CN112124519B - 一种船舶大型首制分段的吊装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶大型首制分段的吊装工艺，包括以下步骤：步骤一、制作光路靶；步骤二、在首制分段的首部及尾部分别安装光路靶，光路靶沿分段前后中心线对称；步骤三、在船台的两侧基面烧焊眼板、眼板连接扁钢及花篮螺栓，在首制分段的外侧装焊眼板，眼板连接花篮螺栓；步骤四、采用吊车将首制分段由总组平台上吊起；步骤五、吊车匀速平行移动，将首制分段吊上船台的滑道上。落墩前对首制分段的首部最高点和首部最低点的中心进行对中；步骤六、调整首制分段的倾斜角度至与船台的倾斜角度一致；步骤七、吊车松钩。本发明缩短了吊装时间，降低了吊装作业的风险，提高了吊装精度，对后续分段吊装作业具有积极意义。

Description

一种船舶大型首制分段的吊装工艺

技术领域

本发明属于船舶建造技术领域，具体涉及一种船舶大型首制分段的吊装工艺。

背景技术

45000T首制船的首制分段在完成平台总组任务后，进行上船台搭载吊装作业，传统的吊装做法是用全站仪对分段前后中心点分别对中，然后在中心点摆荡线锤来确定分段在格子线的前后位置，最后进行分段平面的水平数据测量，各项数据测量完成后船体外板点焊扁钢并由花栏螺栓拉紧固定，把边墩和底墩的枕木抄紧，才能将吊机的挂钩松开。一般来说，起吊到松钩的用时长短反应了吊装速度的快慢，吊装时间越长，人工和吊车资源的成本较高，吊装工作的风险高。

传统的首制分段吊装定位方法是在测量点对首制分段的最低点和最高点的中心(吊装前可测出，为宽度的1/2)进行对中确定左右位置，随后荡线锤，通过格子中心线数据确定首制分段的前后位置，之后在首制分段的未必进行上述相同操作，通过前后左右位置条件约束，形成的一个平行于地面的水平基准面。船台有一定斜度，首制分段是由4台吊车两两一组从前后两端起吊，高低有一定误差，需要调整到和船台面水平，这就需要借助船台边上的标杆，用水平管根据连通器原理进行标杆数据传递，通过高度差确定是否平行于船台，水平管测量需要多点位多次测量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种船舶大型首制分段的吊装工艺，本发明能够减少分段的定位次数和分段固定工序前移来达到快速吊装的目的，且精度更高，人为误差更小。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种船舶大型首制分段的吊装工艺，包括以下步骤：

步骤一、制作光路靶；所述光路靶用于将低点面的激光束经折射及反射转化成高点面的激光束；或者用于将高点面的激光束经反射及折射转化为低点面的激光束；

步骤二、在首制分段的首部及尾部分别安装光路靶，光路靶沿分段前后中心线对称；

步骤三、在船台的两侧基面烧焊眼板、眼板连接扁钢及花篮螺栓，在首制分段的外侧装焊眼板，眼板连接花篮螺栓；

步骤四、采用吊车将首制分段由总组平台上吊起，当首制分段离开总组平台的支撑钢墩，吊车的钢丝受力时，由总组平台上的测量点发出入射角为∠α的激光束，观察激光束的落点，调节首制分段的位置及角度，使得激光速的落点落在指定位置；

步骤五、吊车匀速平行移动，将首制分段吊上船台的滑道上，落墩前对首制分段的首部最高点和首部最低点的中心进行对中，在首制分段的最高点挂线锤，摆动线锤，通过线锤所指至船台格子中心线的位置调整首制分段的前后位置，完成首制分段首部的初步定位，拉紧花篮螺栓将首制分段的首部进行固定；

步骤六、由船台的测量点发射入射角为∠α的激光束，观察激光束的落点并调整首制分段的左右位置，调节完成后，将首制分段尾部的光路靶替换为纸板，由船台的测量点发出入射角为∠A的激光束，根据激光速在纸板上的落点调整首制分段的倾斜角度至与船台的倾斜角度一致；

步骤七、调节至首制分段平行船台后，固定船台与首制分段的尾部，并将首制分段落墩，吊车松钩。

进一步地，所述步骤一中，光路靶包括靶主体、三棱镜、第一平面镜及第二平面镜，三棱镜设置于第一平面镜的一侧，第二平面镜设置于第一平面镜的正上方且与第一平面镜平行，三棱镜用于作用是将入射激光速折射成水平激光束，三棱镜的折射率为n。

进一步地，所述步骤二中，光路靶安装于首制分段的左右中心线上。

进一步地，所述步骤四中，入射角∠α满足激光束由三棱镜折射后与总组平台平行，激光束的发射点位于总组平台格子中心线上，通过观察激光束落点是否落在总组平台格子中心线上判断首制分段沿总组平台格子中心线左右对称，通过观察激光束发射点至分段前后中心线的距离与激光束落点至分段前后中心线的距离是否相等判断首制分段的首尾方向水平。

进一步地，所述步骤六中，入射角∠A满足激光束由首制分段首部的三棱镜折射后与水平面平行，激光束的发射点位于船台格子中心线上。

更进一步地，所述入射角∠A的计算过程为：定义船台的倾角为∠p；定义在入射角为∠a时，经三棱镜折射后激光束的折射角为∠b；定义在入射角为∠A时，经三棱镜折射后激光束的折射角为∠B，则满足：sin(a)/sin(b)＝sin(A)/sin(b-p)，∠a、∠p、∠b为已知。

更进一步地，定义入射角为∠a时，激光束在纸板上的落点为x；定义入射角为∠A时，激光束在纸板上的落点为y；定义点x与点y之间的距离为xy，定义纸板与首制分段首部的光路靶之间的距离为L，则满足：arctan(xy/L)＝∠p，落点x、∠p、L为已知，即得落点y的位置。

本发明的工艺主要改进点主要包括两个部分：(1)预固定工序前移，具体施工内容是在首制分段外侧装焊吊环，吊环连接花篮螺栓，在船台两侧基面烧焊眼板，眼板连接扁钢及花篮螺栓，由于船台格子中心线可以充当测量分段的标尺作用，首制分段放置位置固定，所以用来固定拉紧螺栓的眼板和扁钢可以提前烧焊，在首制分段定位过程中，直接拉紧花篮螺栓，省去了施工过程中的烧焊工装。(2)入射角的三维一器测量，全程采用全站仪一个仪器作为激光发射源，通过改变光路靶的射入角对分段前后、左右、高低水平进行测量，精度更高，人为误差更小。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过减少了定位次数和分段固定工序前移达到了快速吊装的目的，减少吊装时间能够大幅较少人工和吊车资源的使用，缩短了吊装时间，降低了吊装作业的风险，提高了吊装精度，对后续分段吊装作业具有积极意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中光路靶的结构示意图。

图2为本发明中光路靶在首制分段上的安装结构示意图。

图3为本发明中首制分段吊装时的现场布置图。

图4为本发明光路靶的下部结构原理图。

图5为本发明光路靶的上部结构原理图。

其中，附图标记具体说明如下：光路靶1、三棱镜2、第一平面镜3、第二平面镜4、首制分段5、总组平台6、船台7、分段前后中心线8、总组平台格子中心线9、船台格子中心线10。

具体实施方式

下下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种船舶大型首制分段的吊装工艺，包括以下步骤：

步骤一、制作光路靶1；所述光路靶1用于将低点面的激光束经折射及反射转化成高点面的激光束；或者用于将高点面的激光束经反射及折射转化为低点面的激光束。本实施例中，光路靶1包括靶主体、三棱镜2、第一平面镜3及第二平面镜4，其中三棱镜2以一定的角度安装于第一平面镜3的一侧，第二平面镜4安装于第一平面镜3的正上方，三棱镜2的作用是将入射激光速折射成水平激光束，三棱镜2的折射率为n，第一平面镜3的法线与三棱镜2折射面法线之间的夹角为∠c，∠c可以根据三棱镜2及第一平面镜3的安装位置求出。

步骤二、在首制分段5的首部及尾部分别安装光路靶1，光路靶1沿分段前后中心线8对称，光路靶1安装于首制分段5安装于首制分段5的左右中心线上。

步骤三、在船台7的两侧基面烧焊眼板、眼板连接扁钢及花篮螺栓，在首制分段5的外侧装焊眼板，眼板连接花篮螺栓。由于船台格子中心线10可以充当测量分段的标尺作用，首制分段5放置位置固定，所以用来固定拉紧螺栓的眼板和扁钢可以提前烧焊，在首制分段5定位过程中，直接拉紧花篮螺栓，省去了施工过程中的烧焊工装。

步骤四、采用吊车将首制分段5由总组平台6上吊起，当首制分段5离开总组平台6的支撑钢墩，吊车的钢丝受力时，由总组平台6上的测量点发出入射角为∠α的激光束，观察激光束的落点，调节首制分段5的位置及角度，使得激光速的落点落在指定位置。入射角∠α满足激光束由三棱镜2折射后与总组平台6平行，激光束的发射点位于总组平台格子中心线9上，通过观察激光束落点是否落在总组平台格子中心线9上判断首制分段5沿总组平台格子中心线9左右对称，通过观察激光束发射点至分段前后中心线8的距离与激光束落点至分段前后中心线8的距离是否相等判断首制分段5的首尾方向是否水平。若激光束落点落在船台格子中心线10上说明首制分段5沿船台格子中心线10左右对称，若距离相等说明首制分段5的首尾方向平行。

吊车采用四台，四台吊车相对静止，匀速将首制分段5吊上船台7，起吊过程中会受风力影响，首制分段5产生摆动无法精确将激光落点打在船台格子中心线10上，出现这种情况只需要保证激光落点在船台格子中心线10左右摇摆浮动大致相同即可。

步骤五、吊车匀速起吊，将首制分段5吊上船台7的滑道上落墩前，对首制分段5的首部最高点和首部最低点的中心进行对中，在首制分段5的最高点挂线锤，摆动线锤，通过线锤所指至船台格子中心线10的位置调整首制分段5的前后位置，完成首制分段5首部的初步定位，拉紧花篮螺栓将首制分段5的首部进行固定。

步骤六、由船台7的测量点发射入射角为∠α的激光束，观察激光束的落点并调整首制分段5的左右位置，调节完成后，将首制分段5尾部的光路靶1替换为纸板，纸板垂直于首制分段5的甲板面。由船台7的测量点发出入射角为∠A的激光束，入射角∠A满足激光束由首制分段5首部的三棱镜2折射后与水平面平行，激光束的发射点位于船台格子中心线10上。根据激光速在纸板上的落点调整首制分段5的倾斜角度至与船台7的倾斜角度一致。

步骤七、调节至首制分段5平行船台7后，固定船台7与首制分段5的尾部，并将首制分段5落墩，吊车松钩。

其中，入射角∠A的计算过程为：定义三棱镜2折射面的法线与第一平面镜3的法线之间的夹角为∠c；定义船台7的倾角为∠p；定义在入射角为∠a时，经三棱镜2折射后激光束的折射角为∠b；定义在入射角为∠A时，经三棱镜2折射后激光束的折射角为∠B，三棱镜2和第一平面镜3的镜面始终保持静止，三棱镜2折射面的法线与第一平面镜3的法线之间的夹角为∠c为恒定值，则满足：

∠b+∠c+45°＝180° (1)

∠B+∠p+∠c+45°＝180° (2)

(1)-(2)得

∠b ＝∠B+∠p (3)

光始终在三棱镜2和空气两介质间传播，遵循折射定律

sin(a)/sin(b)＝n(4)

sin(A)/sin(B)＝n(5)

n和∠a为确定值(3)(4)(5)代入得：

sin(a)/sin(b)＝sin(A)/sin(b-p)

∠a,∠p，∠b为已知，可算出∠A。

其中，入射角为∠A时，激光束在纸板上的落点为y的计算方法如下：

定义入射角为∠a时，激光束在纸板上的落点为x；定义点x与点y之间的距离为xy，定义纸板与首制分段5首部的光路靶1之间的距离为L。由于首尾光靶距离L已知(由测量得到为常量，且光路靶1的尺寸相较于首制分段5的尺寸可以忽略不计，光路靶1在首制分段5上的安装相当于一个点)，纸板上x到y长度的变化，随分段尾部高低的调整而变化，xy与首尾光路靶1距离L之比满足：xy/L＝tan(p)即arctan(xy/L)＝∠p。在船台7上方时，发射入射角为∠A的激光束，当激光落点落在落点y上时，说明首制分段5的倾斜角度与船台7的倾斜角度相同。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (6)

1.一种船舶大型首制分段的吊装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制作光路靶；所述光路靶用于将低点面的激光束经折射及反射转化成高点面的激光束；或者用于将高点面的激光束经反射及折射转化为低点面的激光束；光路靶包括靶主体、三棱镜、第一平面镜及第二平面镜，三棱镜设置于第一平面镜的一侧，第二平面镜设置于第一平面镜的正上方且与第一平面镜平行，三棱镜用于将入射激光束折射成水平激光束，三棱镜的折射率为n；

步骤二、在首制分段的首部及尾部分别安装光路靶，光路靶沿分段前后中心线对称；

步骤三、在船台的两侧基面烧焊眼板、眼板连接扁钢及花篮螺栓，在首制分段的外侧装焊眼板，眼板连接花篮螺栓；

步骤四、采用吊车将首制分段由总组平台上吊起，当首制分段离开总组平台的支撑钢墩，吊车的钢丝受力时，由总组平台上的测量点发出入射角为∠α的激光束，观察激光束的落点，调节首制分段的位置及角度，使得激光束的落点落在指定位置；

步骤五、吊车匀速起吊，将首制分段吊上船台的滑道上落墩前，对首制分段的首部最高点和首部最低点的中心进行对中，在首制分段的最高点挂线锤，摆动线锤，通过线锤所指至船台格子中心线的位置调整首制分段的前后位置，完成首制分段首部的初步定位，拉紧花篮螺栓将首制分段的首部进行固定；

步骤六、由船台的测量点发射入射角为∠α的激光束，观察激光束的落点并调整首制分段的左右位置，调节完成后，将首制分段尾部的光路靶替换为纸板，由船台的测量点发出入射角为∠A的激光束，根据激光束在纸板上的落点调整首制分段的倾斜角度至与船台的倾斜角度一致；

步骤七、调节至首制分段平行船台后，首制分段的尾部与船台固定，并将首制分段落墩，吊车松钩。

2.如权利要求1所述的一种船舶大型首制分段的吊装工艺，其特征在于，所述步骤二中，光路靶安装于首制分段的左右中心线上。

3.如权利要求1所述的一种船舶大型首制分段的吊装工艺，其特征在于，所述步骤四中，入射角∠α满足激光束由三棱镜折射后与总组平台平行，激光束的发射点位于总组平台格子中心线上，通过观察激光束落点是否落在总组平台格子中心线上判断首制分段是否沿总组平台格子中心线左右对称，通过观察激光束发射点至分段前后中心线的距离与激光束落点至分段前后中心线的距离是否相等判断首制分段的首尾方向是否水平。

4.如权利要求1所述的一种船舶大型首制分段的吊装工艺，其特征在于，所述步骤六中，入射角∠A满足激光束由首制分段首部的三棱镜折射后与水平面平行，激光束的发射点位于船台格子中心线上。

5.如权利要求4所述的一种船舶大型首制分段的吊装工艺，其特征在于，所述入射角∠A的计算过程为：定义船台的倾角为∠p；定义在入射角为∠a时，经三棱镜折射后激光束的折射角为∠b；定义在入射角为∠A时，经三棱镜折射后激光束的折射角为∠B，则满足：sin(a)/sin(b)＝sin(A)/sin(b-p)。

6.如权利要求5所述的一种船舶大型首制分段的吊装工艺，其特征在于，定义入射角为∠a时，激光束在纸板上的落点为x；定义入射角为∠A时，激光束在纸板上的落点为y；定义点x与点y之间的距离为xy，定义纸板与首制分段首部的光路靶之间的距离为L，则满足：arctan(xy/L)＝∠p。

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