CN103448881A - 一种船舶的吃水测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶的吃水测量装置及其测量方法，包括数个探测装置、数据采集装置、通信接收装置，数个探测装置分别设置在船舶四周的护舷材内，并与数据采集装置连接，通信接收装置与数据采集装置相连；探测装置包括测距仪、反射板、重锤、旋转轮；数据采集装置包括总电源、数据采集控制开关、数个芯片，芯片的个数与探测装置的个数一致；通信接收装置由数据处理器组成，数据处理器与每个芯片连接；本发明可准确、安全、自动化的测量船舶的吃水值，并且成本低，测量方法科学准确。

Description

一种船舶的吃水测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种吃水测量装置及方法，尤其是涉及一种测量船舶吃水值的装置及其方法。

背景技术

船舶吃水是指船舶因为自重或者受载，船体浸没水中部分的深度，也可以理解成水面与船底基平面之间的垂直距离。船舶吃水随着船舶的载重量和舷外水的密度的变化而不同，测量得到船舶吃水后，经过查阅有关船舶型线图和计算，可以求得该船当时的排水量和载重量等参数。此外在船舶进出船闸和港口、过浅滩、系靠码头和装卸货物时应对吃水量进行测量，船舶超吃水会给船闸等通航枢纽带来严重威胁。

船舶吃水数据直接关系到船舶装载量、稳性等重要参数。对现代的大型船舶来讲，驾驶员必须掌握船舶左、右舷的首中尾部的六个吃水数据，才能正确掌握船舶的装载情况并配以其他数据计算出船舶的稳性是否合乎安全航行的要求。

现在国内外船舶吃水量测量方法主要有如下几种：（1）吃水线人工观测法；（2）基于图像处理水尺标志自动识别法；（3）超声波水位测量法；（4）压力传感法。上述方法（1）、（2）需要借助船舶的吃水线，当船舶的吃水线不准时，此测量方法将无效；方法（3）受温度的影响较大；方法（4）将压力传感器直接安装在船体外侧，工作环境恶劣，易受损坏，影响测量结果。且上述所有方法均有易受水波干扰、无法实现多点同步观测的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确、安全、自动化、低成本的吃水测量装置及其测量方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种船舶的吃水测量装置，包括数个探测装置、数据采集装置、通信接收装置，数个探测装置分别设置在船舶四周的护舷材内，并与数据采集装置连接，通信接收装置与数据采集装置相连；

探测装置包括测距仪、反射板、重锤、旋转轮，测距仪通过填充物固定设置在护舷材内；填充物底部设有发射孔，其内部设有导管，测距仪的发射端通过填充物的发射孔并朝向船舶的底部；旋转轮固定设置在船舶的甲板上；重锤通过绳索的一端系住并活动设置在护舷材的底部，绳索的另一端穿过填充物的导管并系在旋转轮上，重锤的上端固定设有一反射板；

数据采集装置包括总电源、数据采集控制开关、数个芯片；芯片的个数与探测装置的个数一致，每个芯片均设有一个芯片输入端和一个芯片输出端，每个测距仪通过导线与每个芯片的输入端一一对应连接，每个芯片通过数据采集控制开关与总电源连接；每个旋转轮并联并通过旋转轮控制开关与总电源连接；

通信接收装置由数据处理器组成，数据处理器与每个芯片的芯片输出端连接。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的一种船舶的吃水测量装置的测量方法，该测量方法包括如下步骤：

(1)首先在船舶空载初次下水时，船舶各测点的吃水d为已知，打开旋转轮控制开关，启动旋转轮，释放绳索，重锤由于重力作用往下移动，并带动反射板下降，直至反射板接触水面；

(2)启动数据采集装置中的数据采集控制开关，开始数据测量；芯片每隔5秒启动测距仪测一次数据，共测30次；然后每个芯片运用均方根算法算出在空载状态下各测点处测距仪到水面的距离有效平均值为l,并将各测点的值l一一对应储存在各个芯片中；

(3)在装载状态下，依次重复步骤(1)、(2)，然后每个芯片运用均方根算法算出在装载状态下各测点处测距仪至水面的距离有效平均值为s，并将各测点的值s一一对应储存在各个芯片中；

(4)每个芯片通过芯片输出端将各个测点的值l和d传输给通信接收装置，数据处理器通过公式T=l+d-s计算出各个测点的吃水值T，计算完成后数据处理器调出该船舶的型线、静水力等数据信息，通过各个测点的位置及该测点的吃水值T，精确获取该装载状态下船舶的平均吃水量以及排水量、稳性等相关参数，并反馈到船舶上，反馈数据接收完毕后系统自动关闭。

本发明针对设有护舷材的船舶设计的吃水测量装置克服了以往吃水量测量方法的诸多缺点，其优点在于：探测装置的测距仪通过填充物密封固定在护舷材内部，避免了碰撞，并减小了温度、湿度等环境对其影响；在船舶的四周布置多个探测装置，且通过数据采集装置的控制同步多次采集数据，有效提高了采集数据的准确度，实现自动操作；同时设置的反射板，一定程度上消除了波浪对采集数据的影响；数据采集装置采用有线接收，信号稳定，不易受干扰，同时采用单片机式的芯片做计算处理，有效地降低了成本；通信接收装置采用同种类型船舶共用的形式，保证了结果的精确度的同时，大大地降低了成本，通过对吃水值的分析可同时计算出平均吃水量、排水量、稳性等相关参数，功能齐全。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的吃水测量装置示意图；

图2是本发明的数据采集装置和通信接收装置的连接图；

图3是本发明的探测装置布置图；

图4是本发明的测量吃水值的状态图；

图5是本发明的实施例的探测装置布置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括6个探测装置1、数据采集装置2、通信接收装置3，如图3所示，6个探测装置分别设置在船舶5左、右舷的首中尾部的六个位置，且设置在护舷材4内，并与数据采集装置2连接，通信接收装置3与数据采集装置2相连；

探测装置1包括测距仪11、反射板13、重锤14、旋转轮15，测距仪11通过填充物12固定设置在护舷材4内；填充物12的底部设有发射孔122，其内部设有导管121，测距仪11的发射端通过填充物12的发射孔122并朝向船舶5的船底基；旋转轮15固定设置在船舶5的甲板上；重锤14通过绳索16的一端系住并活动设置在护舷材4的底部，绳索16的另一端穿过填充物12的导管121并系在旋转轮15上，重锤14的上端固定设有一反射板13；

如图2所示，数据采集装置2包括总电源21、数据采集控制开关22、6个芯片23；每个芯片23均设有一个芯片输入端231和一个芯片输出端232，每个测距仪11通过导线111与每个芯片23的输入端231一一对应连接，每个芯片23通过数据采集控制开关22与总电源21连接；每个旋转轮15并联并通过旋转轮控制开关151与总电源21连接；

如图2所示，通信接收装置3由数据处理器31组成，数据处理器31与每个芯片23的芯片输出端232连接，数据处理器31中储存有各个船舶的船型信息。

如图4所示，利用该测量装置的方法包括如下步骤：

(1)首先在船舶5空载初次下水时，图4左半部分所示，船舶各测点的吃水d为已知，打开旋转轮控制开关151，启动旋转轮15，释放绳索16，重锤14由于重力作用往下移动，并带动反射板13下降，直至反射板13接触水面；

(2)启动数据采集装置2中的数据采集控制开关22，开始数据测量；芯片每隔5秒启动测距仪11测一次数据，共测30次；然后每个芯片23运用均方根算法算出在空载状态下6个测点处测距仪11到水面的距离有效平均值为l,并将6个测点处的值l一一对应储存在6个芯片23中；

(3)在装载状态下，图4右半部分所示，依次重复步骤(1)、(2)，然后6个芯片23运用均方根算法算出在装载状态下6个测点处测距仪11至水面的距离有效平均值为s，并将6个测点处的值s一一对应储存在6个芯片23中；

(4)6个芯片23通过芯片输出端232将6个测点处的值l和s传输给通信接收装置3，数据处理器31通过公式T=l+d-s分别计算出6个测点的吃水值T，计算完成后数据处理器31调出该船舶的型线、静水力等数据信息，通过6个测点的位置及该测点的吃水值T，精确获取该装载状态下船舶5的平均吃水量以及排水量、稳性等相关参数，并反馈到船舶5上，反馈数据接收完毕后系统自动关闭。

本发明实施例为一条96.0m的散货船，测点布置如图5所示，船舶初次下水的空载吃水值已事先从船舶的相关资料中直接获取，测量装置启动后得到以下测量数据：

数据处理器31调出该船舶的型线、静水力等数据信息，根据船舶的测点位置及相应位置的吃水值，经分析计算得：该装载状态下船舶在漂心处的平均吃水为5.74m，排水量为7238.90t。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (2)

1. 一种船舶的吃水测量装置，其特征在于：包括数个探测装置、数据采集装置、通信接收装置，所述数个探测装置分别设置在船舶四周的护舷材内，并与数据采集装置连接，所述通信接收装置与数据采集装置相连；

所述探测装置包括测距仪、反射板、重锤、旋转轮，所述测距仪通过填充物固定设置在护舷材内；所述填充物的底部设有发射孔，其内部设有导管，所述测距仪的发射端通过填充物的发射孔并朝向船舶的底部；所述旋转轮固定设置在船舶的甲板上；所述重锤通过绳索的一端系住并活动设置在护舷材的底部，所述绳索的另一端穿过填充物的导管并系在旋转轮上，所述重锤的上端固定设有一反射板；

所述数据采集装置包括总电源、数据采集控制开关、数个芯片；所述芯片的个数与探测装置的个数一致，每个芯片均设有一个芯片输入端和一个芯片输出端，所述每个测距仪通过导线与每个芯片的输入端一一对应连接，所述每个芯片通过数据采集控制开关与总电源连接；所述每个旋转轮并联并通过旋转轮控制开关与总电源连接；

所述通信接收装置由数据处理器组成，所述数据处理器与每个芯片的芯片输出端连接。

2.如权利要求1所述的一种船舶的吃水测量装置的测量方法，其特征在于：该测量方法包括如下步骤：

(1)首先在船舶空载初次下水时，船舶各测点的吃水d为已知，打开旋转轮控制开关，启动旋转轮，释放绳索，重锤由于重力作用往下移动，并带动反射板下降，直至反射板接触水面；

(2)启动数据采集装置中的数据采集控制开关，开始数据测量；芯片每隔5秒启动测距仪测一次数据，共测30次；然后每个芯片运用均方根算法算出在空载状态下各测点处测距仪到水面的距离有效平均值为l,并将各测点的值l一一对应储存在各个芯片中；

(3)在装载状态下，依次重复步骤(1)、(2)，然后每个芯片运用均方根算法算出在装载状态下各测点处测距仪至水面的距离有效平均值为s，并将各测点的值s一一对应储存在各个芯片中；

(4)每个芯片通过芯片输出端将各个测点的值l和s传输给通信接收装置，数据处理器通过公式T=l+d-s计算出各个测点的吃水值T，计算完成后数据处理器调出该船舶的型线、静水力等数据信息，通过各个测点的位置及该测点的吃水值T，精确获取该装载状态下船舶的平均吃水量以及排水量、稳性等相关参数，并反馈到船舶上，反馈数据接收完毕后系统自动关闭。

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