空船重量测量和-或倾斜试验-F

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空船重量测量和/或倾斜试验

一、空船重量测量与倾斜试验的依据以及参考资料

1．09SOLAS公约第II-1章第5条；

2．09钢规第1篇第4章第2节

3．船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指南（1996）

4．IACS 第31号建议案 倾斜试验统一程序

二、空船重量测量与倾斜试验的区别

根据09SOLAS公约第II-1章第5条的相关规定：

1）每艘客船，不论其大小，以及船长（L）24 m及以上的每艘货船，应在完工时作倾斜试验，并确定其稳性要素。

2）根据SOLAS公约要求，理论上每艘满足公约要求的船舶在建造完成后均应进行倾斜试验。如果货船具有其系列船（或姐妹船）倾斜试验所得的基本稳性数据，以确保获得免除船舶要求的可靠稳性资料，在征得船旗国主管机关同意后，后续船（或姐妹船）可不再进行倾斜试验，此时可仅做空船重量测定，以便确认空船重量以及空船重心的纵向位置。如果与首制船的数据相比较，空船排水量的偏差对船长160 m或以上船舶超过1%以及对船长50 m或以下船舶超过2%，对中间长度按线性内插法确定，或空船重心纵向位置的偏差超过0.5% Ls，则该船仍应做倾斜试验。

注：船长系指载重线公约第3条定义的长度；

Ls为1974SOLAS II-1/2.1定义的长度。

3）由此可见，倾斜试验是为了获得空船重量以及空船重心在垂直方向上位置

的实际数据，而空船重量测定是为了验证后续船是否可以免做倾斜试验所进行的一种验证性试验，当然试验的同时也可获得实际的空船重量，但不能获得空船重心在垂直方向上的实际位置。

4）是否可以免除后续船进行倾斜试验主要取决于船旗国的要求，具体免除要

求可参见验船师须知第三分册，第K节。对没有要求的船旗国，如要进行后续船倾斜试验免除应单独向船旗国申请，具体操作可参考总部有关部门的相关要求。

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三、空船重量测量与倾斜试验适用范围

1）每艘客船，不论其大小，以及船长（L）24 m及以上的每艘货船；

2）对于2009 年1 月1 日前安放龙骨或处于相似建造阶段的客船或船长24 米及以上货船，在进行空船测定时，试验参数与其姊妹船相比应不超过如下限制，否则必须对该船进行倾斜试验：

- 船舶的重心纵向位置偏差不超过船舶垂线间长度Lbp 的0.5%；

- 船舶的空船排水量偏差对于船长160 米及以上不超过1%，船长50 米及以下不超过2%，对于中间长度按照线性内插法确定。

3）对于2009 年1 月1 日及以后安放龙骨或处于相似建造阶段的客船或船长24 米及以上货船，在进行空船测定时，试验参数与其姊妹船相比应不超过如下限制，否则必须对该船进行倾斜试验：

- 船舶的重心纵向位置偏差不超过船舶分舱长度Ls 的0.5%。

- 船舶的空船排水量偏差对于船长160 米及以上不超过1%，船长50 米及以下不超过2%，对于中间长度按照线性内插法确定。

四、空船重量测量与倾斜试验目的与要求

1) 倾斜试验的目的在于确定空船的实际排水量及其重心的实际位置；

2) 空船系指处于可正常航行的船舶，但没有装载船用消耗备品、物料、货物、船员和行李，且除机械和管系液体(如处于工作状态的润滑油和液体油)外，没有任何其他液体；

3) 倾斜试验应按船旗国主管机关的要求进行，如为本船级社的船舶可参考《船舶倾斜试验与静水横摇试验实施指南》规定的要求进行，并将所有试 验测量数据与最终得出的空船排水量及其重心位置按本指南规定的格式编制成倾斜试验报告，并提交船级社批准。

4）空船重量测量的目的在于确定所建造船舶完工后的空船重量以及空船重心纵向位置，以便与其姐妹船的相关数据相比较，如果空船重量的偏差对船长160 m或以上船舶不超过1%以及对船长50 m或以下船舶不超过2%，对中间长度按线性内插法确定，或空船重心纵向位置的偏差不超过0.5% Ls，在获得主管机关可允许后，该船可免做倾斜试验。由此可见，空船重量测量是对姐妹船是否需要进一步进行倾斜试验的一种验证方法。

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五、空船重量测量与倾斜试验原理

1) 倾斜试验是通过移动船上的某些已知的量重，使船舶产生一个较小的横倾角，按照船舶静力学的基本原理，由测量数据算出空船的排水量及其重心位置。

2) 试验状态下船舶的重心位置由下式决定：

GM = W Y / Δ tg θ

XG = XB + (ZG - ZB) tgψ

ZG = KM – GM cosψ

式中：GM——试验状态下船舶的初稳性高度,m；

W——试验中移动的重量,t；

Y——重量横向移动的距离(向右舷移动为正),m；

△——试验状态下船舶的排水量,t；

θ——试验测得的横倾角(右倾为正)，。；

XG——试验状态下船舶的重心纵向坐标(船中前为正)，m；

XB——试验状态下船舶的浮心纵向坐标(船中前为正)，m；

ZG——试验状态下船舶的重心垂向坐标,m；

ZB——试验状态下船舶的浮心垂向坐标,m；

ψ——试验状态下船舶的纵倾角(船尾倾为正)，。；

KM——试验状态下船舶的横稳心垂向坐标,m。

倾斜试验是根据船舶静力学的基本原理，利用在船上移动重量，这些重量应为可计算其重量、重心高度以及移动距离的重量，使船舶在受到一定的人为施加的外力时，产生一定的横倾角，当外力所产生的横倾力矩与船舶自身的回复力矩到达自然平衡时，通过挂锤或U管，我们就能获得一个横倾角，通过这个横倾角，利用上述公式（从上面的公式我们就可以知道除了“θ”值需要通过倾斜试验获得，其余均可以通过静态测量和静水力数据计算获得），我们就可以求得船舶倾斜试验时的初稳性高度，有了初稳性高度我们就能获得船舶倾斜试验时船舶的实际重心高度。如图1所示。另外，根据船舶静力学的基本原理，船舶只有在小角度横倾范围内，其稳心可近似地视作一固定点，此时的初稳性高度相对也是一个固定值。

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通过这些原理，我们基本上了解了为什么在做倾斜试验时需要反复强调试验时所使用的移动重量应为可计算的（即可计算出外加的横倾力矩），且能使船舶在试验状态下每舷产生的最大横倾角在2～4°范围内，横倾角度一般宜小不宜大，如受船型或条件限制，要达到2～4°有困难时，经验船师同意可适当放宽，但每舷最大横倾角一般应不小于1°（为了确保稳心值的稳定），但是，有些情况下，使用固体重物或水压载达到最小1度完全不切实际，则也可接受更小的倾角。与此同时，还要求船舶在倾斜试验时必须保证船舶能自由浮动与自由横倾，以获得自然状态下的力矩平衡，不应有其他无法计算的使船舶进一步横倾或限制横倾的外力存在，如风速的限制（避免产生风压力矩）、舷侧系泊缆绳的脱开或松弛（避免产生附加横倾力矩）等。

图1

注：WL为船舶正浮水线，W1L1为移动重量P从A点移动距离L至B点时船

舶所浮于的新的水线，θ为重量移动后，船舶以及摆锤所产生的横倾角

3）空船重量测量

按照船舶静力学的基本原理，由测量数据算出空船的排水量以及重心纵向位置即可。首先确认空船状态，在空船状态下确认船舶的艏艉中吃水，通过静水力数据计算出排水量（即空船重量）以及重心的纵向位置，根据空船重量测量时所记录的多余和不足重量逐步修正空船重量以及重心的纵向位置，直至获得实际的空船重量和空船重心纵向位置。由此可见，空船重量测定与倾斜试验相比可省去移动重量布置、挂锤线或U形管的布置，以及移动重量使船舶产生横摇的过程，其他与倾斜试验步骤一样

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要求，但应注意，在进行空船重量测定时，一般要求船舶尽量正浮，没有纵倾。

六、空船重量测量与倾斜试验试验前的准备工作

1．船舶吃水

船舶吃水标志勘划的确认，包括艏艉吃水标志的位置以及勘划的误差值，误差值应满足接受标准的要求，这种确认应在船舶下水前进行；

2．试验环境与系泊条件

2.1试验应在平静的、风力不大于蒲氏2级的天气条件下进行。如满足这些条件确有困难时，经验船师同意，也可在风力不大于蒲氏3级的天气条件下进行；

2.2 试验应尽量安排在船坞内进行，或安排在平静、不受外来干扰的围蔽

水域(浪级不超过2级)内进行。如受客观条件限制，经验船师同意也可在有潮流的水域内进行倾斜试验，但应尽量安排在平潮或接近平潮时进行，且船首应正对流向；

2.3 船舶四周及船底应留有充分的水空间，保证船舶在试验过程中能不受

潮汐及船舶纵倾的影响而处于自由浮动与自由横倾状态，不触及任何障碍物。试验开始前，应在尽可能多的必要位置测量水深，以有利地满足本要求，同时考虑潮汐差异，如适用；

2.4 船舶系泊缆绳应有足够的长度，并应系于中纵剖面内，当船舶首尾系

缆时，缆绳应尽量系于靠近水线面处。如仅在船首或船尾系缆，缆绳可系于甲板上的系缆桩或系索耳上，且应从船首、尾导缆孔中穿出。试验过程中读数时，系缆绳必须松弛，以保证船舶能自由浮动与自由横倾；

2.5 所有通行跳板、电缆、软管、缆绳（尤其是横向布置）等接岸物件应

拆除，以保证船舶能自由浮动与自由横倾。

2.6 船舶系泊如采用其他特殊布置，应根据上述原则验船师应予以特殊考虑，确保船舶处于自由漂浮和自由横倾状态；

2.7 试验不应在不能保证结果准确性的不利风浪和海流状况下进行，包括主航道附近，避免行驶船舶影响试验。

3． 试验移动重量

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3.1 试验所用移动重量应能使船舶在试验状态下每舷最大产生2～4°的

横倾角。如受船型或条件限制，要达到该要求有困难时，经验船师同意可适当放宽，但每舷最大横倾角一般应不小于1°。但是，有些情况下，使用固体重物或水压载达到最小1度完全不切实际，则可接受更小的倾角，只要符合有关挂锤线偏斜或U形管高度差异的要求，即：在最大试验横倾角时，挂锤线在测量标尺处向每侧偏移的距离不小于15cm或U形管内液位差不小于15cm。

3.2 试验移动重量一般应布置成移动力矩相近的6组(参见图2)。如受条件

限制，经验船师同意也可分为4组(参见图3)。如船型较特殊，经验船师同意，移动重量分组可另行考虑。移动重量（或重量组）尽可能对

称并靠舷侧边放置，且平行于船中纵线。移动重量（或重量组）放置

的位置应便于重量块（或重量组）的移动和力臂测量，并避免造成甲板过载。放置试验移动重量的位置应在船上划定。 移动重量的布置

应防止船舶不沿着船舶中纵线横摇的现象发生。

3.3 用于试验的移动重量块一般采用铸铁块、钢锭或水泥块等外形规则的重物，应在尽可能接近试验前进行秤重、标定，并经验船师认可。秤重仪器必须具有衡器法定检验部门的有效的检验合格证书。

3.4 只有在无条件或使用固体重量块使船舶倾斜不可行的情况下，经本社

同意可以使用压载水作为试验移动重量。对VLCC等大型船舶，为了使船舶获得一定的倾斜试验横倾角，需要采用较重的固体移动重量块，考虑到起重能力、固体重量块布置的限制以及局部固定重量块对船体结构的影响，一般可考虑采用压载水作为试验移动重量。如采用压载水作为试验移动重量，应预先向本社提交详细的压载水转换(移动)实施计划及有关资料，如压载水舱结构详图、压载水管系与阀门的详图及控制、压载水舱液位、液舱容积表、防止试验过程中发生纵倾变化的措施、压载水转换程序及考虑重心高度和自由液面变化的修正计算表格等。 移动压载水的移动程序如图4所示。

3.5 移动重量块应为紧密、不透水、且其形状应能准确确定重心的。如果移动重量块是有小重量块组合而成，则各小重量块之间应紧密组合，

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并予以固定，重量组合组（包括固定小重量块的框架或帮扎材料）的形状应为可准确确定重心。建议移动重量块（或重量组合组）的质量大体相等。如采用压载水作为试验移动重量，则尽量选用压载舱的形状相对规则，舱内结构相对简单的，且不影响船舶纵倾状态的对称压载水舱作为压载水移动舱。

图2 试验移动重量6组分布及移动次序

■—表示试验移动重量；□—表示试验移动重量的空白位置

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图3 试验移动重量4组分布及移动次序

■ —表示试验移动重量；□—表示试验移动重量的空白位置

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图4

试验时移动压载水的分布及移动次序

■ —表示试验移动压载水；□—表示试验移动压载水的空白位置

4．挂锤、U型管测量装置及其他测量装置

4.1 试验时应尽量采用挂锤或U型管测量装置。挂锤或U型管测量装置的

设置数量建议为3个，但至少为2个。如采用其他经本社认可的倾斜仪或其他测量装置时，至少同时采用1个挂锤。每个挂锤或U型管测量装置或倾斜仪或其他测量装置设置的位置应互相远离。

4.2 挂锤线应有足够的长度，一般不小于3m，如受条件限制，经验船师同

意可适当缩短，但不小于2.2m，并应保证在最大试验横倾角时，挂锤线在测量标尺处向每侧偏移的距离不小于15cm。挂锤位置应尽可能

设置在船纵中剖面处。不同测量点处的挂锤线应采用不同的长度，以免数据混淆。

4.3 挂锤线应采用金属丝或其他单丝材质线。应确保顶端固定处能自由转

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动。挂锤线应紧靠标尺，但不相碰。锤体应浸在液体槽中，以使挂锤

能较快地稳定下来(挂锤示意图见图5，测量标尺与液体槽应可靠固

定，在试验过程中不得有任何移动.

4.4 采用U形管测量装置应满足下列条件(U形管测量装置布置示意图参见图6)：

1) U形管右舷端应连有足够长度的玻璃管，玻璃管旁边应设置有标尺，左

舷端连接储水箱，水箱水平截面积应为玻璃管截面积的1000倍以上。应确保液位显示是在玻璃管内。

2) 装置两端应设置在甲板上同一横剖面内，并尽量靠近每侧船舷，使船舶在最大试验横倾角时，玻璃管内与水箱内的液位差应不小于15cm。在高温季节，应采取措施避免U形管在阳光下直射或太靠近热源区域，以防U形管内的水蒸发。

3) 应全部采用透明管以便于测量和检查水内的气泡。试验前，U形管内的水应进行反复充放，确保试验时U形管内水无气泡存在。应避免U形管打结、扭曲变形以及其他影响水在管内畅通的现象发生。在U形管内的水位应确保船舶处于最大横倾时不会溢出。

4) 水箱与玻璃管及标尺应可靠固定，在试验过程中不应有任何移动，且应防止U形管受到外力而影响其测量精度。

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图5

挂锤示意图

图6

U型管测量装置示意图

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5．液舱及自由液面

5.1 所有舱柜应尽量减少自由液面的存在。除少量允许存在自由液面的非

满载液体舱柜外，其余所有的液体舱柜应抽空或灌满。对允许存在自由液面的液体舱柜应进行自由液面修正。

5.2 满载液体舱的满实率应为100％，在最终测深前应通过横摇或多次灌

水的方法消除气囊，测深管液位应高于舱顶最高部分，并保持足够的高度，以使在试验过程中的任何纵倾与横倾下都不存在空档与气囊。

5.3 空的液体舱柜应无残存积液。对无法清除或很难完全清除的V形液体

舱柜或空舱允许残存少量液体。应对逐个液体舱测量液面高度。如测深管安装位置不在舱的最低端，则应打开人孔盖，实际检查及测量剩余液面高度。

5.4 非满载液体舱柜内不得装载粘性较大的液体。应尽量安排形状比较规

则的中心舱或左右对称的边舱组作为非满载液体舱，以精确地计算其对初稳性高度的修正值。 油舱和压载舱内的油泥、油渣和泥浆应尽量予以清除。

5.5 液体舱之间所有可连通的阀门或横贯装置应关闭，关闭的阀门应予以

锁定。

5.6 所有与推进有关的机械、锅炉、管路及系统内的液体，应使其处于工

作状态，并关闭所有有关的阀门及通海阀等，以防液体的流动与流失。

5.7 所有舱底水和其他外来固定液体必须清除。

6．试验时船舶的状态

6.1 船舶必须在建造或改装完成或接近完成时，处于或接近设计规定的空

船状态下进行试验。凡属正常航行时应备有的各种设备、仪器及备件等，均应按图纸设计规定位置安放妥当；其他不应配备的一切物件及废料(除试验需用之外)都应清除。

6.2 如受条件限制，船舶难以达到空船状态，可允许有少量多余物件或不足物件，但多余或不足的重量均不应超过空船排水量的1％(根据IACS 31号建议案，不足重量的总值应不超过2％，而多余重量，不包括液体

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压载，应不超过空船排水量的4％)。多余物件中，试验所需的设备、人员及必要的压载不受这个数值的限制。不足物件中，能提供其准确的重量与重心位置的物件经验船师同意也不受这个数值的限制。

6.3 所有多余或不足物件及需重新定位的物件应编制详细表格，记明物件名称、重量及重心位置。

6.4 船上可能产生摇摆或移动的装置、设备及物件等，均应加以固定。如

起重设备的吊钩等。如有不止一个海上积载位置，应记录试验中使用的实际积载位置。

6.5 甲板上以及其他任何处所内积存的冰(包括水下船体结冰)、雪、海水及

其他液体均应清除。残余货物、工具、废物、脚手架等应清除。

6.6 船舶在试验时应尽可能减少初始纵倾(允许采用压载水调整)。在计算静水力参数时，应按实际纵倾状态进行计算。除非初始纵倾小于垂线间长的1％，且船体首、尾型线随吃水变化较小时才可使用平浮时的静水力数据，但浮心纵向位置仍需进行修正。对于有原始设计纵倾的船舶，上述纵倾应以原始设计水线为计量基础。

6.7 船舶在试验时的初始横倾角不应超过0.5°。

6.8 在试验控制中心、测量位置及重量起重移动位置之间，应备有有效的通信联络工具。

6.9 试验时所有船上设备不应处于运作状态，包括发电机组。

7．试验所需图纸

试验主持人、验船师及有关计算人员应备有下列图纸：

(1) 型线图；

(2) 总布置图；

(3) 静水力曲线图；

(4) 邦戎曲线图；

(5) 舱容图；

(6) 液舱测深表；

(7) 基本结构图；

(8) 压载布置图；

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(9) 吃水标志图。

七、倾斜试验步骤

1．全船检查

1.1 试验之前，应由试验主持人会同验船师及参加试验的各方代表共同对船

舶作全面检查，并确认试验移动重量、试验仪器、液舱及船舶状态均已符合试验要求，并已准备就绪。

1.2 测量与记录风向、风速、流向、流速及周围水域情况，并确认已符合倾

斜试验所要求的环境及系泊条件。

1.3 登船试验人员应位于规定的位置，并在多余物件表中记录他们的重量及重心位置。其他人员均应离船。

2．测量船舶吃水和水的重量密度

2.1 除在船坞内进行试验外，应乘坐小艇，使用玻璃管测量装置准确测量与记录船舶首部、中部及尾部两舷的吃水，避免使用远距离目视的方法来读取首部、中部及尾部两舷的吃水。测量吃水时的船舶状态，应与试验初始状态完全相同。

2.2 应在适当深度的船舶吃水处，沿船长范围内多点采样或直接测量试验水域的水温及水的重量密度，并取平均值，经验船师同意，可减少测量点。

2.3 注意压载水舱内压载水密度的测量，尤其是在试验受海潮影响较大的水域。

3．试验用移动重量块的布置及其重量的确认

试验前应对移动重量块的重量和重心予以确认，重量应经标定合格的称重仪等称重设备予以确认，重量块的重心位置应根据重量块的几何形状予以确认。重量块的布置位置应在试验前予以划定，包括放置的肋位，根据所划的重量块存放位置确认所需移动重量块的移动距离。

4．倾斜试验

4.1 按试验主持人的信号与口令统一进行松缆、移动重量及测量、记录。试

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验开始时，应先将1组移动重量在原位提起再放下，使船舶产生横摇后作初始位置测量。其余各次测量都应在相应的每次重量移动后进行。每次测量，除记录移动重量及移动力臂(初始位置测量时省略)外，尚应记录往复5次挂锤线偏移位置的测量读数。

4.2 倾斜试验移动重量的顺序如图2(参见图7)与图3所示。

4.3 初次提放移动重量后及其余每次移动重量后，在测量之前应由验船师检查并确认：

1) 船舶摇摆趋于稳定，且船舶处于自由浮动与自由横倾状态：

2) 挂锤线应贴近标尺，但不与之相碰；

3) 船上试验人员位于规定的位置。对起重工等辅助工作人员在正式读数前，应位于船的纵中线上。

图7倾斜试验移动重量顺序图

4.4 应在试验过程中按相关要求分别求出测量数据 a／λ(或b／s)的平均值

（具体计算方式可参考本社倾斜试验实施指南附录表8、表9和表13），绘于图8图中。以倾侧力矩为横坐标，测量数据a／λ(或b／s)的平均值为纵坐标作1根直线。该直线不必通过原点或某个特定点(参见图12)。

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图8

4.5 如果初次零位与其他7次重量移动之后的测量数据按 3.6要求已在1条

直线上，则第8次重量移动及其后面的测量可省略。

4.6 为了保证试验结果的可靠性，应在试验过程中进行误差检查。如某些测

量数据偏离3.4所述直线超过横倾力矩测量数据的4％时(参见图9)，应分析原因，并判断是否需要部分或全部重作试验。图10至图13中给出了判断几种外力矩影响试验结果的例子，并推荐了几种解决问题的方法。

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图9

图10

舱内剩水过多，引起自由液面太大，产生如图10所示情况，其解决方法为

复查所有液舱及空舱，必要时将水排出；重做所有试验，复核吃水读数。

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图11

船舶触底或被系缆阻碍，产生如图11所示情况，其解决方法为测量水深，检查缆绳，重做第2、3两点试验

图12

试验时，左侧吹起定常风或初始装载不对称，或初始位置不在标尺零位，产生如图12所示情况。结果可用

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图13

试验时，左侧起陈风，产生如图13所示情况。其解决方法为重做第1、5两点试验

八、空船重量测定

空船重量测定与倾斜试验相比可省去移动重量布置、挂锤线或U形管的布置，以及移动重量使船舶产生横摇的过程，其他与倾斜试验要求一样，即应满足：

A) 六、空船重量测量与倾斜试验试验前的准备工作中涉及的1. 船舶吃

水、2. 试验环境与系泊条件、5. 液舱及自由液面、6. 试验时船舶状态 、7. 试验所需图纸；

B) 七、倾斜试验步骤中涉及的1. 全船检查、2. 测量船舶吃水和水的重

量密度。

但应注意

1．在进行空船重量测定时，一般要求船舶尽量正浮，没有纵倾；

2．第六.5条液舱及自由液面，在进行空船重量测定时控制半舱压载的要求没有倾斜试验那么高，为了使船舶处于正浮状态，没有纵倾，可以允许适当数量的压载舱存在半舱压载水；

3．第六.6条试验时船舶状态，在进行空船重量测定时对船上产生摇摆或移

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