【国家标准】 船舶与海上技术 通过测量轴变形量确定船舶推进系统轴功率 第3部分：弹性振动法

ICS 47.020.20 CCS U40 GB 中华人民共和国国家标准 GB/T 41894.3—2022 / ISO 20083-3:2019 船舶与海上技术——通过测量轴变形量确定船舶推进系统轴功率 第3部分：弹性振动法 Ships and marine technology — Determination of the shaft power of ship propulsion systems by measuring the shaft distortion — Part 3: Elastic vibration method (ISO 20083-3:2019, IDT) 2022-10-12 发布 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布 2022-10-12 实施 前言 本文件按照GB/T 1.1—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/T 41894《船舶与海上技术——通过测量轴变形量确定船舶推进系统轴功率》的第3部分。GB/T 41894已发布以下部分： — 第2部分：光学反射法； — 第3部分：弹性振动法。 本文件等同采用ISO 20083-3:2019《船舶与海上技术——通过测量轴变形量确定船舶推进系统轴功率 第3部分：弹性振动法》。 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（SAC/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、中国船舶集团有限公司。 本文件主要起草人：祁超、纪兴、陈慧玲、老轶佳、王卉隽、王琮、赵晨宁、马强、张悦、杨倩倩、杨莲、季静。 引言 选择船舶主机的最佳功率对船东非常重要，因为它会显著影响船舶的运营、维护和管理费用。 测量船舶主机输出功率对于确保船舶效率非常重要。测量方法包括： a）测量传动轴的变形； b）测定油耗； c）观测主机指标，如气缸压力等。 其中，通过测量轴变形量确定船舶推进系统轴功率是常用方法，其目的包括： a）提供船舶主机输出功率的测量数据； b）提供船舶最佳航速相关信息； c）选择最优主机运行特性； d）预测维修和保养费用； e）监测大型螺旋桨运行状态。 GB/T 41894拟由以下部分组成： — 第1部分：总则，规定通过测量轴变形量确定轴功率的总体原则； — 第2部分：光学反射法，规定采用光学反射法的测量程序； — 第3部分：弹性振动法，规定采用弹性振动法的测量程序。 1 范围 本文件规定了使用弹性振动装置测量轴变形量以确定船舶推进系统轴功率的程序。 本文件给出了测量原理、装置组成和计算方法，并描述了测量精度的影响因素，同时规定了设备船载文档要求。 2 规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 轴（shaft） 将发动机动力传递给螺旋桨，并安装有轴功率计测量元件的螺旋桨轴或中间轴。 3.2 轴扭矩（shaft torque）Q 由发动机产生并传递给轴用于驱动螺旋桨旋转的转动力矩。 注：用牛米（N·m）表示。 3.3 轴功率（shaft power）P 由发动机产生并传递给轴用于驱动螺旋桨旋转的功率。 注：用千瓦（kW）表示。 3.4 传感器（sensor） 带有固有频率的弹性振动材料仪器，其固有频率会因材料长度变化而改变。 4 测量原理 轴功率计用于测量由轴扭矩引起的轴转速和轴扭转变形。 轴功率（P）按公式（1）计算： P = 2πNQ / 60 × 1 / 1000 （1） 式中： N——轴转速，单位为转每分（r/min）； Q——轴扭矩，单位为牛米（N·m）。 轴扭矩（Q）由单位长度轴的扭转变形角速度计算，按公式（2）计算。 其中涉及材料模量G、极转动惯量Ip及单位长度扭转角变化率等参数。 极转动惯量（Ip）按公式（3）计算，与轴外径D₀等参数相关。