ISO 15016—2015及其对实船测速的影响分析

余 欣，陈胜兰，蔡跃胜

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

规范与标准

ISO 15016—2015及其对实船测速的影响分析

余 欣，陈胜兰，蔡跃胜

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

通过介绍ISO 15016—2015的提出背景、基本内容和计算方法，给出在实船测速中应注意的事项。结合已完成的3艘8.2万dwt系列散货船实船测速、速度修正计算的实例，分析各环境因素对修正计算结果的影响。分析认为：对于该系列的3艘船，在特定的环境条件下，波浪、温度和风是影响航速/功率分析结果的主要因素。

ISO 15016—2015；8.2万dwt系列散货船；实船测速；环境因素

0 引 言

ISO 15016—2002[1]（以下简称ISO 2002）是由国际标准化组织（International Standardization Organization，ISO）在2002年11月3日发布实施的，目的是为试航结果提供一种标准化的分析方法。ISO 2002定义了测速的基本要求，考虑了各种环境因素的影响，提供了详细的修正计算过程和方法。ISO 15016—2015[2]（以下简称ISO 2015）是于2015年5月1日在国际海洋环境保护委员会（Maritime Environment Protection Committee，MEPC）第68届会议上通过并于2015年9月1日强制执行的标准，旨在为实船测速的速度/功率分析提供一种可操作、标准化的试验流程和修正方法。

ISO 2015在ISO 2002的基础上大量参照国际拖曳水池委员会（International Towing Tank Conference，ITTC）关于实船测速的相关内容[3]，不仅使实船测速的速度/功率分析计算方法在过程中得到了进一步的规范和细化，同时对测速相关方的责任、试验准备、船舶状态、环境条件、试验程序、试验执行和数据记录等提出了明确要求。因此，ISO 2015是目前包括船东、船级社、船舶设计方和船厂等在内的相关方广泛接受的有关实船测速及速度/功率修正分析方法的国际标准。

1 ISO 2015修正计算方法

在实船试航过程中，实际的测速环境与理想状态（主要指水池试验对应的环境）是不同的，ISO 2015通过对不同环境因素对功率和航速的影响进行分析修正，得到实船在理想状态下的性能。ISO 2015航速/功率修正基本流程见图1。

在整个航速/功率修正基本流程中，ISO 2015对风和浪的修正、水温和海水密度的差异、流和浅水修正及排水量修正等都有详细的环境限制条件、计算公式和计算过程。波浪修正主要有简化计算法（STAWAVE-1）、经验公式法（STAWAVE-2）、理论计算法和船模耐波性试验转换法等4种计算方法[4]，其中应用较多的是前2种，而实船测速中的通用简化方法是STAWAVE-1。

图1 ISO 2015航速/功率修正基本流程

2 ISO 2015对于实船测速影响的注意事项

相对于ISO 2002，ISO 2015对环境条件、船舶状态、测速要求和试验程序等有更为详细的规定及操作流程。因此，需根据上述项目类别逐一说明相应的注意事项。

2.1 环境条件

根据ISO 2015的环境条件要求，需注意以下事项：

1) 在进行实船测速时，要选择在天气和海况良好时出海；

2) 在测速区域的选择上，要选择深度满足要求的海域，同时避开洋流变化较大的区域。

2.2 船舶状态

一般散货船的试航状态为压载状态，即具有艏艉纵倾。根据ISO 2015的船舶状态要求，需注意以下事项：

1) 在驶离码头前，确认船体和螺旋桨表面的状态，保证其洁净，若表面有附着物或浮江生物，要及时进行水下清理。

2) 在测速前调整压载状态，保证船舶的实际排水量与水池试验排水量的误差在2%以内，同时保证艏吃水与船模试验相比差值不超过±0.1m。

2.3 测速要求

ISO 2015对功率点的选择、测速的时间和操舵角等都有具体的要求，需注意以下事项：

1) 在近海图中找出符合要求的航线，避开渔船作业区、灯塔等其他外界干扰，找出合适的迎浪和顶浪的航向角及距离足够的航线，在驾驶室雷达系统中标定，若没有其他意外情况，则按照该标定航线进行测速试验。

2) 当主机转速、功率和航速均稳定以后，实船即达到稳定状态。在该状态下连续进行测速试验，保证各航次的试验时间≥10min，同时完成数据记录。

3) 测速期间保证航向的直线稳定性。可通过操舵对航向进行微调，操舵幅值≤5°。

4) 要求至少有3个功率点，每个试验功率点的来回数量根据流的处理方法确定，分为平均法和迭代法。(1) 平均法。对首制船选择每个功率点2个来回，后续船每个功率点1个来回。

(2) 迭代法。对首制船在合同功率/EEDI功率附近2个来回，其他功率点1个来回。

2.4 试验程序

与ISO 2002相比，ISO 2015对数据记录也有详细的规定和要求。在ISO 2002规定的测量数据的基础上，当采用简化计算方法STAWAVE-1修正波浪时，需额外测量船首加速度，同时要注意浪向角（波浪与船首的夹角）的范围。

3 实船测速修正计算分析

根据某型8.2万dwt的3艘系列散货船ISO 2002与ISO 2015航速修正计算结果的比较及ISO 2015功率修正各环境因素对计算结果的影响，对ISO 2015进行全面的分析。该型散货船（包括首制船，共3艘）的船型基本参数见表1。

表1 某型8.2万dwt散货船船型基本参数 m

测速功率点分别为100%SMCR，90%SMCR和NCR（73%SMCR）。在1#，2#和3#测速试验中，真风风速[5]和水温见表2。

表2 测速试验的真风风速和水温

3.1 ISO 2015与ISO 2002航速修正计算结果的比较

通过对风、浪、水温、密度、流和浅水效应进行修正，得到理想状态（无风、无浪、无流）下的计算结果，系列船ISO 2015与ISO 2002航速修正计算结果见表3。在采用ISO 2002进行修正计算时，采取ITTC 2005年“Specialist Committee on Powering Performance and Prediction”中推荐方法修正波浪增阻。

表3 系列船ISO 2015与ISO 2002航速修正计算结果

将系列船ISO 2015与ISO 2002航速修正计算结果及航速指标绘制成折线图，得到航速修正计算结果比较（见图2）。

由图2可知，ISO 2015和ISO 2002航速修正结果均达到了水池船模试验的航速预报值，偏差量为-0.05～0.20kn，达到了设计要求和设计目标；而ISO 2015航速修正计算结果相比ISO 2002偏小，偏小值为0.04～0.13kn。在采用ISO 2002方法对流进行修正计算时，1#船3个往返流的平均修正值约为0.14kn，而2#船和3#船3个往返流的平均修正值约为0.04kn。ISO 2015对1个往返的速度取平均值，可将流的影响抵消。因此，尽管1#首制船的修正功率百分比相比2#船和3#船要小得多，但其航速修正结果比后面姊妹船要偏大0.10kn。

图2 ISO 2015与ISO 2002航速修正计算结果比较

3.2 ISO 2015各环境因素对功率修正结果的影响

在采用ISO 2015进行修正计算时，不同环境因素（包括温度、密度、排水量、风、波浪（包括浪和涌）及螺旋桨载荷）变化对功率修正结果的影响是不同的。航速修正主要是对浅水和流进行修正。这里主要对系列船的功率修正计算结果进行说明。

将1#船、2#船和3#船的功率修正值除以最大服务输出功率PSMCR，得到无因次化的功率修正百分比见表4～表6，为简化表达，表中的功率修正百分比均取绝对值。

表4 1#船修正功率百分比 %

表5 2#船修正功率百分比 %

表6 3#船修正功率百分比 %

基于系列船1#船、2#船和3#船实船测速的功率修正计算结果，对各影响因素进行分析。由表4～表6可知：功率修正量主要来自于波浪修正、温度修正和风的修正，共占总修正量的95%以上，而密度、排水量和载荷变化修正量较小，不超过5%；波浪修正约占总修正量的80%～90%，温度修正量约为总修正量的10%～15%，风的修正量约为总修正量的5%。

由以上结论可知，对于该系列3艘散货船，在测速时的所有环境因素中，波浪、温度和风是影响修正计算结果的主要环境因素。当然，上述结论是对于真风风速较小、温度与15℃相比偏离较大的环境条件而言的。对于其他特定船型，有关各环境因素对修正计算结果的影响及各因素所占的比重大小，需根据实船测速时的环境条件具体分析。因此，对于测速时各环境参数的测量，包括波高（浪高和涌高）、波向角（浪向角和涌向角）的测量，风速、风向及海水温度和密度的测量，都要客观、精确。

4 结 语

ISO 2015已于2015年9月1日强制执行。在实船测速中，正确使用ISO 2015的航速/功率修正计算方法，得到各相关方均较为关心的合同航速值，对顺利交船而言非常重要。当然，ISO 2015还有需要完善的地方，比如波浪的单程修正及其计算方法的合理性、航向规定的合理性等。

[1] ISO. Ships and marine technology—Guidelines for the assessment of speed and power performance by analysis of speed trial data: ISO 15016—2002[S]. 2002.

[2] ISO. Ships and marine technology—Guidelines for the assessment of speed and power performance by analysis of speed trial data: MEPC68/INF.14[S]. 2015.

[3] ITTC. Speed and power trials, analysis of speed/power trial data: ITTC 7.5-04-01-01.2[S]. 2014.

[4] ITTC. Testing and extrapolation methods loads and responses, sea keeping predicting of power increase in irregular waves from model experiments in regular waves: ITTC 7.5-02-07-02.3[S]. 2014.

[5] 中国船舶工业集团公司，中国船舶重工集团公司，中国造船工程学会. 船舶设计实用手册(总体分册)[M]. 3版. 北京：国防工业出版社，2013.

Analysis of ISO 15016-2015 and its Effect on the Speed-test in Sea Trial

YU Xin，CHEN Sheng-lan，CAI Yue-sheng

（Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China）

This paper introduces the background, the basic contents and the calculation method of ISO 15016-2015 and gives some advices to the speed test of the sea trial. The influence of different environmental factors on the speed correction calculation is analyzed based on result of the sea trial speed tests and the speed correction calculations of three 82000dwt bulk carriers. The conclusion shows that wave, temperature and wind are the main environmental factors influencing the results of speed/power analysis of the three ships under specific environmental conditions.

ISO 15016-2015; 82000dwt series bulk carriers; speed-test of sea trial; environmental factor

U661.78

A

2095-4069 (2017) 05-0082-05

10.14056/j.cnki.naoe.2017.05.016

2016-07-21

余欣，男，工程师，1989年生。2014年毕业于大连理工大学船舶与海洋工程专业，现从事船舶总体开发设计工作。