CC BY
6УДК 656.62.073.437:53.088.2
В. М. Шмаков, к т. п., доцент, ВГАВТ.
603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5 а.
О СОСТОЯНИИ ИЗМЕРЕНИЙ МАССЫ ГРУЗА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДНА
Выполнен анализ состояния измерений массы навалочных грузов при их перевозке грузовым судном с точки зрения обеспечения единства измерений
При приеме фуза к перевозке судном необходимым является процедура определения его массы, которая может осуществляться разными способами. При перевозке некоторых родов грузов (насыпной, лесной) единственно возможным является определение массы груза по замерам осадок перед началом погрузки, и после ее завершения.
Определение массы груза по результатам прямых измерений осадок в соответствии с классификацией видов измерений по способу получения результатов, относится к косвенным измерениям [1]. Среднее значение массы груза Р получают по существующей зависимости между объемным водоизмещением судна и его параметрами посадки до и после приема груза, которая одновременно является моделью измерения:
Р=Р<УК-У„), (!)
где р - плотность воды, т/м3;
V,, и Ук - соответственно объемные водоизмещения судна до и после принятия груза, м3. Для любого вида измерений, в том числе косвенных, обязательным является расчет погрешности результата измерения и представление результата в следующей форме [2]:
Р = (Р±АР), (2)
где ±АР - абсолютная погрешность результата измерения.
Расчет погрешности результата измерения является достаточно ответственным действием в процедуре определения массы принятого груза. При приеме груза с судна грузополучатель также проверяет массу груза. Несоответствие массы груза, полученной при проверке, массе, указанной в сдаточной ведомости, иногда приводит к ситуации, когда возникший спорный вопрос может разрешаться только в арбитраже.
Погрешность измерения массы принятого на судно груза ±АР состоит из суммы составляющих следующих видов:
- методическая погрешность, обусловленная:
несоответствием модели измерения модели физического объекта, адекватно описывающей его измеряемое свойство; влиянием способов применения средств измерений (СИ); влиянием алгоритмов (формул) для косвенных измерений, по которым вычисляются результаты измерений;
- инструментальная, обусловленная погрешностью применяемых СИ;
- субъективные погрешности, связанные с квалификацией оператора;
- погрешности, связанные с точностью используемой технической информации;
- погрешности, обусловленные условиями измерений.
Абсолютная погрешность измерения массы Р непосредственно после ее принятия, в соответствии с моделью измерения определяется по выражению [3]
±ДР = ±
Ар | (АУ„ +АУК) Р Р'-У,) }
(3)
где Ар, АУн и АУк - соответственно абсолютные погрешности определения плотности воды, начального и конечного значений водоизмещения судна.
Погрешности АУ„ и АУк содержат все виды погрешностей, указанных выше, а их значения зависят от метода определения водоизмещения в соответствии с положениями теории корабля, от погрешности измерения осадок, а также от погрешности имеющейся справочной информации.
В литературе, посвященной измерению массы принятого груза, можно обнаружить разные методы определения водоизмещения по результатам измерения осадок:
• рекомендованные судоводителям^]. [5], [6]:
где Т& - осадка на миделе;
т,, т2, щ - соответственно поправки на расположение марок углубления, дифферент и изгиб корпуса (появление поправок т] и т2 можно объяснить только неправильным использованием справочной информации)
• используемые при коммерческой эксплуатации судов [7]:
здесь Т& , Тн и Тк — осадки на миделе, носовой и кормовой марках углублений правого и левого (выделены штрихом) бортов.
При применении формул (4) и (5) допускается одна и та же методическая ошибка. В теории корабля за среднюю осадку принимают осадку в центре тяжести действующей ватерлинии [8]. Средняя осадка в таком понимании используется при подготовке справочной информации судовых документов: грузового размера, грузовой шкалы и таблиц элементов теоретического чертежа. Средней она является не потому, что измеряется по середине длины судна (на миделе), а потому, что дает одно и то же значение водоизмещения для судна на ровном киле и для судна в наклонном положении относительно свободной поверхности после перемещения груза в соответствии с формулой:
где б , і , В , Т -соответственно, коэффициент полноты и расчетные главные размерения судна По результатам измерения осадок по маркам углублений средняя осадка может определяться по следующей зависимости:
где Т'И и Т'к — соответственно, отсчеты по носовым и кормовым маркам углублений;
/„ и 1К расстояния от миделя, соответственно до носовых и кормовых марок углубления. Абсциссу ЦТ площади ватерлинии лу при «ручном» расчете можно определить по кривым плавучести, используя для этого значение осадки на миделе. При выполнении
(4)
у=№р),
(5)
у^д-ьвт,
т;,(і,+х/)+т^(ін-х/) ср і ^ і
(6)
расчетов по компьютерным приложениям лу определяется в процессе удифферентовки
судна последовательными приближениями по заданным осадкам на перпендикулярах.
В качестве примера рассматривается погрешность определения водоизмещения судна пр. 00215 в состоянии: «Порожнем со 100 % запасов» с параметрами посадки: Тн= 0.520 м, 7;. = 3.000 м, Г® =1.760 м.
Таблица I
Погрешности определения массы груза
Вид осадки Осадка, м Водоизмещение, т Погрешность абсолютная, т
Средняя фактическая 1.718 3595 0
Г® 1.760 3652 ±57
Средняя по формуле (5) 1,760 3652 ±57
В рассмотренном примере использованные для определения водоизмещения осадки считаются абсолютно точными. На самом деле, осадки, измеряемые по маркам углублений имеют суммарные инструментальные и субъективные погрешности. По разным источникам инструментальные погрешности укладываются в интервал ±(0.2-0.5) <5Т [9], [10], где 6Т - цена деления шкапы осадок, как правило, равная 0.1 м.
Погрешность определения водоизмещения при погрешности осадки в 0.05 м для данного судна составит ±106 т. Значение суммарной методической и инструментальной погрешности может достигать ±163 т.
В следующем примере приводятся результаты расчета параметров посадки переоборудованного судна пр. 559Б по компьютерному приложению перед подачей его под погрузку.
Таблица 2
Параметры посаОки и элементы плавучести
Осадка средняя м 0.94
Осадка на миделе м 0.98
Осадка носом м -0.02
Осадка кормой м 1.90
Угол крена град 0.0
Угол дифферента град - 1.34
Дифферент см -192.
Площадь действующей ватерлинии мг 954.2
Координаты Ц.Т. ватерлинии:
Абсцисса м -1.99
Ордината м 0.00
Координаты Ц.В.:
Абсцисса м -7.29
Ордината м 0.00
Аппликата м 0.66
Малая метаиентрическая высота м 13.13
Большая метацентрическая высота м 369.9
Запас плавучести м1 2794.6
Число тонн груза на 1 см осадки 9.54
Момент, кренящий на 1 град 209.8
Момент, дифферентующий на 1 см 41.3
Минимальный надводный борт м 1.31
Погрешность в определении начального значения водоизмещения из-за разности осадок на миделе и средней в данном случае достигает ±38 т.
При измерениях массы груза при его приемке получателем необходимо учесть изменение водоизмещения судна вследствие расходования запасов в рейсе и погрешность определения массы израсходованных запасов.
Достаточно простой анализ практического определения массы груза по осадкам показывает недостаточную точность получаемых результатов. Для того, чтобы метод определения массы груза по замерам осадок привести в некоторое соответствие с требованиями нормативных документов государственной системы обеспечения единства измерений, прежде всего необходимо установить единые нормы предельной погрешности определения массы различных грузов. Косвенно судить о допустимой погрешности измерений можно судить по требованиям к относительной погрешности весов, которая не должна превышать 0.1% [7].Такая высокая точность не требуется при перевозке массовых грузов.
Установленные предельные нормы погрешностей определения массы груза позволят выбирать точность применяемых средств измерений и разработать методики выполнения измерений, обязательное применение которых установлено статьей 5 Закона «Об обеспечении единства измерений», (в редакции от 18.06.2008 г.).
Измерения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений должны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками выполнения измерений (МВИ). То есть, в соответствии с методиками, прошедшими процедуру установления и подтверждения соответствия их содержания метрологическим требованиям, предъявляемым нормативными документами государственной системы обеспечения единства измерений: стандартов, правил, рекомендаций. В связи с этим возникает задача разработки таких методик.
МВИ представляют собой совокупность правил и операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов с нормируемой погрешностью (неопределенностью). Они также содержат указания по выбору средств измерений и методов обработки результатов измерений для обеспечения указанных выше погрешностей измерений.
Список литературы
[1] Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. РМГ 29-99. - М.: Изд-во стандартов, 2000.
[2] МИ 1317-86 Государственная система обеспечения единства измерений. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытании образцов.
[3] Новицкий П. В. Оценка погрешностей результатов измерений / П. В. Новицкий, И. А. Зо-1раф - М.: Энергоатомиздат, 1990.
[4] Бекенский Б. В. Практические расчеты мореходных качеств судна / Б. В. Бекенский. - М.: Транспорт, 1974.
[5] Мельник В. Н. Эксплуатационные расчеты мореходных характеристик судна / В. Н. Мельник. - М.: Транспорт, 1990.
[6] Найденов Г. В. Ко1гтроль посадки и остойчивости судна / Г. В. Найденов. - М.: Транспорт, 1983.
[7] Багров Л. В. Организация коммерческой работы на речном транспорте / Л. В. Багров, А. Н. Мацвейко, М. Н. Чеботарев. - М.: Транспорт, 1985.
[8] Благовещенский С. Н. Справочник по статике и динамике корабля / С. Н. Благовещенский, А. Н. Холодилин. - Л.: Судостроение, 1975.
[9] Сергеев А. Г. Метрология: учебное пособие для ВУЗов/ А. Г. Сергеев, В. В. Крохин. - М.: Логос, 2001.
[10] Свешников А. А. Основы теории ошибок / А. А. Свешников: Издательство Ленинградского университета, 1972.
ABOUT THE CONDITION OF WEIGHT MEASUREMENTS OF CARGO AT VESSEL OPERATION
V. M. Shmakov
The analysis of a condition of weight measurements of bulk cargoes at their transportation by cargo vessel from the point of view of the maintenance of unity of measurements is made.
