GBT 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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  • 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间隔。 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

    4.2.3替代收到功率(GB/T40523.2一2021中附录B和附录C估算收到功率的替代方法)

    GB/T40523.2一2021附录B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架(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PB采用公式(2)计算,与GB/T40523.2一2021中公式(C.1) 相同:

    Mroc一主机耗油量,单位为千克每小时(kg/h); LCV一一燃油的低热值,单位为兆焦耳每千克(MJ/kg); fSFOC参考曲线。 除了传感器固有的不确定度外,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 然油质量变化的影响,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/T40523.1一2021的附录A。

    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建筑标准规范范本,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。 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/T40523.2一2021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: 一船舶运动、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; 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

    4.3次要参数测量和替代方法

    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/T40523.2一2021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(GB/T40523.2一2021中6.3.2定 义)或修改分析程序:任何此类修改均应完来 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

    4.3.2风速替代测量

    如根据GB/T40523.2一2021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GB/T40523.2一2021规定的程序。 当需要人工记录时,测量的间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。输人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,测量的间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/T40523.1一2021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 起记录。

    本章讨论如何采集、存储和准备测量数据

    40523.3—2021/ISO190

    GB/T40523.2一2021的5.2规定应以每隔15s(0.07Hz)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。 一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)。 注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 1一2021中附录A的不确定度处理中

    数据存储应按GB/T40523.2—2021中5.3的程序进行

    数据准备一般应符合GB/T40523.2一2021中5.4的要求。 如果采集频率为每10min一次或更高,数据应根据GB/T40523.2一2021中5.4.5的程序进行滤 支和验证。如果数据采集的间隔时间长于数据可能近似稳定的时间段(如中午数据),数据的低频率也 会影响验证过程所需的数据集,GB/T40523.2一2021附录J。 当获得可靠的相对风速和风向测量数据时,应按照GB/T40523.2一2021中5.4.6和附录G的程序对 风阻进行修正。如果所需的数据不可用,则应省略此步骤

    5.4.2预期速度计算的替代方法

    5.4.2.1一般要求

    5.4.2.2预期速度计算的替代方法

    5.4.2.3无外源时生成参考曲线的替代方法

    2.3.2持续试航采集数

    应采用以下步骤: 接通自动驾驶仪并设置最小舵角模式(保持在运行状态); b) 按照预期速度级别(从最低转速开始)调整主机转速; c) 等待大约30min,直到转速水平稳定; d) 开始记录时间(持续记录标记),至少记录1h,无任何外部条件的改变; e 结束记录时间(持续记录标记); f) 根据预期速度级别(下一个更高的速度级别)调整主机转速; g 重复c)~f),直到完成给定负载条件下的一组运行记录。 在一种负载条件下以三种速度水平运行一组完整的记录所需的稳定状态的最少时间约为6h

    5.4.2.3.3被动监测采集数据方法

    5.4.2.3.4条件

    40523.3—2021/ISO190

    筛选,并根据附录J进行验证。

    式中: Pm 测量(风阻修正)的收到功率读数; 创建曲线的期望功率读数; P,—观测均值。

    6性能指标计算(PIS)

    寸论如何根据从准备好的数据集中提取性能值(PVs)来计算GB/T40523.1一2021中定义的 指标(PIs)。 40523.2—2021的附录K

    本章讨论如何根据从准备好的数据集中提取性能值(1 PVs)来计算GB/T40523.1一2021中定义的 下同性能指标(PIs)。

    下面的步骤与GB/T4052 确定参考条件; 建立参考期和评估期:

    从符合参考期和评估期参考条件的性能值完整集中提取性能值子集; 计算PI; 评估PI的精度

    6.3.2确定参考条件

    用于滤波数据的参考条件是可用数据和测量频率的函数(如传感器的函数)。如果可能,应采用 B/T40523.2一2021规定的参考条件。如果不可行,应考虑变化。不论获取数据的频率如何,均应满 足下列条件: 水温高于2℃,没有迹象显示船舶在冰上航行; 风速在0m/s~7.9m/s(BF0和BF4)之间; 水深取公式(6)和公式(7)中的较大值:

    6.3.3参考期和评估期的确定以及替代方法

    GB/T40523.2一2021的6.3.3确定了Vdrer和Va.eval的计算周期并定义了每个性能指标。但在某些 青况下,测量船体和螺旋桨性能的时间比规定的时间或短或长,例如在定期租船期间, 若Vd.re和Va.eal的计算周期不超过一年,参考期和评估期的选择应能代表船舶可能遇到的所有操 乍和环境条件。时间的长短应取决于船舶、作业区域和作业人员。 注:三种不同的参考期和评估期(3个月、6个月和12个月)对性能值不确定度影响的量化见GB/T40523.1一2021 的附录A,并在表5中量化,

    提取程序见GB/T40523.2一2021的6.3.4

    计算过程见GB/T40523.2—2021的6.3.5。

    计算过程见GB/T40523.2—2021的6.3.5

    7性能指标(PIs)的精度

    使用性能指标(PIs)并用于决策的程度,取决于不确定度对每个性能指标精度的影响程度。

    1.2标准组合或主要参数、次要参数及测量程序目

    前面的章已指出与默认方法的各个替代方法相关的附加不确定度。本章说明了计算多个替代方

    合影响过程。因此,表3定义了四种不同替代方

    表3主要测量参数、次要测量参数和测量程序三种标准变化方案

    的附录A规定了估计主要和次要传感器测量精度变化影响的方法,并规范了测量程序。该方法结合数 据测量、采样和分析过程的仿真,对参考船舶的运行仿真 为了简化技术和操作参数范围并使建模足够简单,便于计算,提出若干假设。表4列出了这些假设 和理由,并在GB/T40523.1一2021的附录A中进行了更详细的说明

    表4假设汇总表(续)

    7.4计算性能指标并估计性能指标精度

    40523.3—2021/ISO190

    图1性能指标不确定度的上下限

    PI不确定度的量化应根据PI的平均性能值的不确定度估计值来计算。PI不确定度的计算步骤如 公式(8)所示,其性能值不确定度的输入见表5。这种不确定度的量化应包括在所有包含性能指标值的 文件中。如果参考期和评估期具有相同的持续时间,则构成计算输入的平均性能值不确定度是相同的。 在这种情况下,性能指标不确定度为/2与性能值不确定度的乘积,见表6,

    UHP PI估计值的不确定度(到95%的置信区间); uod.cval 计算评估期内速度损失百分比的不确定度(到95%置信区间); idal 计算参考期内速度损失百分比的不确定度(到95%置信区间)。

    kHp=uod.+ued.nf

    表6性能指标不确定度的估计26,95%置信区间配电网标准规范范本,为测量参数和参考和评估期的具体组合

    一般而言,绝对不确定度可以通过以下任何一种方法降低: 增加传感器的精度和PI计算输人的测量精度; 增加测量频率:

    种方法降低: 增加传感器的精度和PI计算输人的测量精度; 增加测量频率:

    延长参考期和评估期的时间。 表5和表6中的结果表明了不确定度对这些参数变化的敏感性。如果使用非标传感器和测量的组 合,可以引导用户预测不确定度。但是,不同来源的不确定度的相互作用并不简单,所以对于表5中定 义的四个标准程序的任何微小变化,有必要采用GB/T40523.1一2021中附录A或类似文件中描述的 方法对性能值不确定度的影响进行估计。 PI的不确定度受测量参数和测量程序的影响。当本文件用于测量性能中的微小变化时,需要比测 量性能中的大变化时更低的不确定度。 本文件并未规定PI的最低不确定度。不同的不确定度适用于不同的应用程序,这取决于决策相关 的关键程度或风险

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    工程标准规范范本[1JAldous L., Smith T., Bucknall R., Thompson P.Uncertainty Analysis in Ship Performa dellingOceanEngineering.2015

    mith T., Bucknall R., Thompson P. Uncertainty ng.2015

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