基于EEDI实船验证的航速试验方法探讨

张进才　寇得领

摘 要：对于EEDI关于船模验证要求的理解，各个船级社、船东、船舶设计单位基本一致，但对于实船的验证，各个船级社的要求有所不同，本文基于ITTC要求，对EEDI航速试验进行阐述，以求给参与航速试验的人员以指导。

关键词：EEDI指数；EEDI参考线；EEDI实船验证；航速试验

中图分类号： F407.474 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-253-2

1 EEDI计算方法介绍

1.1 EEDI公式介绍

EEDI全称是Energy Efficiency Design Index，即新船能效设计指数。它是在“理论公式”的基础上发展而来的。

根据《船舶能效设计指数（EEDI）验证指南》，新的EEDI的计算公式如下：

1.2 EEDI参考线

EEDI参考线是判断新设计船舶是否满足能效要求的参考依据，新造船EEDI值超过该参考线即为不合格，低于该参考线即为合格。

EEDI参考线曾经历过多次修改，现行版本是MEPC62中提出的七种船型的EEDI参考线.

1.3 EEDI指数的验证

根据《2013能效设计指数（EEDI）验证与发证指南》，EEDI指数的验证分为两个阶段，第一阶段是设计阶段的初步验证，第二阶段为海试阶段的完工验证。

2 基于EEDI完工验证的航速试验

2.1 EEDI公式分析

从该公式我们可以清晰的得出影响EEDI指数的五大因素：即功率、燃料消耗率、碳转换量、载运能力及航速。

功率：从公式可以看出，功率分为PME、PAE、PPTI、Peff与PAEeff， 他们在EEDI计算点的取值均可以通过基于设计工况的计算获得。

燃料消耗率：燃料消耗率可以从设备台架试验报告获得。

碳转换量：燃料的碳转换量由所采用的燃料决定，可以通过查表获得。

载运能力：对于散货船、液货船、气体运输船、滚装货船、冷藏船、杂货船及兼用船，载运能力即为载重量，一般取满载吃水对应的载重量。对于集装箱船，载运能力应取载重量的70%。

航速：该航速我们在此文中称之为EEDI航速，它是对应于满载吃水状态下，主机在75%MCR时的航速。与合同航速一样，该EEDI航速同样要求是理想环境条件下的航速，即无风、无浪、无流，并且是深水条件下的航速。通常情况下，在实际海试过程中，该理想的环境是不存在的。

2.2 基于EEDI的航速测试

该航速试验的目的是获得海试状态下的航速曲线，为换算EEDI计算点的航速提供依据。从航速试验测试项目和程序上，ITTC 7.5-04-01-01.1的要求与以往并没有大的变化，只是对试验数据的精度要求更高了，引入了新的测量工具和测量方式，具体表现在以下几点：

2.2.1 轴功率

目前，市场上主流的轴功率测量仪均采用该原理，首先分别测量被测轴的扭矩和转速，然后计算出轴功率。转速的测量比较简单，也比较成熟，这里的关键就是扭矩的测量。根据ITTC 7.5-04-01-01.1的要求，轴功率测量仪的测试偏移误差应该小于1%，实船测量偏移误差应该小于2%；同时，轴功率测量仪中所设置的G模量应该采用轴系厂家提供的实测值。如果实测值无法提供，应取82，649N/mm2。

这里必须指出的是，如果实际海试中，轴功率测量无法实现，根据ITTC 7.5-04-01-01.1的推荐，在船东和船检都接受的条件下，可以采用主机生产厂家推荐的功率测量方式。该方式适用于尾部空间有限，轴功率测量仪无法布置的情况。

2.2.2 船舶状态

海试时，船舶的实际排水量误差应该在要求排水量的2%以内。要求在正浮状态下海试的船舶，实际纵倾值应该小于船中吃水的1%；要求在纵倾状态下海试的船舶，其球艏位置的吃水误差应该在±0.1m。如果吃水和纵倾不能同时满足上述要求，应该满足球艏位置吃水误差±0.1m。

2.2.3 风

对于船长大于100m的船舶，海试时的风力要不大于蒲氏六级（Beaufort number 6）；对于船长小于100m的船舶，其海试时的风力应不大于蒲氏五级（Beaufort number 5）。对于风的测量，可以使用穿上自带的风速风向仪，也可以使用海试专用的风速风向仪。

2.2.4 浪

如果采用仪器测得海浪的波谱，海试时的总浪高H应满足下式的要求：

对于由风引起的浪高、波浪周期、浪的方向及涌，最好是在航速试验过程中进行测量。测量工具可以使用波浪浮标，也可以使用船舶自身安装的波浪雷达或者激光雷达。无论采用何种工具测量，都需要在航速试验之前进行校准，校准证书应该处于有效期内。

对于船模试验时增加了附加阻力的船舶，航速试验时，应该测量海浪波谱，除非满足上式的要求。测量工具可以采用波浪浮标、波浪雷达或者波浪扫描仪。

2.2.5 水深

虽然水深可以修正，但最好避免进行修正。海试区域的最小水深应该大于等于下式中的最大者：

同时，海试区域应该避免水深有明显的变化。水深的测量可以使用船舶自带的测深仪。在航速试验之前，一定要将测深仪的数据与海图上所标的水深进行比较，以确认测深仪的准确性。

2.2.6 航迹与航向

航速试验要在同一地理位置上进行，即航迹重合。这样的试验方法可以避免不同的海况和风的影响，同时将由于舵角的使用对航速与时间的影响降到最低。

航速试验时，船舶应该选择与浪的方向相同或相反航行，即顶浪航行或者顺浪航行。一旦我们选择了一个航向，相反航向的航迹就固定了，其航迹的保持就要非常严格。因此，在航速试验的过程中，对各种影响航速试验的变化的严格控制是非常有必要的。

2.2.7 航行次数

航速试验采用“来回”航行的方式进行，即每一个“去程”都紧跟一个在同样功率点，严格反方向的“回程”。对于系列船的首制船，至少要有在3个功率点的5个“来回”。

在合同功率点和EEDI功率点跑2个“来回”是为了抵消潮流对航速的影响以使结果充分准确。EEDI功率点的航速试验应选择在白天进行，以便对海浪条件进行清晰的观察。如果能够采用仪器测得海浪波谱和方向，也可以不选择白天进行。如果首制船航速试验的结果可以接受，后续船可以减少航行次数，

2.2.8 数据记录

在航速试验过程中，除了做好航速与功率关系的记录之外，还要做好边界条件的记录，如船舶状态、螺旋桨状态、船舶排水量、潜水效应、海况、风速等。数据记录要尽可能地完善。

2.3 EEDI航速测试的难点

任何技术的进步都是建立在挑战的基础上的，EEDI即是如此。从2.2节我们可以总结出航速试验的以下难点：

2.3.1 G模量的测量

根据要求，轴功率测量的G模量需要时实际测量值或者取82，649N/mm2。事实证明，82，649N/mm2比当前主流艉轴材料的实测值都要大，对于EEDI计算不利，因此，建议采用实际测量值。而采用测量值无疑增加了船舶建造成本。

2.3.2 海浪条件的测量

对于海浪的测量，要求在航行过程中进行测量，并且是多次记录，因此，前文所提到的波浪浮标是无法实现的。如果采用波浪雷达或者激光雷达，一般船上很少配备，国内专业的测试公司也鲜有此装备，即使能够找到此装备，成本也会很高。采用观察法可能是最为可行的方法，但是其适用的海况条件有限。

2.3.3 航迹的控制

同一功率点的“来回”两个航次的航迹要重合，这就要求试验过程中，每个航次开始都有一个很长的转向和加速阶段，无形中延长了试验时间，同时也增加了试航成本。

2.3.4 航行次数

根据规定，首制船在合同功率点和EEDI功率点上均需要跑两个“来回”以便获得准确的航速。这就更加天气和海况变化的风险，对航速的修正增加了难度，同时也大大地增加了试航成本。

3 船级社对EEDI航速试验的执行情况

虽然国际上对EEDI指数的执行已经到了第1阶段（phase 1），但是，对于EEDI航速试验，以我厂的经验，截至目前，只有英国劳氏船级社是严格按照ITTC 7.5-04-01-01.1执行航速试验检验的，其他船级社基本都是延续老的海试程序和要求，或在其基础上参照ITTC 7.5-04-01-01.1进行部分的改进，对其执行并不彻底。

但是，随着国际对EEDI执行的深入，人们开始越来越多的关注航速试验的严谨性，这其中不仅包括船级社，还包括船东。比如我厂64000项目的船东在首制船海试之前提出轴功率测量时使用的G模量要按照ITTC 7.5-04-01-01.1的条款执行。同样的，韩国船级社也开始对关注海试过程中G模量的取值问题。这说明，按照《EEDI检验发证指南（MEPC.1/Circ.816）》推荐的ITTC 7.5-04-01-01.1或者ISO15016：2015（其晚于MEPC.1/Circ.816发布）进行EEDI航速试验将成为最终的必然选择。

4 总结

本文从EEDI的基本公式出发，介绍了EEDI的概念、意义及计算和验证方法，进而着重阐述了基于EEDI的航速试验与传统航速试验的区别和难点，并分析了当前船级社对EEDI航速试验执行的现状。本文的主要目的是用简单的方式，为船厂设计和施工单位提供有关EEDI信息并为其施工与试验提供指导。

参 考 文 献

[1] 李晓姣，蒋永旭，柳一点，等.基于ITTC的实船试航航速修正方法[J].船舶标准化工程师，2014（5）：1-4.

[2] 张慧宁.基于ISO15016实船航速修正方法研究[D].大连海事大学，2013.