CN113094810A - 一种涂层重量计算方法及船舶涂层重心计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶建造技术领域，公开了一种涂层重量计算方法及船舶涂层重心计算方法。所述涂层重量计算方法包括：计算以涂料A在涂装面积为S₀的区域形成理论干膜厚度为L₀的理论涂层时，理论涂层的重量m₀；采用涂料A在涂装面积为S₀的第一部件上进行涂布，并形成实际涂层；获得实际涂层的实际干膜厚度L₁；计算实际涂层的重量m₁，其中，

本发明的涂层重量计算方法大大提高了每个部件涂层重量计算精确度，进而提高船舶涂层重量计算精度，为船舶整船重量计算和控制提供依据。本发明船舶涂层重心计算方法，其通过采用上述涂层重量计算方法，得到的涂层重心位置准确、误差小。

Description

一种涂层重量计算方法及船舶涂层重心计算方法

技术领域

本发明涉及船舶建造技术领域，尤其涉及一种涂层重量计算方法及船舶涂层重心计算方法。

背景技术

对于客滚船而言，其自身重量及重心高度直接关系到装载能力和运载成本，因此重量、重心的计算与控制一直是客滚船建造过程中的重点和难点。客滚船在建造时，重量、重心位置允许的偏差裕度很小，因此在重量、重心计算上的要求也就更为严格，除了船舶上每一个部件诸如法兰、电气设备等部件外，船舶的涂层重量也需要考虑在内。

由于船舶涂装的成本与涂装面积及涂料的实际用量等直接相关，因此这些数据是必须计算的，而现有技术中对涂层重量的计算往往也是基于此数据，具体地，涂层的重量＝涂料的理论用量×系数A，或，涂层的重量＝涂料的实际用量×系数B，其中，系数A和系数B用于补偿涂装过程中的损失和误差，而系数A和系数B是经验值，因此最终得到的涂层重量只是估算值，无法满足客滚船高精度的重量、重心计算要求。

因此，亟需一种涂层重量计算方法及船舶涂层重心计算方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提出一种涂层重量计算方法，其计算得到的涂层重量结果精准、误差小。

本发明的第二个目的在于提出一种船舶涂层重心计算方法，其通过采用上述涂层重量计算方法，得到的涂层重心位置准确、误差小。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种涂层重量计算方法，包括：

计算以涂料A在涂装面积为S₀的区域形成理论干膜厚度为L₀的理论涂层时，所述理论涂层的重量m₀；

采用所述涂料A在涂装面积为S₀的第一部件上进行涂布，并形成实际涂层；

获得所述实际涂层的实际干膜厚度L₁；

计算所述实际涂层的重量m₁，其中，

可选地，理论涂层重量m₀的计算公式为：m₀＝V₀×ρ₀，其中，V₀表示理论涂层的体积，ρ₀表示单位体积理论涂层的质量。

可选地，所述涂料A的理论涂布率为N，

其中，SVR表示所述涂料A的体积固体含量，所述理论涂层体积V₀的计算公式为：

可选地，单位体积理论涂层的质量ρ₀的计算公式为：

其中，ρ_A表示所述涂料A的涂料比重，W表示所述涂料A中挥发性溶剂的比重，SVR表示所述涂料A的体积固体含量。

可选地，获得所述实际干膜厚度L₁的步骤包括：

测量所述第一部件上多个位置处的干膜厚度，并求平均值，得到实际干膜测量厚度L₁₁；

对实际干膜测量厚度L₁₁进行补偿，补偿厚度为L₁₂，所述实际干膜厚度L₁＝L₁₁+L₁₂。

可选地，所述补偿厚度L₁₂的确定方法为：

通过比较样块法，根据ISO8503-1确定所述第一部件的涂布表面的粗糙度等级，并获得此粗糙度等级对应的厚度修正值，所述修正值即为补偿厚度L₁₂。

可选地，所述第一部件上理论涂布有x层涂层，x≥2，且由内到外每层涂料的理论干膜厚度依次为L₀₁，…L_0x，第一部件的实际涂层重量计算方法包括：

计算所述第一部件上每层涂层对应的理论涂层重量，由内至外依次为：m₀₁，…，m_0x；

在所述第一部件上涂布第一层涂料，并获得第一层涂层的实际干膜厚度L₁₁；

在所述第一部件上继续涂布第二层涂料，并获得第二层涂层的实际干膜厚度L₁₂，以此类推，直至获得第x层涂层的实际干膜厚度L_1x，当x＝2时，L₁₂＝L_1x；

则所述第一部件的实际涂层重量

可选地，所述涂层重量计算方法还包括：

按照所述第一部件的实际涂层重量m₁的计算方法，分别计算船舶上每一个涂布有涂层的部件的实际涂层重量，并进行求和，以得到船舶涂层的重量。

一种船舶涂层重心计算方法，包括步骤：

步骤1，将船舶按照预设标准划分为多个模块；

步骤2，采用所述的涂层重量计算方法，分别获得第一个模块所包含的y个涂布有涂层的部件分别对应的实际涂层重量，按顺序依次为m₁，m₂，……m_y；

步骤3，计算第一个模块的y个所述部件分别对应的重心坐标值，按顺序依次为(X₁,Y₁,Z₁),(X₂,Y₂,Z₂),……(X_y,Y_y,Z_y)；

步骤4，通过矢量求和的方法，计算第一个模块的涂层重心坐标(X₀,Y₀,Z₀)：

步骤5，重复步骤2-4，以计算船舶的每个模块对应的涂层重心坐标；

步骤6，将各个模块的涂层重心坐标以矢量求和的方式计算，以得到所述船舶涂层的重心位置坐标。

可选地，划分所述船舶的所述预设标准可以为船舶，或船舶区域划分标准，或船舶分段划分标准。

本发明有益效果为：

本发明涂层重量计算方法，在对带有涂层的部件的实际涂层重量进行计算时，选择借助不会受实际涂布过程影响的量，即涂层的理论重量、涂层的理论厚度、理论与实际涂装面积以及单位体积内的涂层重量(仅与涂层自身性质有关)，来作为实际涂层重量计算的参数，并通过一定运算使这些参数能够直接与涂布的最终结果建立起对应关系，即

因此，只要测量涂层的实际干膜厚度即可获得精确的实际涂层重量，由于计算过程中用到的每一个数据都是恒定的或者对应实际涂层测量的，从使实际涂层重量结果具有很高的精度。本发明的涂层重量计算方法，突破现有技术中常用的“以理论量-误差量＝实际量”的计算思路，而是跳过中间过程中无法准确计算的误差量，采用“通过理论量和实际量中可方便测得的量(实际涂层厚度)，来得到实际量中不容易直接测得的量(实际涂层重量)”的构思，大大提高了每个部件涂层重量计算精确度，进而提高船舶涂层重量计算精度，为船舶整船重量计算和控制提供依据。

本发明的船舶涂层重心计算方法中，位于不同部件上的涂层的重量均是通过上述涂层重量计算方法得到的，从而保证船舶涂层重心的计算精度，进而为船舶整船重心计算和控制提供依据。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的涂层重量计算方法的流程图；

图2是本发明具体实施方式提供的船舶涂层重量计算方法的流程图；

图3是本发明具体实施方式提供的船舶涂层重心计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种涂层重量计算方法，其可以用于船舶建造技术领域，也可以应用于对桥梁或者其他钢结构的涂层重量计算。具体地，如图1所示，涂层重量计算方法包括：

计算以涂料A在涂装面积为S₀的区域形成理论干膜厚度为L₀的理论涂层时，所述理论涂层的重量m₀；

采用涂料A在涂装面积为S₀的第一部件上进行涂布，并形成实际涂层；

获得实际涂层的实际干膜厚度L₁；

计算实际涂层的重量m₁，其中，

可以理解的是，船舶包括多个带有涂层的部件，按照第一部件的实际涂层重量m₁的计算方法，分别对应计算每一个涂布有涂层的部件的实际涂层重量后求和，即可得到船舶涂层的重量。

本实施例涂层重量计算方法，在对带有涂层的部件的实际涂层重量进行计算时，选择借助不会受实际涂布过程影响的量，即涂层的理论重量、涂层的理论厚度、理论与实际涂装面积以及单位体积内的涂层重量(仅与涂层自身性质有关)，来作为实际涂层重量计算的参数，并通过一定运算使这些参数能够直接与涂布的最终结果建立起对应关系，即

因此，只要测量涂层的实际干膜厚度即可获得精确的实际涂层重量，由于计算过程中用到的每一个数据都是恒定的或者对应实际涂层测量的，从使实际涂层重量结果具有很高的精度。本实施例的涂层重量计算方法，突破现有技术中常用的“以理论量-误差量＝实际量”的计算思路，而是跳过中间过程中无法准确计算的误差量，采用“通过理论量和实际量中可方便测得的量(实际涂层厚度)，来得到实际量中不容易直接测得的量(实际涂层重量)”的构思，大大提高了每个部件涂层重量计算精确度，进而提高船舶涂层重量计算精度，为船舶整船重量计算和控制提供依据。

需要说明的是，对于采购的涂料而言，以涂料A为例，其涂料比重ρ_A、挥发性溶剂的比重W、体积固体含量SVR均为已知数值，故在计算理论涂层重量m₀时，可以按照如下步骤进行：

m₀＝V₀×ρ₀式(1)

其中，V₀为理论涂层的体积，ρ₀为单位体积理论涂层的质量；

单位体积理论涂层的质量ρ₀，即干膜的密度，其计算公式为：

在涂料从湿膜到干膜的过程中，挥发性溶剂挥发，使干膜的重量和体积均会减少，因而造成干膜密度与涂料比重有所差异，ρ₀的推导过程如下：

其中，m_湿—湿膜重量；m_干—干膜重量；m_挥—挥发的溶剂质量；

V_湿—湿膜体积；V_干—干膜体积；V_挥—挥发的溶剂的体积；

涂料A的理论涂布率N的计算公式为：

故理论涂层的体积V₀的计算公式为：

将式(2)和式(3)带入式(1)中，得到理论涂层重量的计算公式：

其中，当所需要计算的部件上涂层使用的涂料为A涂料时，则SVR、ρ_A、W始终不变，只需要将该部件的涂装面积和理论干膜厚度对应替换S₀、L₀即可；当使用其他涂料时，则还需要将新涂料的体积固体含量、涂料比重、挥发性溶剂的比重对应替换公式中的SVR、ρ_A、W。

在对实际干膜的厚度进行测量时，当认为部件的待涂布表面为绝对光滑时，则实际干膜测量厚度L₁₁即是实际干膜厚度L₁，但是实际船舶制造过程中，待涂布表面无法达到绝对光滑的程度，且有的部件的待涂布表面还进行了喷砂表面处理，当在喷砂表面处理后的待涂布表面喷涂涂层时，在粗糙度的波峰以上的涂层厚度就会比粗糙度的波谷以上的涂层厚度小，而实际测量得到的实际干膜测量厚度L₁₁，不能将填充在波谷内的涂层厚度包含在内，因此需要对实际干膜测量厚度L₁₁进行一定的补偿，才能使干膜实际数据更准确。

具体地，测量第一部件的实际干膜厚度L₁时，在第一部件的涂布表面上取多个位置进行测量，并求取平均值，得到实际干膜测量厚度L₁₁，从而减小厚度测量误差；接着，通过比较样块法，根据ISO8503-1确定第一部件的涂布表面的粗糙度等级，并查出该粗糙度等级对应的厚度修正值，修正值即为补偿厚度L₁₂，则第一部件的实际干膜厚度L₁＝L₁₁+L₁₂。

可选地，对于船舶上的一些部件，其涂布表面可能涂布多层涂料，以第一部件上理论涂布有x层涂层，x≥2，为例进行说明：第一部件上的x层涂层，由内到外每层涂料的理论干膜厚度依次为L₀₁，…L_0x，则在计算第一部件的实际涂层重量时，需要计算每层涂层分别对应的理论涂层重量，由内至外依次为：m₀₁，…，m_0x；在第一部件上涂布第一层涂料后，测量并计算得到第一层涂层的实际干膜厚度L₁₁，接着在第一部件上继续涂布第二层涂料，测量并计算得到第二层涂层的实际干膜厚度L₁₂，以此类推，直至获得第x层涂层的实际干膜厚度L_1x(当x＝2时，L₁₂＝L_1x)，则第一部件的实际涂层重量

如图3所示，本实施例还提供了一种船舶涂层重心计算方法，包括步骤：

步骤1，将船舶按照预设标准划分为多个模块；

步骤2，采用本实施例的涂层重量计算方法，分别获得第一个模块所包含的y个涂布有涂层的部件分别对应的实际涂层重量，按顺序依次为m₁，m₂，……m_y；

步骤3，计算第一个模块的y个部件分别对应的重心坐标值，按顺序依次为(X₁,Y₁,Z₁),(X₂,Y₂,Z₂),……(X_y,Y_y,Z_y)；

步骤4，通过矢量求和的方法，计算第一个模块的涂层重心坐标(X₀,Y₀,Z₀)：

步骤5，重复步骤2-4，以计算船舶的每个模块对应的涂层重心坐标；

步骤6，将各个模块的涂层重心坐标以矢量求和的方式计算，以得到船舶涂层的重心位置坐标。

本实施例的船舶涂层重心计算方法中，所有部件上的涂层的重量均是通过上述涂层重量计算方法得到的，首先保证了重量的精度，在将同一个模块的多个部件的涂层重心进行矢量求和计算后，可以获得更准确的第一模块涂层重心位置，进而在将多个模块的涂层重心进行矢量求和计算后，保证整个船舶涂层重心的计算精度，以为船舶后续的安全测试过程提供准确的理论依据。

优选地，在确定部件涂层的重心位置时，可以将部件分为两类：其中一类部件的形态为空间立体结构(如长方体舱室)，则该部件的涂层重心坐标取用该部件的几何重心坐标；另一类部件的形态为板件(如干舷、甲板等)，则该部件的涂层重心坐标取用该部件本身的重心坐标。

可选地，划分船舶模块时，可以选用船舶常用的三种划分方式，即以船舶的部位进行划分，以船舶的区域划分和以船舶的分段进行划分。通过不同的模块划分方式得到的船舶涂层重心坐标可能不同，但其可以从两个角度体现船舶的涂层重心分布，船舶实际建造过程中，可以将两种不同模块划分方式下对应的船舶涂层重心均算出来，以为整船的重心计算和控制提供更多依据。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种涂层重量计算方法，其特征在于，包括：

计算以涂料A在涂装面积为S₀的区域形成理论干膜厚度为L₀的理论涂层时，所述理论涂层的重量m₀；

采用所述涂料A在涂装面积为S₀的第一部件上进行涂布，并形成实际涂层；

获得所述实际涂层的实际干膜厚度L₁；

计算所述实际涂层的重量m₁，其中，

2.如权利要求1所述的涂层重量计算方法，其特征在于，理论涂层重量m₀的计算公式为：m₀＝V₀×ρ₀，其中，V₀表示理论涂层的体积，ρ₀表示单位体积理论涂层的质量。

3.如权利要求2所述的涂层重量计算方法，其特征在于，所述涂料A的理论涂布率为N，

其中，SVR表示所述涂料A的体积固体含量，所述理论涂层体积V₀的计算公式为：

4.如权利要求2所述的涂层重量计算方法，其特征在于，单位体积理论涂层的质量ρ₀的计算公式为：

其中，ρ_A表示所述涂料A的涂料比重，W表示所述涂料A中挥发性溶剂的比重，SVR表示所述涂料A的体积固体含量。

5.如权利要求1所述的涂层重量计算方法，其特征在于，获得所述实际干膜厚度L₁的步骤包括：

测量所述第一部件上多个位置处的干膜厚度，并求平均值，得到实际干膜测量厚度L₁₁；

对所述实际干膜测量厚度L₁₁进行补偿，补偿厚度为L₁₂，所述实际干膜厚度L₁＝L₁₁+L₁₂。

6.如权利要求5所述的涂层重量计算方法，其特征在于，所述补偿厚度L₁₂的确定方法为：

通过比较样块法，根据ISO8503-1确定所述第一部件的涂布表面的粗糙度等级，并获得此粗糙度等级对应的厚度修正值，所述修正值即为补偿厚度L₁₂。

7.如权利要求1所述的涂层重量计算方法，其特征在于，所述第一部件上理论涂布有x层涂层，x≥2，且由内到外每层涂料的理论干膜厚度依次为L₀₁，…L_0x，第一部件的实际涂层重量计算方法包括：

计算所述第一部件上每层涂层对应的理论涂层重量，由内至外依次为：m₀₁，…，m_0x；

在所述第一部件上涂布第一层涂料，并获得第一层涂层的实际干膜厚度L₁₁；

在所述第一部件上继续涂布第二层涂料，并获得第二层涂层的实际干膜厚度L₁₂，以此类推，直至获得第x层涂层的实际干膜厚度L_1x，当x＝2时，L₁₂＝L_1x；

则所述第一部件的实际涂层重量

8.如权利要求1-7任一项所述的涂层重量计算方法，其特征在于，所述的涂层重量计算方法还包括：

按照所述第一部件的实际涂层重量m₁的计算方法，分别计算船舶上每一个涂布有涂层的部件的实际涂层重量，并进行求和，以得到船舶涂层的重量。

9.一种船舶涂层重心计算方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1，将船舶按照预设标准划分为多个模块；

步骤2，根据权利要求1-7任一项所述的涂层重量计算方法，分别获得第一个模块所包含的y个涂布有涂层的部件分别对应的实际涂层重量，按顺序依次为m₁，m₂，……m_y；

步骤3，计算第一个模块的y个所述部件分别对应的重心坐标值，按顺序依次为(X₁,Y₁,Z₁),(X₂,Y₂,Z₂),……(X_y,Y_y,Z_y)；

步骤4，通过矢量求和的方法，计算第一个模块的涂层重心坐标(X₀,Y₀,Z₀)：

步骤5，重复步骤2-4，以计算船舶的每个模块对应的涂层重心坐标；

步骤6，将各个模块的涂层重心坐标以矢量求和的方式计算，以得到所述船舶涂层的重心位置坐标。

10.如权利要求9所述的涂层重量计算方法，其特征在于，划分所述船舶的所述预设标准可以为船舶部位划分标准，或船舶区域划分标准，或船舶分段划分标准。

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