CN110502835A - 一种万吨级载荷的重心计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开本发明所公开的方法，首先，利用多台多功能重载运输车构建运输阵列，所述的多功能重载运输车呈阵列式分布，所有多功能重载运输车的顶升油缸的液压回路上都设置有液电变送器，同时所有多功能重载运输车的控制系统都能够与总控台之间进行数据传输，所有的多功能重载运输车运行到位、形成运输阵列后，各车主升油缸工作，让船体脱离建造墩，船体完全依靠运输阵列进行支撑，并利用这个运输阵列进行多种计算，重心进行计算。该方法第一不需要等船体放入海中之后进行计算，第二能够节省下大量的人工称重劳动以及计算的工作量。而且利用这种方法计算得到的重载物重心，与传统方法计算得到的重心之间的偏差，不会超过±1.5%，精度相对较高。

Description

一种万吨级载荷的重心计算方法

技术领域

本发明涉及载荷重心的计算方法，特别是一种万吨级载荷的重心计算方法。

背景技术

一艘舰船、一座海洋平台或超大型工程的重量往往在万吨或数万吨，能对其进行平移的目前只有滑道滑靴式和普通轨道重载运输车这两种方式。但这两种方式只能够实现载荷的运输，而无法自动计算其重量并判断其重心。

舰船和海洋平台的重量重心的精确计算涉及到航行中的舰船和平台的稳性，所以十分重要。重量的理论计算十分复杂，不确定因素太多，如采购设备的重量，生产厂商提供的数据常不与实际相符，故有时需一名重量监督工程师，对上船安装的设备部件需要称重后上船安装，而其重心的真正位置仍然无法测到。一艘舰有数万个零部件，数十万米缝管、管系，上万米各种电缆，数十万平方米的油漆等等，分布在全船各个角落，要计算其重量重心是十分困难的。所以舰船或平台在下水前无法计算准确的重量重心，只有下水后在海上做各种试验和大量计算才能得到大概的重量和重心高度。

也就是说传统的计算超大型工程的重心时，操作相对繁琐，且无法在陆地上实现。因此现在需要一种能够解决上述问题的方法或装置。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种能够计算出船舶总重量，重心的水平投影位置及重心高度的方法，该方法的精度可达±1.5％，并能够大大节省人工秤重和海上做各种试验的劳动力及大量的计算工作量。

本发明的技术解决方案是：一种万吨级载荷的重心计算方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤依次进行：

首先，利用多台多功能重载运输车构建运输阵列，所述的多功能重载运输车呈阵列式分布，所有多功能重载运输车的顶升油缸的液压回路上都设置有液电变送器，同时所有多功能重载运输车的控制系统都能够与总控台之间进行数据传输，所有的多功能重载运输车运行到位、形成运输阵列后，各车主升油缸工作，让船体脱离建造墩，船体完全依靠运输阵列进行支撑，

以船体的纵向中心线为X轴，船体的0号肋骨线为Y轴，穿过X轴与Y轴交界点的竖直线为Z轴，船体的基线与X轴和Y轴所构建的平面，

总计使用N台多功能重载运输车，依次编号为No1、No2....Non-1和Non，

每一辆多功能重载运输车中都对称地设置有两台顶升油缸，每台多功能重载运输车都以两个顶升油缸中心距的中点作为计算点，No1号车与Y轴之间的距离为X1，No2号车与Y轴之间的距离为X2，……Non号车与Y轴之间的距离为Xn，，No1号车与X轴之间的距离为Y1，No2号车与X轴之间的距离为Y2，……Non号车与X轴之间的距离为Yn，上述的X1-Xn，Y1-Yn都可以通过布车的肋位号量得，

假设No1号车的实际负荷为W1，No2号车的实际负荷为W2，……Non号车的实际负荷为Wn，各个多功能重载运输车负载稳定后，载荷的总重量W为：

W＝w₁+w₂+……+w_n-1+w_n

则船体重心在水平投影上的X，Y坐标按照以下公式进行计算：

然后进行船体重心高度在Z轴上坐标的计算，

设最外侧两行多功能重载运输车的中心距为B，在船体保持水平的状态下，船体的重心在空间上处于G₀位置处，其高度为Z₀，其在水平面上的投影坐标为X₀，Y₀，

驱动右侧一行所有多功能重载运输车的顶升油缸工作，让船体与水平面之间形成倾角θ，顶升高度为ΔZ，则有

在上述过程中，船体的重心由G₀位置转动至Ga位置，其对应的转动倾角也是θ角，此时重心的高度为Za，而其在水平面上的投影为X₀，Ya，也就是说右侧一行多功能重载运输车动作的前后，船体重心的X轴坐标不会发生变化，Y轴坐标发生相应的变化，

通过各个重载运输车的载荷变化数值，带入公式：

得到Ya的数值，

则有：

在上述公式中，Y₀是上节计算得到的原重心在水平面上投影的Y轴坐标值，Ya是重心移动后在水平面上投影的Y轴坐标值，

船体重心的升高值△Y，可表示为Y·tgθ，

最终计算得到水平状态时重心高度Z₀，

Z₀＝Z₁-Y·tgθ。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

本发明所公开的方法，能够在陆地上直接利用重载车辆组成的阵列，自动地对重载物的总质量和重心进行计算，第一不需要等船体放入海中之后进行计算，第二能够节省下大量的人工称重劳动以及计算的工作量。而且利用这种方法计算得到的重载物重心，与传统方法计算得到的重心之间的偏差，不会超过±1.5％，精度相对较高。综上所述，可以说这种方法具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

附图说明

图1是本发明实施例中运输阵列的示意图。

图2是本发明实施例中被测载荷的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1、图2所示：一种万吨级载荷的重心计算方法，按照以下步骤依次进行：

首先，利用多台多功能重载运输车构建运输阵列，所述的多功能重载运输车呈阵列式分布，所有多功能重载运输车的顶升油缸的液压回路上都设置有液电变送器，同时所有多功能重载运输车的控制系统都能够与总控台之间进行数据传输，所有的多功能重载运输车运行到位、形成运输阵列后，各车主升油缸工作，让船体脱离建造墩，船体完全依靠运输阵列进行支撑，

这里的液电变送器能够将测得的油缸压力直接换算成载荷的吨位，并以电信号的形式发送到总控台，显示该编号车载荷的吨位数；将所有车辆的载荷相加，就能够计算出整体载荷的总质量；

调整船体至水平状态。由于运载物(船体)在建造时会有焊接变形，应力未完全释放，加上船体体积庞大，具有巨大的迎风面，迎风面始终会承受一定的的风载荷，因此在最初的一段时间里各个重载运输车的载荷是不稳定的，处于一个不断变化的阶段。一段时间后(例如一个小时)，各部分应力完全释放，此时的各车载荷即为实际载荷，测量得到的船体总质量才相对准确。

由于压力变送器的精确度为0.5％，故总重量的误差应在±1.5％以内。由于理论计算精度的未知项过多，因此改进度必定高于理论计算精度。

以船体的纵向中心线为X轴，船体的0号肋骨线为Y轴，穿过X轴与Y轴交界点的竖直线为Z轴，船体的基线与X轴和Y轴所构建的平面，

总计使用N台多功能重载运输车，依次编号为No1、No2....Non-1和Non，

每一辆多功能重载运输车中都对称地设置有两台顶升油缸，每台多功能重载运输车都以两个顶升油缸中心距的中点作为计算点，No1号车与Y轴之间的距离为X1，No2号车与Y轴之间的距离为X2，……Non号车与Y轴之间的距离为Xn，，No1号车与X轴之间的距离为Y1，No2号车与X轴之间的距离为Y2，……Non号车与X轴之间的距离为Yn，上述的X1-Xn，Y1-Yn都可以通过布车的肋位号量得，通常布车都会横向布置在强肋骨或横舱壁下，纵向布置在纵壁或纵桁下，因此上述各个编号的重载运输车与X轴之间的距离、Y轴之间的距离，直接在船体的图纸上通过寻找肋位号的方式，并计算得到；

假设No1号车的实际负荷为W1，No2号车的实际负荷为W2，……Non号车的实际负荷为Wn，各个多功能重载运输车负载稳定后，载荷的总重量W为：

W＝w₁+w₂+……+w_n-1+w_n

则船体重心在水平投影上的X，Y坐标按照以下公式进行计算：

然后进行船体重心高度在Z轴上坐标的计算，

设最外侧两行多功能重载运输车的中心距为B，在船体保持水平的状态下，船体的重心在空间上处于G₀位置处，其高度为Z₀，其在水平面上的投影坐标为X₀，Y₀，

驱动右侧一行所有多功能重载运输车的顶升油缸工作，让船体与水平面之间形成倾角θ，顶升高度为ΔZ，则有

在上述过程中，船体的重心由G₀位置转动至Ga位置，其对应的转动倾角也是θ角，此时重心的高度为Za，而其在水平面上的投影为X₀，Ya，也就是说右侧一行多功能重载运输车动作的前后，船体重心的X轴坐标不会发生变化，Y轴坐标发生相应的变化，

通过各个重载运输车的载荷变化数值，带入公式：

得到Ya的数值，

则有：

在上述公式中，Y₀是上节计算得到的原重心在水平面上投影的Y轴坐标值，Ya是重心移动后在水平面上投影的Y轴坐标值，

船体重心的升高值△Y，可表示为Y·tgθ，

最终计算得到水平状态时重心高度Z₀，

Z₀＝Z₁-Y·tgθ。

Claims (1)

1.一种万吨级载荷的重心计算方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤依次进行：

首先，利用多台多功能重载运输车构建运输阵列，所述的多功能重载运输车呈阵列式分布，所有多功能重载运输车的顶升油缸的液压回路上都设置有液电变送器，同时所有多功能重载运输车的控制系统都能够与总控台之间进行数据传输，所有的多功能重载运输车运行到位、形成运输阵列后，各车主升油缸工作，让船体脱离建造墩，船体完全依靠运输阵列进行支撑，

以船体的纵向中心线为X轴，船体的0号肋骨线为Y轴，穿过X轴与Y轴交界点的竖直线为Z轴，船体的基线与X轴和Y轴所构建的平面，

总计使用N台多功能重载运输车，依次编号为No1、No2·…Non-1和Non，

每一辆多功能重载运输车中都对称地设置有两台顶升油缸，每台多功能重载运输车都以两个顶升油缸中心距的中点作为计算点，No1号车与Y轴之间的距离为X1，No2号车与Y轴之间的距离为X2，……Non号车与Y轴之间的距离为Xn，，No1号车与X轴之间的距离为Y1，No2号车与X轴之间的距离为Y2，……Non号车与X轴之间的距离为Yn，上述的X1-Xn，Y1-Yn都可以通过布车的肋位号量得，

假设No1号车的实际负荷为W1，No2号车的实际负荷为W2，……Non号车的实际负荷为Wn，各个多功能重载运输车负载稳定后，载荷的总重量W为：

W＝w₁+w₂+……··+w_n-1+w_n

则船体重心在水平投影上的X，Y坐标按照以下公式进行计算：

然后进行船体重心高度在Z轴上坐标的计算，

设最外侧两行多功能重载运输车的中心距为B，在船体保持水平的状态下，船体的重心在空间上处于G₀位置处，其高度为Z₀，其在水平面上的投影坐标为X₀，Y₀，

驱动右侧一行所有多功能重载运输车的顶升油缸工作，让船体与水平面之间形成倾角θ，顶升高度为ΔZ，则有

在上述过程中，船体的重心由G₀位置转动至Ga位置，其对应的转动倾角也是θ角，此时重心的高度为Za，而其在水平面上的投影为X₀，Ya，也就是说右侧一行多功能重载运输车动作的前后，船体重心的X轴坐标不会发生变化，Y轴坐标发生相应的变化，

通过各个重载运输车的载荷变化数值，带入公式：

得到Ya的数值，

则有：

在上述公式中，Y₀是上节计算得到的原重心在水平面上投影的Y轴坐标值，Ya是重心移动后在水平面上投影的Y轴坐标值，

船体重心的升高值△Y，可表示为Y·tgθ，

最终计算得到水平状态时重心高度Z₀，

Z₀＝Z₁-Y·tgθ。