 船上物品： 所有松动物品（如工具、备件、垃圾等）必须移除或固定，防止在试验中移动,影响重心。
试验设备与物料
- 倾斜仪： 至少安装两台，通常安装在船的首、尾或船中线上，以确保测量的准确性，常用的是摆锤式倾斜仪或高精度电子倾角传感器。
- 移动重量： 通常使用标准压载铁，每块压载铁的重量必须经过精确称量（误差应小于±0.5%），总移动重量约为船舶空船重量的1%-2%。
- 移动重量小车/轨道： 用于在甲板上精确、平稳地移动压载铁。
- 测量工具： 精密的吃水标尺、钢卷尺、液位测量计等。
- 记录表格： 详细的记录表格,用于记录所有数据。
试验方案制定
- 制定详细的试验大纲，包括：
- 试验时间、地点。
- 参与人员及职责分工。
- 压载铁的布置、移动路径和移动次数。
- 横倾角测量点的布置。
- 数据记录表格。
试验实施步骤
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初始状态测量：
（图片来源网络，侵删）- 在所有移动重量就位、人员到位后,等待船舶完全静止。
- 读取并记录所有倾斜仪的初始读数。
- 读取并记录所有六面吃水（首、中、尾的左、中、右）,以精确计算船舶的平均吃水和纵横倾。
- 测量并记录所有液体舱柜的液位。
- 记录船上所有固定人员的位置。
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移动重量并测量：
- 按照预定方案，将压载铁从一舷移动到另一舷（从左舷移动到右舷）。
- 等待船舶完全静止后，再次读取并记录所有倾斜仪读数和六面吃水。
- 重复上述步骤，进行多次移动（左舷、右舷各移动3-4次），形成一系列数据点，每次移动后，船舶应回到正浮位置附近,以消除累积误差。
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对称移动（可选但推荐）：
- 有时会进行压载铁的纵向移动（从船中移动到船艏或船艉），以测量船舶的纵向重心位置,但这通常不是法定要求的强制项目。
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最终状态确认：
- 所有移动完成后,将压载铁移回初始位置。
- 确认船舶已恢复到试验开始时的正浮状态。
- 再次记录所有初始数据,以验证试验过程中船舶状态的一致性。
数据处理与计算
- 计算平均横倾角： 对每次移动后倾斜仪的多个读数进行平均，得到该次移动后的横倾角（θ）。
- 计算倾斜力矩： 根据移动的重量及其移动的距离，计算每次移动产生的倾斜力矩。
M = 移动重量 × 移动距离。 - 绘制力矩-横倾角曲线图： 以倾斜力矩M为纵坐标，横倾角tan(θ)为横坐标，绘制数据点,这些点应大致分布在一条直线上。
- 计算曲线斜率： 使用最小二乘法等线性回归方法，拟合出一条最佳直线，该直线的斜率即为
Δ * GM。 - 计算试验状态排水量 (Δ)： 根据试验开始和结束时记录的平均吃水，查《静水力曲线图》得到对应的排水量,并取平均值作为试验状态下的排水量。
- 计算初稳性高：
GM = (曲线斜率) / Δ。 - 计算空船重心高度 (KG₀)：
- 根据试验状态的平均吃水，查《静水力曲线图》得到稳心高度。
KG₀ = KM - GM。
- 进行修正： 计算出的KG₀是试验状态下的值，需要将其修正到“空载”状态，这包括：
- 液体舱柜修正： 将非满舱或非空舱的自由液面效应从GM中扣除。
- 移动重量修正： 将压载铁等试验用的移动重量从船上移除,并修正其对重心的影响。
- 人员修正： 将船上所有参与试验的人员移除。
经过一系列修正后，得到最终的空船重量和空船重心高度。
注意事项
- 安全第一： 试验过程中，所有人员必须穿好救生衣,注意脚下防滑。
- 保持环境安静： 试验时应尽量减少船上和岸上的振动和噪音,以免影响倾斜仪的读数。
- 精确记录： 所有数据必须由专人即时、准确、清晰地记录。
- 数据有效性： 如果数据点偏离直线过大，或重复性差，则试验数据无效，需查明原因（如船舶未完全静止、有外力干扰等）并重做。
- 法定要求： 倾斜试验必须在船级社和船东代表的共同监督下进行,试验报告需由船级社审核批准。
通过以上严谨的方法，船舶倾斜试验能够为船舶提供一份精确的“身份证”——空船重量和重心,为船舶整个生命周期的安全运营奠定坚实的基础。
