GBT 41894.2-2022 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2部分：光学反射法

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2部分：光学反射法Shipsandmarinetechnology—Determinat(ISO20083-2:2019,国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会IGB/T41894.2—2022/ISOⅡGB/T41894.2—2022/ISO 1GB/T41894.2—2022/ISO20083-2:2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2部分：光学反射法1范围本文件确立了通过使用光学反射装置测量轴变形量并以此确定船舶推进系统轴功率的程序。本文2规范性引用文件3术语和定义Q轴功率shaftpowerP,由发动机产生的传递给轴用于驱动螺旋桨旋转的功率。4测量原理轴功率计是测量轴转速和由轴扭矩引起的轴扭转变形的仪器。轴功率(Ps)按公式(1)计算。N——轴转速，单位为转每分(r/min2Q——轴扭矩，单位为牛米(N·m)。轴扭矩(Q)由单位长度轴扭转角变化率计算，按公式(2)计算。 (2)式中：G——模量，单位为牛每平方毫米(N/mm²);Ip——极转动惯量，单位为四次方毫米(mm⁴);0′——单位长度轴扭转角变化率，单位为每毫米(1/mm)。极转动惯量(Ip)按公式(3)计算。 (3)式中：单位长度轴扭转角变化率θ'按公式(4)计算。 (4)式中：l——安装环间距，单位为毫米(mm)。扭转变形角(θ)能由扭力计测得的测点位移计算，如式(5)所示。 (5)r——检测点到轴中心线的距离，单位为毫米(mm)。图1轴的扭转角光学反射式装置使用光源、反射镜和电荷耦合器件(CCD)传感器，通过轴的扭转变形来测量测点位移(8),如图2所示。光源的图像由凹面镜制成，其位移是镜面实际位移(8)的两倍。然后，将光源的图像通过置于CCD传感器前的放大镜放大约5倍～10倍。因此，CCD传感器位移的总放大率约为10倍~3GB/T41894.2—2022/ISO20083-2:201920倍。8——测点位移；5设备组成5.1总则图2测量原理4GB/T41894.2—2022/ISO20083-2:20195——扭力计图3设备布置实例5.2安装环应在轴上沿轴向指定长度(I)间隔设置两个安装环，一个用于安装扭力计主体，另一个用于安装反射镜。5.3扭力计扭力计的主体由光源、狭缝、变焦镜头和CCD传感器等组成。它通过狭缝发射来自光源的光，并检测来自反射镜的反射光。CCD传感器是由成千上万个元件等间距排成一条线，通过CCD的元件数能够检测出反射光的位置。5.4反射镜凹面镜接收并反射光源发出的光，使光打在扭力计主体的CCD上。反射镜的设置应使反射光正确5.5发射机设置在轴上的发射机应具备以下三种功能：5GB/T41894.2—2022/ISOa)应能通过CCD传感器的元件计数来检测扭转量；b)应能无线传输扭转量；c)应能从滑环(或另一种电磁感应电压系统)接收电力，并向扭力计提供必要的电力。与扭力计一样，发射机安装在轴环上，并具备上述三种功能。5.6接收机和电源系统安装在靠近轴的船体上的接收机和电源系统应具备下列功能：a)应能接收来自发射机的扭转信号数据；b)应能接收来自转速传感器的轴转数数据；c)应能将接收到的轴扭转和转数数据通过局域网(LAN)电缆发送给CPU;d)应能为设备供电。接收机和电源系统完整地安装在固定于船体的专用支架上，并具备这些功能。此外，两个外部天线安装在轴附近的船体右舷和左舷的位置。通过滑环或电磁感应系统为轴上的发射机供电。5.7转速传感器转速传感器检测轴转速，检测值被发送到接收机，转速传感器应固定安装在船体上的专用支架上。6轴功率计算6.1轴扭矩轴扭矩(Q)由公式(6)计算。 (6)D₁——空心轴内径，单位为毫米(mm);G——模量，单位为牛每平方毫米(N/mm²);Ks——扭力计校准系数，单位为毫米每计数(mm/count);l——安装环间距，单位为毫米(mm);r——检测点到轴中心线的距离，单位为毫米(mm);6.2轴功率轴功率(Ps)由公式(7)计算。 (7)N——轴转速，单位为转每分(r/min);Q——轴扭矩，单位为牛米(N·m)。6GB/T41894.2—2022/ISO7GB/T41894.2—2022/ISO8