Подсчет груза на борту танкера.
Стандартная процедура определения веса тела заключается в сравнении массы данного тела с массой эталона при помощи рычажных или пружинных весов. Поскольку такую процедуру можно произвести только в лабораторных условиях (в воздухе при нормальных условиях), то юридически правильным будет указание в отгрузочных документах именно веса груза в воздухе. Весом тела называют силу, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на горизонтальную опору или подвес. P = m· g Поскольку на все тела, находящиеся в атмосфере Земли, действует выталкивающая сила Архимеда со стороны воздуха, то и вес тела, соответственно, будет меньше на величину выталкивающей силы воздуха. При подсчете количества груза на борту танкера также используется понятия «вес груза в воздухе» и «вес груза в вакууме». Предположим, что имеется возможность произвести первоначальное взвешивание пустой цистерны, заполненной воздухом с помощью рычажных весов. В таком случае определяется вес в воздухе самой цистерны и её содержимого (W1). После заполнения цистерны грузом, произведем повторное взвешивание, в результате которого опять определим общий вес в воздухе цистерны и её содержимого (W2). Поскольку при заполнении цистерны грузом происходит вытеснение воздуха из цистерны грузом, разница весов цистерны до и после погрузки даст нам вес груза без учета воздействия Архимедовой силы со стороны воздуха. То есть разница в весе цистерны даст точное представление о массе погруженного груза. И это было бы так, если бы не воздействие Архимедовой силы на эталон (гирю), уравновешивающий плечи весов В качестве эталона веса используется латунь с плотностью 8000 кг/м³, плотность (ρ) воздуха при стандартных условиях (давлении 1013 мбар и температуре +20 ° С) составляет 1,2 кг/м³. Поэтому для уравновешивания взвешиваемого груза М, потребуется дополнительно некоторое количество эталонного веса для компенсации Архимедовой силы.
Дополнительная масса эталона составит:
А поскольку:
то
Поэтому можно записать:
W1 – W2 = M + 0,00015 M или M = 0,99985 (W1 – W2)
Коэффициент 0,99985 является универсальным и не зависит от типа весов, использованных при взвешивании, количества груза, от используемых единиц измерения при подсчете. Величина 1,00015 · (r – 1,2) представляет собой переводной коэффициент между весом и объёмом (r - плотность груза). Этот коэффициент меняется в зависимости от плотности жидкости (Таблица 2). Пересчет массы погруженного груза в вес в воздухе осуществляется с помощью переводных коэффициентов таблицы 56 ASTM Детальная проверка таблиц ASTM 56 показывает, что переводные коэффициенты не следуют абсолютно точно вышеприведенным соотношениям, однако средняя величина для диапазона плотностей постоянна. Для получения плотности груза в воздухе при практических расчетах достаточно от величины стандартной плотности при 15°С (кг/м³) вычесть величину 1,1. Погрешность при таких расчетах настолько мала, что ею можно пренебречь.
Рис.17..Зависимость переводного коэффициента от плотности. Определение общего количества груза в танке сводится к определению массы жидкости. На практике определение массы груза осуществляется двумя методами: · Приведением фактического объёма груза к некоторой стандартной величине при температуре +15°С, с использованием значения плотности при стандартной температуре и специальных переводных коэффициентов из таблиц ASTM. · Приведением известной стандартной плотности при температуре +15°С к реальной плотности при фактической температуре с использованием значения объёма при фактической температуре и специальных переводных коэффициентов из таблиц ASTM. С научной точки зрения использование реальной плотности при подсчете массы не является правильным. Однако на практике, очень многие грузоотправители используют реальную плотность в своих расчетах.
Рис. 18. Таблица 56 ASTM.
|
