专利名称：一种大型浮船坞浮态下持续变载精度测量方法
技术领域：
本发明涉及工程船舶技术领域，具体是指一种大型浮船坞浮态下持续变载精度测
量方法。
背景技术：
大型船舶在船厂的船台上修、造完成后，习知的下水方法是采用浮船坞下水，即用吊机等工具将船舶由船台沿铺设的滑道拉移至浮船坞中的滑道上，浮船坞为一个巨大的凹字形船舱，两侧有墙、前后端敞开，是一种构造特殊的槽形平底船。坞底和两侧的坞墙均为箱形结构，沿纵向和横向分隔为若干封闭的压载舱，用来压水和排水，使船坞沉浮。底舱的作用除保证浮性外，还能支承船舶。坞墙的作用是保证船坞具有必要的刚度和浮游稳定性，并提供生产所需的空间。船体进入浮船坞时，如图1所示，对接浮船坞101与船台104， 在压载舱103内灌水使浮船坞101下沉至坞内滑道102与船台滑道102对接于同一平面， 浮船坞101对准船体105的中心轴线，将浮船坞101的四面系接缆绳固定；用设在浮船坞 101左右坞墙上的绞车将船体105沿滑道102牵引进坞。船体105出坞时，操作程序相反， 即先将压载舱103灌满水使浮船坞101下沉，待船体105漂浮于水面时，再让修、造好的船体105自行驶出浮船坞101。但是船体105在拉移过程中必须确保浮船坞101与船台104的对接稳定性，不能使浮船坞101在海面产生超出作业许可范围的左右摇摆和上下起伏变化，即不能使得船台滑道102与浮船坞滑道102的同轴度、以及船台104与船体105的高低差超出工艺许可范围；否则就会使得船体105产生不可逆转的挠度变形，如一边高一边低，两头高中间低，两头低中间高等，船艏、船艉不对中的现象，从而造成船支结构上的损坏。目前利用浮船坞下水时采用的测量方法，是让工作人员操作尺等量具来测量浮船坞的吃水深度及滑轨同轴度，并依靠中央控制室配载仪调节压载舱，而该测量方法只能在浮船坞处于静态时，才能得出浮船坞准确的吃水深度及滑轨同轴度。在实际操作中，浮船坞位于波涛起伏不定的海面上，若人工测量浮船坞的坐标，必将时时刻刻受到毫无规律的海浪影响，从而无法得出精确的测量值，不能动态及时地反映浮船坞的工作平面精度，无法对浮船坞进行预判及调整。因此在拉移过程中必须非常地小心谨慎，每拉移一小段距离就必须测量浮船坞的坐标，并判断船体是否出现些许的悬空，若出现悬空，就必须停止拉移船体，并利用中央控制室调整各压载舱压水，以保证船体的下水拉移精度及下水安全性，从而造成船体拉移过程被多次中断，用以等待浮船坞的调整，增加了船体拉移下水的时间，耗费大量人力物力。另一方面，由于浮船坞使用年限长，各类船只进出坞方法不同(正进坞与反进坞)，对浮船坞坞底平面会产生不可恢复的永久变形，导致中央控制室配载仪反应不出真实数值，无法准确得知浮船坞的即时状态。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种保证整船下水过程中坞内滑道与船台滑道水平、以及中心线对合精度较高的大型浮船坞浮态下持续变载精度测量方法，用以及时指导调整浮坞状态。本发明通过以下技术方案实现，利用两个全站型电子速测仪(Electronic Total Station,以下简称全站仪)分别对浮船坞甲板平面和船体甲板平面进行测量，将两者在船体拉移过程中产生的变形数据基于统一的基准，同时地反馈给中央控制室，并指导中央控制室对浮船坞的压载舱进行压水或排水调整。具体步骤为
具体步骤如下
(1)拉移前浮船坞粗调载，对接浮船坞与船台，将平行的两条滑道沿船台铺设至浮船坞中，利用激光测量仪对浮船坞的每条滑道工作面上的艏、肿、艉(α、β、Y)三个点进行测量，并反馈给中央控制室的配载仪，从而初步调整浮船坞的吃水深度，使设置在浮船坞甲板工作区域上的滑道工作平面的水平差值控制在工艺要求的偏差范围以内。(2)拉移前浮船坞精调载，利用全站仪自身默认建立的坐标系(平行船体中心线为 X轴，垂直船体中心线为Y轴，船体高度方向为Z轴)，对滑道工作平面(包括左右滑道)进行水平差值测量，每一个压载舱对应的滑道上均有相应地测量点，根据测量结果指导中央控制室有效的针对各压载舱调载，使得滑道工作平面(包括左右滑道)的水平差值控制在工艺
Vt
制订的偏差范围以内，调整完成后计算所有测量点的平均值T(η为测量点数
h = —~ η量)。(3)确定下水过程监测点
(3. 1)设定浮船坞监测点浮船坞的滑道工作平面调整完成后确定滑道工作中心线， 并做好标记，在确定的其中一条滑道中心线上的两端分别取基准点Pl点(tMMJ)、P2点
^,Λζ^ ,并在坞艏，坞舯及坞艉设置有方便全站仪监测的贴有光靶的标杆，坐标分别为坞
艏 F ^Λ,Ζ^，玛肿 M CX7J2^Z7),坞艉 A (^r3,Z3),其中 Y t = γ 2 =Y s =y，y 为常量，
为了便于船只进坞后测量的方便，以超出船体的宽度为宜，这样船体就不会阻挡或干涉坐
标，从而影响测量-.Z1=Z7=Y.,= Z1 +b, Z1为常量，根据各船只的大小确定，b为滑道水
平测量点的平均值，为方便监控过程中即时得出数据指导中央控制室调载；
(3. 2)设定船体监测点借助全站仪在船体外表面设置光板监控点sfs7，先以si、s7 的光板监控点位置做为全站仪的测量点以确定全站仪的X轴(平行船体中线)，然后再依次确定每个光板监控点的位置，所有光板监控点的中心在同一水平面上，且光板监控点X轴方向的间距均为L ；通过测量船体上的光板监控点，计算出船体在拉移过程中每个测量瞬间的变化量，从而得出船体每个区域的挠度变化，提前调整浮船坞的状态。(4)过程监控
(4. 1)利用全站仪61监控浮船坞监测点
选取基准，在船台区域，按已经确定的浮船坞的中心线设定检验线，检验线距中心线的距离为y+y ^y i为偏移常量，根据各类船只的大小确定)，在船台艏艉适当位置选择Bl点OMlO)，B2点( ，0，0)作为基准点建立坐标系，根据右手螺旋法则可以得知各坐标轴方向(大拇指由Bl指向B2为X轴；其余四指指向上方为Z轴；指向自己为Y轴)。根据已选好基准，测量F点，M点，A点，通过比较m大小正负关系(正表示偏
向Y轴正向，负表示偏向Y轴负向)指导中央控制室通过坞艏锚绞机调整浮船坞的中心线， 使得浮坞与船台的中心线偏差控制在制定的精度范围内；
拉移过程中，利用全站仪不断监控F点，M点，A点三点坐标值，根据对比各点Y值的正负及Z值与Z1 ( Z1为常量，根据各类船只的大小确定)的差值指导中央控制室调载，保证在整个拉移过程中浮船坞处于水平、对中状态； (4. 2)利用全站仪监控船体监测点
以光板监控点si为基准点汉力力)，未拉移前所有测量点的高度值都为零。移船过程中，利用全站仪定时测量船体外板上光板监测点的高度数据Zi值。在各个状态通过测量si 至s7点的高度值可以计算出船体的挠度变形，从而表征出浮船坞的变形，指导中央控制室对压载舱的压载进行调整。本发明的优点在于，通过两台全站仪的配合测量，瞬间静态的反馈出船舶在拉移过程中浮船坞及船体的动态变形，有效地测量出浮坞及船舶的即时变形状态，并且将两者的变形数据于统一的基准及时反馈给浮船坞的中央控制室，从而指导浮船坞中央控制室调整各压载舱压水，确保了船体在拉移过程中变形精度及下水安全性，节省了大量工时，提高了下水拉移效率。
图1为拉移过程现有技术的调载示意图； 图2为本发明拉移过程的调载示意图3为滑道粗调载测量点示意图； 图4为滑道精调载测量点示意图； 图5为浮船坞监测点示意图； 图6为船体监测点示意图； 图7为全站仪及监测点示意图。
具体实施例方式下面结合附图2至7对本发明的优选实施例作进一步说明，为保证船体5在下水过程中，浮船坞滑道2与船台滑道2水平及中心线的对合精度，利用两个全站型电子速测仪(Electronic Total Mation，以下简称全站仪)61、62分别对浮船坞1甲板平面和船体 5甲板平面进行测量，将两者在船体5拉移过程中产生的变形数据基于统一的基准，同时地反馈给中央控制室，并指导中央控制室对浮船坞1的压载舱3进行压水或排水调整。具体步骤如下
(1)拉移前浮船坞粗调载，参见图2和图3，对接浮船坞1与船台4，将平行的两条滑道 2沿船台4铺设至浮船坞1中，利用激光测量仪对浮船坞1的每条滑道2工作面上的艏、肿、 艉(α、β、Y )三个点进行测量，并反馈给中央控制室的配载仪，从而初步调整浮船坞1的吃水深度，使设置在浮船坞1甲板工作区域上的滑道2工作平面的水平差值控制在工艺要求的偏差范围以内。(2)拉移前浮船坞精调载，参见附图4，利用全站仪61自身默认建立的坐标系(平行船体中心线为X轴，垂直船体中心线为Y轴，船体高度方向为Z轴)，对滑道2工作平面 (包括左右滑道)进行水平差值测量，每一个压载舱3对应的滑道2上均有相应地测量点， 根据测量结果指导中央控制室有效的针对各压载舱3调载，使得滑道2工作平面(包括左右滑道)的水平差值控制在工艺制订的偏差范围以内。调整完成后计算所有测量点的平均值
W
(η为测量点数量)。
h=—~ η(3)确定下水过程监测点
(3. 1)设定浮船坞监测点参见附图5，浮船坞1的滑道2工作平面调整完成后确定滑道2工作中心线，并做好标记。在确定的其中一条滑道2中心线上的两端分别取基准点Pl点(CMlO)、Ρ2点( ，0’ζ2),并在坞艏，坞舯及坞艉设置有方便全站仪监测的贴有光靶的标杆，坐标分别为坞艏F (X1J^Z1)，坞舯M Pkr3lZ2),坞艉A Pf1J^Zs) ，其中Y1 = Y 2 =Y5 =y，y为常量，为了便于船只进坞后测量的方便，以超出船体
5的宽度为宜，这样船体5就不会阻挡或干涉坐标，从而影响测量；Zi =Z 2 =Z3 = Z: +b，Z1为常量，根据各船只的大小确定，b为滑道2水平测量点的平均值，为方便监控过程中即时得出数据指导中央控制室调载，不同船型的y、ζ值不同；
(3. 2)设定船体监测点参见附图6，借助全站仪62在船体5外表面设置光板监控点 Sl、7，先以si、s7的光板监控点位置做为全站仪62的测量点以确定全站仪的X轴(平行船体中线)，然后再依次确定每个光板监控点的位置，所有光板监控点的中心在同一水平面上，且光板监控点X轴方向的间距均为L ；通过测量船体5上的光板监控点，计算出船体5在拉移过程中每个测量瞬间的变化量，从而得出船体每个区域的挠度变化，提前调整浮船坞1 的状态。(4)过程监控
(4. 1)利用全站仪61监控浮船坞监测点
选取基准，参见附图7，在船台4区域，按已经确定的浮船坞1的中心线设定检验线， 检验线距中心线的距离为y+y ι (y t为偏移常量，根据各类船只的大小确定)，在船台4艏艉适当位置选择Bl点0M10)，B2点( ^Ο，均作为基准点建立坐标系，根据右手螺旋法则可以
得知各坐标轴方向(大拇指由Bl指向Β2为X轴；其余四指指向上方为Z轴；指向自己为Y 轴)。根据已选好基准，测量F点，M点，A点，通过比较H，r3大小正负关系(正表示偏
向Y轴正向，负表示偏向Y轴负向)指导中央控制室通过坞艏锚绞机调整浮船坞1的中心线，使得浮坞1与船台4的中心线偏差控制在制定的精度范围内；拉移过程中，利用全站仪61不断监控F点，M点，A点三点坐标值，根据对比各点Y值的正负及Z值与Z1 ( Z1为常量，根据各类船只的大小确定)的差值指导中央控制室调载，保证在整个拉移过程中浮船坞1处于水平、对中状态； (4.2)利用全站仪62监控船体监测点
以光板监控点si为基准点(<ΜΙΟ)，未拉移前所有测量点的高度值都为零。移船过程中，利用全站仪62定时测量船体5外板上光板监测点的高度数据τ、值。在各个状态通过测量si至s7点的高度值可以计算出船体5的挠度变形，从而表征出浮船坞1的变形，指导中央控制室对压载舱3的压载进行调整。 例某一状态下各点测量数据高度值为
权利要求
1.一种大型浮船坞浮态下持续变载精度测量方法，其特征在于利用两个全站型电子速测仪(Electronic Total Station,以下简称全站仪)分别对浮船坞甲板平面和船体甲板平面进行测量，将两者在船体拉移过程中产生的变形数据基于统一的基准，同时地反馈给中央控制室，并指导中央控制室对浮船坞的压载舱进行压水或排水调整。
2.根据权利要求1所述的一种大型浮船坞浮态下持续变载精度测量方法，其特征在于包括以下步骤(1)拉移前浮船坞粗调载，对接浮船坞与船台，将平行的两条滑道沿船台铺设至浮船坞中，利用激光测量仪对浮船坞的每条滑道工作面上的艏、肿、艉(α、β、Y)三个点进行测量，并反馈给中央控制室的配载仪，从而初步调整浮船坞的吃水深度，使设置在浮船坞甲板工作区域上的滑道工作平面的水平差值控制在工艺要求的偏差范围以内；(2)拉移前浮船坞精调载，利用全站仪自身默认建立的坐标系(平行船体中心线为X轴，垂直船体中心线为Y轴，船体高度方向为Z轴)，对滑道工作平面(包括左右滑道)进行水平差值测量，每一个压载舱对应的滑道上均有相应地测量点，根据测量结果指导中央控制室有效的针对各压载舱调载，使得滑道工作平面(包括左右滑道) 的水平差值控制在工艺制订的偏差范围以内，调整完成后计算所有测量点的平均值L(η为测量点数量)；Dη(3)确定下水过程监测点(3. 1)设定浮船坞监测点浮船坞的滑道工作平面调整完成后确定滑道工作中心线， 并做好标记，在确定的其中一条滑道中心线上的两端分别取基准点Pl点OMU))、P2点( . ),并在坞艏，坞舯及坞艉设置有方便全站仪监测的贴有光靶的标杆，坐标分别为坞艏 F IX1J1,^，玛肿 M (X2^Z2),坞艉 A (JT3lJ3lZs) ,I^fYl=Y2 =Y,=y,y 为常量，为了便于船只进坞后测量的方便，以超出船体的宽度为宜，这样船体就不会阻挡或干涉坐标，从而影响测量；Z ι =Z 2 =Z $ = Z1 +b，Z1为常量，根据各船只的大小确定，b为滑道水平测量点的平均值，为方便监控过程中即时得出数据指导中央控制室调载；(3. 2)设定船体监测点借助全站仪在船体外表面设置光板监控点sfs7，先以si、s7 的光板监控点位置做为全站仪的测量点以确定全站仪的X轴(平行船体中线)，然后再依次确定每个光板监控点的位置，所有光板监控点的中心在同一水平面上，且光板监控点X轴方向的间距均为L ；通过测量船体上的光板监控点，计算出船体在拉移过程中每个测量瞬间的变化量，从而得出船体每个区域的挠度变化，提前调整浮船坞的状态；(4)过程监控(4. 1)利用全站仪61监控浮船坞监测点选取基准，在船台区域，按已经确定的浮船坞的中心线设定检验线，检验线距中心线的距离为y+y Jy1为偏移常量，根据各类船只的大小确定)，在船台艏艉适当位置选择Bl点(CMMO，B2点(AJMO作为基准点建立坐标系，根据右手螺旋法则可以得知各坐标轴方向(大拇指由Bl指向B2为X轴；其余四指指向上方为Z轴；指向自己为Y轴)；根据已选好基准，测量F点，M点，A点，通过比较HJ5大小正负关系(正表示偏向γ轴正向，负表示偏向Y轴负向)指导中央控制室通过坞艏锚绞机调整浮船坞的中心线，使得浮坞与船台的中心线偏差控制在制定的精度范围内；拉移过程中，利用全站仪不断监控F点，M点，A点三点坐标值，根据对比各点Y值的正负及Z值与Z1 ( Z1为常量，根据各类船只的大小确定)的差值指导中央控制室调载，保证在整个拉移过程中浮船坞处于水平、对中状态； (4. 2)利用全站仪监控船体监测点以光板监控点si为基准点(0，G，0),未拉移前所有测量点的高度值都为零； 移船过程中，利用全站仪定时测量船体外板上光板监测点的高度数据Zi值； 在各个状态通过测量si至s7点的高度值可以计算出船体的挠度变形，从而表征出浮船坞的变形，指导中央控制室对压载舱的压载进行调整；(5)根据全站仪测得的船体最大挠度值及进坞长度，以及全站仪测得的浮船坞挠度值， 综合反馈给浮船坞的中央控制室，对各压载舱进行有效地预判和及时地调整。
全文摘要
本发明涉及工程船舶技术领域，具体是指一种大型浮船坞浮态下持续变载精度测量方法，利用两个全站型电子速测仪(ElectronicTotalStation，以下简称全站仪)，分别对浮船坞甲板平面和船体甲板平面进行测量，将两者在船体拉移过程中产生的变形数据基于统一的基准，同时反馈给中央控制室，并指导中央控制室对浮船坞的压载舱进行压水或排水调整。本发明的优点在于，瞬间静态的反馈出船舶在拉移过程中浮船坞及船体的动态变形，有效地测量出浮坞及船舶的即时变形状态，从而指导浮船坞中央控制室调整各压载舱压水，确保了船体在拉移过程中变形精度及下水安全性，节省了大量工时，提高了下水拉移效率。
文档编号G01B11/03GK102167140SQ201110070450
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者任亮, 焦海军 申请人:广东中远船务工程有限公司