GB∕T 40523.3-2021 船舶与海上技术 船体和螺旋桨性能变化测量 第3部分:替代方法.pdf
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1、ICS 47.020.99 CCS U 40 中华人民共和国国家标准GB/T 40523.3-2021 /ISO 19030-3: 20 16 船舶与海上技术船体和螺旋桨性能变化测量第3部分:替代方法Ships and marine technology-Measurement of changes in hull and propeller performance-Part 3: Alternative methods 2021-08-20发布(ISO 19030-3: 20 16, IDT) 国家市场监督管理总局华+国家标准化管理委员会保叩2022-03-01实施G/T 40523.3-2
2、021/ISO 19030-3: 20 16 目次皿凹111112444555777788891u自b信回阳送中u1 hv-h口序uu悍叶中u1 量u泪协-Z及钉数前参占时ECLtf 法d评能方l度性代代数定计替替.-参确估法的和法卜义.臼要不并方数量方uuuh定算饰主的标件代参测代uu的计浦或值指文.替量数替集储备算标标也合能能用义的.测参的.采存准计.指指.组性性引定数则要要序则据据据标则能能标则准均算性和参总主次程总数数数指总性性指总标平计我围范语量量能,能d范规术测12.3则1234生123生1234、王士一口士一口44455556667777前引1234567参I G/T 40523
3、.3-2021/ISO 19030-3: 20 16 目。吕本文件按照GB/T1. 1-2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件是GB/T40523船舶与海上技术船体和螺旋桨性能变化测量的第3部分。GB/T40523 已经发布了以下部分:一一第1部分:总则;一一第2部分:默认方法;第3部分:替代方法。本文件使用翻译法等同采用ISO19030-3 : 2016船舶与海上技术船体和螺旋桨性能变化测量第3部分:替代方法。与本文件中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:GB/ T 6072.1-2008往复式内燃机性能第1部分:功率、燃料消耗和机油消耗
4、的标定及试验方法通用发动机的附加要求CISO3046-1: 2002, IDT) 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国船用机械标准化技术委员会CSAC/TC137)提出并归口。本文件起草单位:中国船舶工业综合技术经济研究院、杭州前进齿轮箱集团股份有限公司、友联船厂(蛇口)有限公司、上海外高桥造船有限公司、上海交通大学。本文件主要起草人:祁超、王卉隽、周炳国、胡方凡、任新民、赵立玉、高爱华、黄咏文、谷孝利、黄超。田G/T 40523.3-2021/ISO 19030-3: 20 16 引船体和螺旋桨性能指船舶水下船体和螺旋桨的状态与船舶以一定速度
5、在水中移动所需动力之间的关系。测量船舶特定船体和螺旋桨性能随时间的变化,可以表明船体和螺旋桨的维护、修理和改装活动对船舶整体能效的影响。本文件的目的是规定测量船舶特定船体和螺旋桨性能变化的实用方法,并为船体和螺旋桨的维护、修理和改装活动定义一套相关的性能指标。这些方法并不适用于比较不同类型不同尺寸船舶(包括姐妹船)的性能,也不适用于监管架构。N 本文件包括三个部分。GB/ T 40523.1概述了如何测量船体和螺旋桨性能变化的一般原则,并规定了用于船体和螺旋桨的维护、修理和改装活动的性能指标。GB/ T 40523.2规定了测量船体和螺旋桨性能变化以及计算一组基本性能指标的默认方法,同时对各性
6、能指标的预期精度进行指导。一-GB/T40523.3规定了默认方法的替代方法。其中一些方法会降低整体精度,但提高了标准的适用性。有些方法可能产生相同或更高的整体精度,但包括尚未广泛应用于商业航运的要素。本文件中概述的一般原则和定义的方法是基于通用的和国际公认的测量设备、信息、程序和方法。1 范围G/T 40523.3-2021/ISO 19030-3: 20 16 船舶与海上技术船体和螺旋桨性能变化测量第3部分:替代方法本文件规定了默认方法的替代方法。其中一些方法会降低整体精度,但提高了标准的适用性。有些方法可能产生相同或更高的整体精度,但包括尚未广泛应用于商业航运的要素。本文件概述的一般原则
7、和定义的性能指标适用于采用固定螺距螺旋桨的所有船舶类型,目的是比较同一艘船舶船体和螺旋桨性能随时间推移而发生的变化。本文件第4章规定了测量参数(主要参数和次要参数)的替代方法,第5章规定了替代的测量程序(包括替代的参考期和评估期),第6章规定了性能指标的计算,第7章规定了性能指标精度的评估,与GB/ T 40523.2-2021结构类似,以便于这两个标准之间的交叉引用。注:是否支持其他的配置(如可变螺距螺旋桨),将根据需要在今后标准中修订。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件
8、,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/ T 40523.1- 2021 船舶与海上技术船体和螺旋桨性能变化测量第1部分:总则CISO19030-1: 2016, IDT) GB/ T 40523.2- 2021 船舶与海上技术船体和螺旋桨性能变化测量第2部分:默认方法CISO 19030-2 : 2016, IDT) ISO 3046-1 往复式内燃机性能第1部分:功率、燃料消耗量和滑油消耗量和试验方法说明通用内燃机的附加要求(Reciprocatinginternal combustion engines-Performance-Part 1: Declarations of
9、power, fuel and lubricating oil consumptions, and test methods-Additional require-ments for engines for general use) 3 术语和定义GB/ T 40523.1-2021和GB/T40523.2-2021界定的术语和定义适用于本文件。4 测量参数的替代方法4.1 总则GB/ T 40523.2-2021规定了主要和次要参数测量的默认方法,本文件规定了替代方法。无论使用默认方法或是替代方法,所使用的任何仪器、自动化设备和传感器均应按GB/T40523.2-2021中4.3的要求进行安
10、装、维护和校准。G/T 40523.3-2021/ISO 19030-3: 20 16 4.2 主要测量参数的替代4.2.1 总体要求GB/ T 40523.1-2021的4.1规定了船体和螺旋桨性能测量的两个主要参数,分别是对水航速和螺旋桨收到功率。GB/T40523.2-2021中第4章规定了测量这两个参数的传感器的最低要求。如果无法测量主要参数或无法满足传感器的最低要求,可以用近似测量参数替代。与默认方法相比,会导致精度降低。表1汇总了有关替代参数。4.2和4.3描述的替代和估计对精度的影响。速度数据应以米每秒Cm/s)计算,或从节转换为米每秒,转换系数为1knot= 0.514 4 m
11、/s。表1主要测量参数的传感器替代方法参数替代测量方法单位对水航速对地航速CSOG)GPS/北斗导航系统计算m/ s 估算收到功率的替代方法(不同于GB/T405 23.2二2021GB/ T 40523.2-2021的附录B收到功率kW 的附录B和附录。和附录C的替代4.2.2 对水航速的替代测量(对地航速测量)4.2.2.1 一般要求通过测量对地航速,可以近似获得船舶对水航速。对地航速测量通常可以直接从GPS或北斗导航系统获得,也可以根据GPS或北斗导航系统提供的信息按公式(1)进行计算。由于水流的影响,使用对地航速作为替代会引人不确定度。这种不确定度将影响所有船舶,但在不同程度上取决于航
12、行区域和船舶遇到水流速度与船舶对水航速相似的程度(例如,水流速度大于船舶对水航速的10%)。GB/ T 40523.2-2021的附录A估计了使用此替代方法相关的不确定度的影响。式中:Vd 速度损失百分比;Vd=主立-二二X100%Ve Vm一一测量的对水航速,单位为米每秒(m/s); Ve一一预计的对水航速,单位为米每秒(m/s)。. ( 1 ) 当对地航速用于替代时,对地航速直接代替了GB/T40523.2-2021中5.4.7.2公式(1)和公式(3)中规定的对水航速(Vm)(单位为m/s)。4.2.2.2 平均对地航速计算程序船舶对地航速是衡量船体和螺旋桨性能变化的一个重要指标。这些数
13、据宜尽可能地真实和精确。当没有船舶对地航速自动记录系统时,需要另一种测量、计算和记录船舶对地航速的方法。当需要人工记录时,宜尽可能保持测量之间的问隔。在计算 每一段时间的航行距离时,应考虑如何测量航行距离,所使用的方法应记录清楚。为确保性能值的最小不确定度,在用于确定速度的时间内,速度和吃水应保持大致恒定。应形成一个明确的计算程序,以确保测量和计算的一致性。2 G/T 40523.3-2021/ISO 19030-3: 20 16 4.2.3 替代收到功率CG/T 40523.2-2021中附录B和附录C估算收到功率的替代方法)4.2.3.1 一般要求GB/ T 40523.2-2021附录B
14、是估算收到功率的默认方法之一,规定了使用质量或体积流量计从燃油消耗数据估算收到功率的方法。替代方法考虑了质量或体积流量计数据不可用的情况。替代方法假定采用传统的两冲程主机直连螺旋桨(无齿轮箱)、无轴带发电机(动力输出)的推进系统。燃油消耗应针对主机,不应包括辅机、锅炉或回路的燃油消耗。每个样品周期内的平均收到功率FB采用公式C2)计算,与 GB/T40523.2-2021中公式CC.1)相同:FB= f(MFC X三)式中:MFOC 主机耗油量,单位为千克每小时Ckg/h);LCV一一燃油的低热值,单位为兆焦耳每千克CMJ/kg); f 一-SFOC参考曲线。 C 2 ) 除了传感器固有的不确
15、定度外,使用这种替代方法会带来相当大的额外不确定度。这主要是由于燃油质量变化的影响,燃油质量测量的精度(详见下面的章节),以及SFOC随时间的变化对发动机的影响,这些都很难控制。与使用此替代方法相关的不确定度影响见GB/T40523.1-2021的附录A。4.2.3.2 获取燃油消耗质量CMFOC)并估算其不确定度当自动化系统不能自动测量燃油消耗时,可以考虑其他替代方法,其选择取决于船上安装的可用设备。当需要人工记录时,不论是油箱物理测深或采取人工读数,测量的时间间隔应尽可能保持一致,频率不低于每天一次,计算平均参数时考虑时区变化的影响。用于测量的任何仪表均应妥善维护,定期检测和校准保证其精度
16、。人工测深时,应考虑船舶纵倾和横倾。应采用一致的规范化流程对油箱进行准确的物理测深。对于容积式流量计和测深仪,应遵循GB/T40523.2-2021中附录C的规定进行温度和密度修正。测量燃油消耗所采用的油箱测深和流量计方法,有关的不确定度来源包括:船舶运动、纵倾和/或横倾引起的测量误差,人工记录或总燃油消耗计算错误、不同油箱物理测深时间的误差,燃油消耗测量的浪费(污泥)、油箱尺寸的不确定度,温度和密度的测量和修正计算的误差;一一流量计测量不确定度,温度、密度测量和修正计算的误差;由燃油流人和流出量的差异计算燃油消耗量而产生的误差。4.2.3.3 估算SFOC如果可行,SFOC曲线应基于特定发动
17、机的实际工厂试验,涵盖所有相关的发动机收到功率范围,并根据ISO3046-1对环境因素进行修正,正常燃油为42700 kJ /kg。如果所涉及的特定发动机的实际工厂试验无法覆盖所有相关的发动机收到功率范围,则应从发动机制造商处获得给定的发动机类型的SFOC特性。3 G/T 40523.3-2021/ISO 19030-3: 20 16 4.3 次要参数测量和替代方法4.3.1 总体要求为了使参考条件具有可比性并用于滤波和归一化程序,环境参数和船舶的运行参数均应测量。为此,GB/T40523.2-2021的4.3定义了每个次要参数测量和传感器的最低要求。如果无法测量这些参数或传感器无法满足最低要
18、求,可以使用替代方法比较参考条件并用于滤波和归一化程序,见表2。在某些情况下,可以不使用替代方法,则需要修改参考条件标准CGB/T40523.2-2021中6.3.2定义)或修改分析程序;任何此类修改均应完整、透明地记录并证明其合理。表2传感器替代的归一化程序和参考条件标准测量替代方法风速精度低于GB/T40523.2-2021规定的风速计吃水在港口直接观察或推导吃水(船头和船尾)水深根据电子海图和(D)GPS/北斗导航系统获得的船舶航迹进行计算舵角4.3.2 风速替代测量如根据GB/T40523.2-2021规定测量相对风速的传感器精度不符合要求,可用较低精度的传感器代替。其他方面均应遵循G
19、B/T40523.2-2021规定的程序。当需要人工记录时,测量的问隔时间应尽可能保持一致,频率不低于每天一次,并考虑时区变化的影响。这些记录应反映有关期间的典型风况。4.3.3 静吃水(纵倾)替代测量船舶在海上的吃水可由装载仪记录。输入应反映船舶起航时的状况,或可从观察到的港口吃水和纵倾量推算出。当使用人工记录方法时,测量的问隔时间应尽可能保持一致。如果排水量有显著变化,则应更新吃水值,以反映实际载荷情况。使用吃水标志时,由于光线差、涂料褪色、船体污垢,可能比平静状态下更难读取。应形成明确的程序文件,以确保工作人员得到准确的读数。与使用此替代方法相关的不确定度影响见GB/T40523.1-2
20、021的附录A。4.3.4 水深替代测量若无法自动记录水深,当船舶在水深小于100m时,应从电子海图中获得数据,并与其他辅助数据一起记录。5 测量程序的替代方法5.1 总则本章讨论如何采集、存储和准备测量数据。4 G/T 40523.3-2021/ISO 19030-3: 20 16 5.2 数据采集GB/ T 40523.2-2021的5.2规定应以每隔15s(0.07 Hz)或以上的频率同时记录数据,并使用数据采集系统(如数据采集器)采集记录数据。如果无法使用此频率的数据采集系统,允许采用第4章描述的频率较低(如中午数据)的数据采集方法,并满足下列条件:在整个测量期间(参考期和评估期)数据
21、采集率应保持不变,但因时区变化引起变化除外(如下)。主要测量参数(转速、通过轴扭矩/转速或燃料消耗量得出的功率)应在整个测量期间取平均值。应尽可能以与主要测量参数相同的采样频率采集次要测量参数,或不少于一天一 次。除风速和吃水外,这些值应在观测点取短期平均值(如超过1min的平均值)。洼1:通常情况下,每 日报表是在当地时间中午提交。如果船舶正航行于时区变化期间,则每日中午报告之间的时间或多于或少于24h(如通常1h)。这将给估计的准确性带来微不足道的影响,尚可接受。为了指导性能测量,在第7章中讨论了两个不同的采样和平均周期(频率根据GB/T40523.2 2021表2和日频率)对性能值不确定
22、度的影响。如果无法自动采集数据,则应人工采集数据。这带来了不确定度,部分原因是人工采集数据人为错误的概率增加了,也由于采样频率降低了。注2:较低的数据采集频率在很多方面增加了不确定度。它减少了用于计算平均性能值的可用的数据点的数量,增加了相关的主要参数平均值(如使用的平均速度和功率由于取样期间改变操作引起的重大变化)的不确定度。这两个对性能指标不确定度的影响均包含在GB/T40523.1-2021中附录A的不确定度处理中。5.3 数据存储数据存储应按GB/T40523.2-2021中5.3的程序进行。5.4 数据准备5.4.1 总体要求数据准备一般应符合GB/T40523.2-2021中5.4
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