为了这个新船的缆机拉力试验，大管操碎了心---超详细讲解测试过程！

【原】为了这个新船的缆机拉力试验，大管操碎了心---超详细讲解测试过程！

船舶讲武堂 2022-11-05 发布于上海

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前言

最近笔者发现，缆车刹车实验检查趋于严格了。说实话如果仅仅是做个刹车实验倒也没什么难度。不过笔者却没有这么幸运。由于我们是新船，还没有做过刹车实验，所以船上还没有测试实验的工具和相关实验的数据供参考，因此笔者经历的这些从零到一解决刹车实验的过程值得跟大家聊一聊。

一、测试工具来了

经过漫长的等待，如上图所示，测试工具供船了。不过看着这套没有说明书的测试工具，再看看自己船上的缆车，不由得让自己懵逼。首先我不得不说，测试刹车实验对于我来说也是第一次。没有说明书的情况下这个东西该怎么安装测试还真是难住了笔者。因为据了解，刹车测试一般是通过缆车法兰的测试孔来安装测试工具的，可我们船的缆车法兰上没有这个孔！脑子一片凌乱，是不是现在的设备升级了，不用像之前那样测试？各种疑问凝上心头。无奈，询问厂家要图纸。

二、姗姗来迟的测试工具通用图纸

又是一段漫长的等待得到了一份通用图纸。换句话说，该图纸与我们船缆车设备的各项数据不同，需要换算。

通过研究上图，我得到了一个好消息和一个坏消息:

1、好消息是：图示的测试工具的尺寸与我们供船的尺寸是一致的，AB=BC=1000mm，根据该项工作的测试要求，45°＜∠ABC＜90°。首先我们测算了图示所示的∠ABC大小，过程如下：

1.1第一步将上图红色箭头圈出来的三角形拿出来进行分析，得到如下图所示的三角形，在该等腰三角形B点做角平分线得到D点,进而可得：AB=BC=1000mm，AD=1/2AC=542.5mm。所以我们根据勾股定理计算∠ABD即可，将已知数据带入得到如下公式：

Remark：缆车刹车实验测试要求如下：

a+b的角度应该位于45到90度之间，并且角度a和b之间应该是相等的；

以下为不正确的安装图示：

2、不好的消息是：图示的缆车滚筒法兰尺寸跟我们船的不一样，图示的法兰直径为：Φ1800mm，而我们船的滚筒法兰直径为：Φ1580mm。并且我们是需要在缆车法兰上面打孔之后才能进行测试。图示在缆车法兰上的打孔点圆心A和C的打孔直径为Φ50mm，圆心A和C到滚筒法兰的边缘距离为75mm（900-825），说实话这时我们陷入了僵局。想抄作业，可这个作业有点不好抄啊！不过到后来我们还是商议决定拿图示工具提供的角度，滚筒法兰打孔点A和C一样的距离画出我们船自己的图纸。在画出图纸之后再研究该方案是否可行。或者说，我们的打孔点圆心A和C到滚筒法兰的边缘距离也采用75mm。不过为了计算方便，把图示提供的三角形∠ABC换成了66°。这样经过计算得到的三角形底边AC=1089mm，如下图所示。

三、软件靠背书，天下走无忧

如果就是这样打算用手直接在图纸上画出来的话，对于非专业画图选手的我来说难度可想而知，毕竟还需要经过大量的计算。幸好笔者之前在网络上发现了一款上手非常简单的画图软件：GeoGebra，免安装可直接使用（该软件会在今年年刊中赠送给大家），上图画的三角形就是通过该软件画出来的，最大的特点是可见即可得。比如刚才需要画一个角度为66°，边长为1000mm的等腰三角形，当你画完该三角形，通过软件的测量功能就能测出现在底边长AC的长度为1089mm，能省去很多的计算。根据这个软件，结合自己船实际尺寸画出了一个1/100比例的图纸，如下图所示，图示数据就是实际所需要的数据，非常方便。鉴于篇幅，在这里就不详细说明该图形是怎么样画出来的了。如果大家感兴趣，再单独写写，也算是对该软件做一个简单的使用说明。迈过第一道坎，我们拿到了属于自己的图纸，经过测算，符合理论要求。

四、向实际出发，我们出现了眼高手低

到现在，我们要解决的下一个问题是如何将图纸上的打孔圆心D（注：下文提到的所有字母都是参考笔者画的图纸来说的）和B位置在实际缆车法兰上准确无误的找到，并在法兰上画出需要打孔的圆。观察图纸，假如我在法兰上任意点L向下做一个垂线LM。通过图纸标出的DL长度处做一个标记D，然后在LB距离位置再做一个标记B，这样就能找出我们需要的D、B两个圆心点了，找到圆心，通过圆规将圆画出，这样就能确定测试孔的实际位置。这个就是我设计的第一个找法兰圆心的“专用工具”。

首先截取一段长度略长于LM的扁铁，然后在扁铁上面钻孔，做一个铅垂线，在扁铁上标注出LDBM四个点的相对位置。这样我的第一个版本的找圆心的专用工具做好了。

这个专用工具的原理简单，在垂直方向上，找到法兰的边缘L和M就可以确定圆心位置D和B，这样理论上说的通，到实际使用的时候才发现，在船上使用铅垂线来确定垂直是一件多么难的事情。所以，这个方案失败了！

五、没有我们解决不了的----专用工具诞生了

没有解决实际问题的我走到集控室再次关注起图纸，发现在缆车法兰上正好有由LJM三个点组成的一个三角形，如果我能找到这三个点，圆心的位置不就是三角形底部上的相对位置嘛！所以紧接着把刚才做的第一版的专用工具，在扁铁的中间位置垂直焊一段同样的扁铁用来模拟J这个位置。一个T型的专用工具不就诞生了。在实际使用中，只要将T型工具对应的LJM三个点对应缆车法兰的边缘即可，LM边上的DM就是圆心位置，非常方便。实际工具如下图所示：

我们做出的需要打孔的圆是这样的

六、开始余音绕梁的计算工作

完成上面这些工作，接下来就到了计算的时刻。

上图是姗姗来迟盼来的通用图纸计算的一部分，为了方便观看，在此截取了下来。通过该公式不难发现，原理就是杠杆原理：

Po：为需要测试的刹车力（当前设备的刹车能力），当你真的认真去查阅相关数据的时候，会发现能找到两组数据BHC和MBL，接下来咱们分别说一说各自代表的意义！

当查阅缆车设备说明书或者提供的该设备刹车证书时，会发现这个概念：Brake Holding Capacity，缆车刹车能力，简称：（BHC），比如笔者船是350KN.该数据代表的是设备本身在设计时能提供给的刹车能力，在实际测试时有用吗？没有用，因为实际使用的不是这个数据；而是另外一个：Ship Design Rope Minimum Breaking Force(Load):船舶设计最小缆绳爆破力，简称MBL。在船舶设计之初，该船舶需要配备多大的缆绳拉力就已确定，而缆绳被拉断的最小的力就是MBL。实际测试缆车刹车力的大小，就是根据这个数据的百分比而确定。比如说80％MBL（Brake Holding）和60％MBL（Brake Rendering）。这么做的原因就是为了考虑安全，当缆绳受到突如其来的外力而达到MBL将要被拉断时。为了安全起见，刹车应该是刹不住才对。所以按照惯例，测试要求往往采用的是60％MBL，也叫Brake Render.所以这项测试工作也叫做：Mooring Winch Brake Render Test。

注：船舶的MBL数据是根据厂商提供的设备号（Equipment No.）查询获得的，如果不知道该船的设备号，是需要向厂家咨询。笔者船是：480KN。

Dl：为滚筒的半径+缆绳的半径之和，也就是模拟缆绳受力时的杠杆长度，我们船的滚筒直径为450mm，缆绳70mm，所以该数据为260mm；

L：为滚筒中心到千斤顶中心的距离，也就是测试工具的杠杆长度，查看笔者画的图纸可得该数据为1302mm；

Fj：千斤顶需要的液压力，该压力是需要计算出来的在此我们暂且称之为F；

P：为测试时液压千斤顶所受的压力，根据公式P=FS来算出来（注：S为千斤顶的受力面积，该面积能自己通过测量千斤顶的头部直径计算出来吗？不能，该数据也是需要跟厂商询问获得）；

比如下图是笔者船使用的千斤顶相关参数：

在计算之初会发现，图纸给的单位是Ton，我们查阅的数据给的是KN，则换算方式是：F=MG（G为重力加速度，我们取9.8），

这样Po=60％MBL/G=480*0.6/9.8=29.387(Ton);

则Fj= ( Po X Dl ) / L= (29.387*260)/1302=5.87(Ton)

可是这个数据在实际上还是没办法用，需要换算成压力才行，换算的方法有两种，其一就是通过设备厂商给换算表来换算，比如笔者拿到的这份（通用工具提供的这份资料的左下角），具体如下图：

5.87Ton通过查表换算可得为114.5bar;或者也可以通过查阅千斤顶的有效面积（如上图）50.24cm2，P=FS，经计算也是114.5bar。

到此所有的理论工作全部完成，最后欣赏一下我们船做测试时的照片：