CN109458987A - 一种船舶特种设备水平度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶特种设备水平度测量方法，该方法包括以下步骤：前期准备；测量前状态确认；测量仪器检查和检测；水平度测量；测量数据处理；建立水平度分布函数；测量结果评估及分析；设备水平姿态修正。本发明具有测量精度高、操作方便和节约成本的优点。

Description

一种船舶特种设备水平度测量方法

技术领域

本发明涉及船舶特种设备安装工程领域，尤其是涉及一种船舶特种设备水平度测量方法。

背景技术

舰船作为海上武器的发射平台，平台上有众多高精度武器装备及通信导航等电子设备。但这些装备能否正常满足其打击精度，发挥其本身效用，都离不开其本身的安装平台(基座)，而这些基座通常有着极高的精度要求。

现有测量技术是采用“半坐墩测量法”或“全浮测量法”。

“半坐墩测量法”的缺点在于其前期准备工作复杂，坞墩与船体所有的接触点都需要在水下进行精确地测量与试验，且这些接触点的状态是否一致，均无法完全保证，即理论受力状态和实际受力状态很难完全一致，且该方法占用船坞资源，费用较高。该方法下水后易造成坞内合格，出坞超差的现象。

“全浮测量法”要求船处于正常排水量，其优点在于船体处于全浮状态，与舰船作战时的状态基本一致。二是不占用船坞，节约了费用。但该方法受到涌浪作用较大，船体始终处于周期性的摇摆状态(主要是纵摇和横摇)，这就对水平测量时的同步检测造成了很大难度。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种船舶特种设备水平度测量方法，能够使船体处于全浮状态下对舰船平台上特种设备水平度进行精确测量，同时能够不受场地限制，操作方便，并且能够有效地节约成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种船舶特种设备水平度测量方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：前期准备，选取测量设备，所述测量设备包括水平测量设备和通信指挥设备；

步骤二：测量前状态确认，检验船舶状态、待测量特种设备可靠性和基准平台可靠性；

步骤三：测量设备检察，确认所有测量设备均可正常使用；

步骤四：水平度测量，将两台象限仪分别置于设备测量平台和舰船基准平台，调整两台象限仪方向一致，并以设备方位角每隔一定角度作为一个测量点，相邻的两个测量点之间的夹角相等，分别记录两台象限仪的数据，计算出每个测量点的水平度误差并记录；

步骤五：根据步骤四中的测量数据,通过以下公式计算设备与基座之间的夹角α,

其中,α为设备与基座夹角,ε_测为设备测量平台象限仪读数,ε_测′为设备上与ε_测成180°方位角的象限仪读数；

步骤六:建立水平度分布函数,

其中,r_i为设备在不同方位角上相对于基准平台的夹角,θ为设备方位角,r₀为设备方位角为0°时设备相对于基准平台的夹角的测量值,r₁为设备方位角为90°设备相对于基准平台的夹角的测量值；

步骤七:测量结果评估与分析,将步骤四中所得测量数据带入步骤六中的水平度分布函数,将所得数据与实测数据作比对,验证数据可靠性；

步骤八:设备水平姿态修正,根据步骤七中比对结果,修正设备水平姿态。

优选地，步骤四的具体操作方法如下:①将设备方位角置于零位；②将两台象限仪分别置于设备测量平台和舰船基准平台，两台象限仪方向一致；③调整两台象限仪使其水泡居中，并同时读数，记下两台象限仪的读数分别为ε_基和ε_测，ε_测-ε_基即为第一次测量的水平度误差，记为Δε；④重复上述测量3～5次，记下每次测量的水平度误差；⑤观察记录的误差值，剔除偶然出现的个别大误差，将3次有效误差取平均值，即为该方位角的设备水平度误差，记为⑥将设备方位角每隔30°作为一个测量点，重复②～⑤的步骤，记录各点的水平度误差，所测数据均填写在设备水平度检查记录表内。

优选地，所述步骤五中公式的计算方法如下：设备与基座夹角记为α，基座与水平面夹角记为β，那么设备测量平台象限仪读数ε_测＝α+β，设备上与ε_测成180°方位角的象限仪读数ε_测′＝β-α，所以ε_测-ε′_测＝α+β-β+α＝2α，此时可得

优选地，在所述步骤五中，当时，视为水平度符合要求；当时，水平度不符合要求，通过调整环或修磨基座对水平度进行调整，直至其中为待测量特种设备的水平度误差上限值。

优选地，所述步骤六中公式的计算方法如下：

将设备方位角记为θ，

把设备在不同方位角上相对于基准平台的夹角记为r_i，

设备基座半径记为R，

在不同方位角设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离记为Hi，

则有Hi＝R·sin r_i，

当设备相对于基准平台的夹角r_i达到最大值时，将此时的设备方位角记为θ_max，

将H_i的变化幅值记为H_m，

将设备方位角为0°时设备相对于基准平台的夹角的测量值记为r₀,

将设备方位角为90°设备相对于基准平台的夹角的测量值r₁，

则，Hi＝H_m·cos(θ-θ_max)，

那么当设备方位角为0°时，此时设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离H₀＝H_m·cos(0-θ_max)，

当设备方位角为90°时，此时设备基座上此时设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离H₁＝H_m·cos(0°+90°-θ_max)，

则有

因此

则，

则

又H₁＝R·sin r₁H₀＝R·sin r₀，

所以

所以

得，

最终可得水平度分布函数为，

根据以上技术方案，本发明具有以下优点：

1、本发明采用的测量方法，较“半坐墩测量法”测量的数据更能直接反映舰船的实际使用状态，数据更为有效。

2、本发明建立的水平度分布函数克服了“全浮测量法”下，船体始终处于摇摆状态，数据测量不精准的缺点。

3、本发明采用的测量方法不受场地限制，测量过程相对简单，具有操作方便、适应性强等优点。

附图说明

图1是设备水平度测量示意图。

图2是基座水平误差示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明一种船舶特种设备水平度测量方法作进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解其工作方式及原理，但不能以此来限制本发明专利的保护范围。

如图1和图2所示，一种船舶特种设备水平度测量方法，该方法包括以下步骤，

步骤一：前期准备，制定试验计划，选取测量设备，所述测量设备包括水平测量设备和通信指挥设备；

步骤二：测量前状态确认，检验船舶状态、待测量特种设备可靠性和基准平台可靠性，包括但不限于以下状态，舰船处于下水后码头系泊于静水港湾(池)，载荷状况应不低于正常排水量的90％，并不受其他外力影响，舰船基准检验平台完好且验收合格，武器装置的检查平台完好，能够正常使用，舰船倾斜角(横倾及纵倾)不超过30′，测量应选择在早晨或夜晚，阴天时可以在白天进行；

步骤三：测量设备检察，确认所有测量设备均可正常使用，其中测量设备包括但不限于象限仪及其附件、电子水平仪及其附件；

步骤四：水平度测量，①将设备方位角置于零位；②将两台象限仪分别置于设备测量平台和舰船基准平台，两台象限仪方向一致；③调整两台象限仪使其水泡居中，并同时读数，记下两台象限仪的读数分别为ε_基和ε_测，ε_测-ε_基即为第一次测量的水平度误差，记为Δε；④重复上述测量3～5次，记下每次测量的水平度误差；⑤观察记录的误差值，剔除偶然出现的个别大误差，将3次有效误差取平均值，即为该方位角的设备水平度误差，记为⑥将设备方位角每隔一定角度作为一个测量点，为方便后期数据处理，相隔角度以可被90°整除为宜，此处选取将设备方位角每隔30°作为一个测量点，重复②～⑤的步骤，记录各点的水平度误差，所测数据均填写在设备水平度检查记录表内，见表1；

表1设备水平度检查记录表

步骤五：根据步骤四中的测量数据,通过以下公式计算设备与基座之间的夹角,其计算方法如下，JJ′为设备基座安装平面，OS和OS′为设备水平度检验平面，设备与基座夹角∠SOJ记为α，基座与水面夹角∠xOJ记为β，那么设备测量平台象限仪读数∠xOS＝ε_测＝α+β，设备上与ε_测成180°方位角的象限仪读数∠S′Ox′＝ε_测′＝β-α，所以ε_测-ε′_测＝α+β-β+α＝2α，此时可得

当α＞0时，表示x方向与水平面夹角高于x′方向与水平面夹角；

当α＜0时，表示x方向与水平面夹角低于x′方向与水平面夹角；

当时，视为水平度符合要求；当时，水平度不符合要求，通过调整环或修磨基座对水平度进行调整，直至其中为待测量特种设备的水平度误差上限值，不同特种设备的精度要求不同，其误差上限值不同；

步骤六:建立水平度分布函数,其建立方法如下，所述步骤六中公式的计算方法如下：

将设备方位角记为θ，

把设备在不同方位角上相对于基准平台的夹角记为r_i，

设备基座半径记为R，

在不同方位角设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离记为Hi，

则有Hi＝R·sin r_i，

当设备相对于基准平台的夹角r_i达到最大值时，将此时的设备方位角记为θ_max，

将H_i的变化幅值记为H_m，

将设备方位角为0°时设备相对于基准平台的夹角∠AOB的测量值记为r₀,

将设备方位角为90°设备相对于基准平台的夹角的测量值r₁，

则，Hi＝H_m·cos(θ-θ_max)，

那么当设备方位角为0°时，此时设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离H₀＝H_m·cos(0-θ_max)，

当设备方位角为90°时，此时设备基座上此时设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离H₁＝H_m·cos(0°+90°-θ_max)，

则有

因此

则，

则

又H₁＝R·sin r₁H₀＝R·sin r₀，

所以

所以

得，

最终可得水平度分布函数为，

步骤七:测量结果评估与分析,将步骤四中所得测量数据带入步骤六中的水平度分布函数,将所得数据与实测数据作比对,根据不同特种设备的误差要求，以此验证数据可靠性，以θ＝0时为例，将r₀、r₁和θ的值代入计算可得r_i＝0的值，比较r₀与r_i＝0，将两者差值与最大允许误差相比较，得出结论；

步骤八:设备水平姿态修正,根据步骤七中比对结果,找出需修正的水平数据，修正设备水平姿态。

毫无疑问，本发明一种船舶特种设备水平度测量方法除了上述实例以外还有其他类似的结构组成和使用方式。总而言之，本发明一种船舶特种设备水平度测量方法还包括其他对于本技术领域技术人员来说显而易见的变换和替代。

Claims (5)

1.一种船舶特种设备水平度测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：前期准备，选取测量设备，所述测量设备包括水平测量设备和通信指挥设备；

步骤二：测量前状态确认，检验船舶状态、待测量特种设备可靠性和基准平台可靠性；

步骤三：测量设备检察，确认所有测量设备均可正常使用；

步骤四：水平度测量，将两台象限仪分别置于设备测量平台和舰船基准平台，调整两台象限仪方向一致，并以设备方位角每隔一定角度作为一个测量点，相邻的两个测量点之间的夹角相等，分别记录两台象限仪的数据，计算出每个测量点的水平度误差并记录；

步骤五：根据步骤四中的测量数据,通过以下公式计算设备与基座之间的夹角α,

其中,α为设备与基座夹角,ε_测为设备测量平台象限仪读数,ε_测′为设备上与ε_测成180°方位角的象限仪读数；

步骤六:建立水平度分布函数,

其中,ri为设备在不同方位角上相对于基准平台的夹角,θ为设备方位角,r₀为设备方位角为0°时设备相对于基准平台的夹角的测量值,r₁为设备方位角为90°设备相对于基准平台的夹角的测量值；

步骤七:测量结果评估与分析,将步骤四中所得测量数据带入步骤六中的水平度分布函数,将所得数据与实测数据作比对,验证数据可靠性；

步骤八:设备水平姿态修正,根据步骤七中比对结果,修正设备水平姿态。

2.根据权利要求1所述的一种船舶特种设备水平度测量方法，其特征在于，步骤四的具体操作方法如下:①将设备方位角置于零位；②将两台象限仪分别置于设备测量平台和舰船基准平台，两台象限仪方向一致；③调整两台象限仪使其水泡居中，并同时读数，记下两台象限仪的读数分别为ε_基和ε_测，ε_测-ε_基即为第一次测量的水平度误差，记为Δε；④重复上述测量3～5次，记下每次测量的水平度误差；⑤观察记录的误差值，剔除偶然出现的个别大误差，将3次有效误差取平均值，即为该方位角的设备水平度误差，记为⑥将设备方位角每隔30°作为一个测量点，重复②～⑤的步骤，记录各点的水平度误差，所测数据均填写在设备水平度检查记录表内。

3.根据权利要求1所述的一种船舶特种设备水平度测量方法，其特征在于，所述步骤五中公式的计算方法如下：设备与基座夹角记为α，基座与水平面夹角记为β，那么设备测量平台象限仪读数ε_测＝α+β，设备上与ε_测成180°方位角的象限仪读数ε_测′＝β-α，所以ε_测-ε′_测＝α+β-β+α＝2α，此时可得

4.根据权利要求1所述的一种船舶特种设备水平度测量方法，其特征在于，在所述步骤五中，当时，视为水平度符合要求；当时，水平度不符合要求，通过调整环或修磨基座对水平度进行调整，直至其中为待测量特种设备的水平度误差上限值。

5.根据权利要求1所述的一种船舶特种设备水平度测量方法，其特征在于，所述步骤六中公式的计算方法如下：

将设备方位角记为θ，

把设备在不同方位角上相对于基准平台的夹角记为r_i，

设备基座半径记为R，

在不同方位角设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离记为Hi，

则有Hi＝R·sin r_i，

当设备相对于基准平台的夹角r_i达到最大值时，将此时的设备方位角记为θ_max，

将H_i的变化幅值记为H_m，

将设备方位角为0°时设备相对于基准平台的夹角的测量值记为r₀,

将设备方位角为90°设备相对于基准平台的夹角的测量值r₁，

则，Hi＝H_m·cos(θ-θ_max)，

那么当设备方位角为0°时，此时设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离H₀＝H_m·cos(0-θ_max)，

当设备方位角为90°时，此时设备基座上此时设备基座上半径为R的点到安装面的垂直距离H₁＝H_m·cos(0°+90°-θ_max)，

则有

因此

则，

则

又H₁＝R·sin r₁H₀＝R·sin r₀，

所以

所以

得，

最终可得水平度分布函数为，