利用全站仪进行吃水与载重线标志安装

李甲兵

(中海工业(江苏)有限公司，江苏扬州 225211)

利用全站仪进行吃水与载重线标志安装

李甲兵

(中海工业(江苏)有限公司，江苏扬州 225211)

吃水与载重线标志的安装是船舶建造过程中的重要环节，这不仅因为其定位安装时精度要求较高，误差标准范围为±1.0mm，而且其定位的精确度直接影响到对船舶空船重量与重心位置的核定。传统的安装方法是通过树立标杆利用水平管逐点水平测量核对来实现的，操作过程中不可避免的存在人为读数误差、标杆垂直度误差、安装与复核时温度变化等因素的影响。采用新方法，一方面降低了工作量，另一方面提高了吃水与载重线标志安装的精确度，从而缩短了船坞周期，提高了船坞利用率。

水尺标志;载重线;全站仪

吃水与载重线标志是船舶航行运输时保证其经济性与安全性的重要量度之一。其作用主要有:船舶做倾斜试验确定空船重量与船舶重心位置;核算船舶的装载量或排水量;检测船体变形量;评估船舶设计与建造水平等。本文提出的新方法主要是利用全站仪三维坐标测量功能简捷精确地实现对船舶吃水与载重线标志的定位安装。

1 全站仪功能介绍

全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测量仪器，将光学度盘换为光电扫描度盘，人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。全站仪适用于专业测量、工程测量、教学培训、精密工业安装等方面，可自动记录各种测量数据(角度数据、距离数据、坐标数据、测站数据)，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，可直接与计算机进行实时双向数据传输和内存双向数据传输。实测时，还可输入现场环境温度和气压值，全站仪会自动计算大气修正值(也可直接输入大气改正值)对测距结果进行修正。

2 全站仪三维坐标测量原理

全站仪调好水平后即可确定测站点的三维坐标为(X0，Y0，Z0)。当测站与后视方位角设置完成后即可测定目标点的三维坐标(X1，Y1，Z1)，其三维坐标计算公式为:

式中:Y0为测站点Y坐标;S为斜距(仪器站距被测目标的直线距离);Z为天顶距(测线与垂直方向的夹角);Az为坐标方位角;X0为测站点X坐标;Z0为测站点Z坐标;ih为仪器高度;fh为目标点高度。

全站仪三维坐标测量原理图如图1所示。

图1 全站仪三维坐标测量原理图

根据测站点与目标点坐标的测量与对比计算，可以将吃水标志高度值变化简化为Z方向上的公差为100 mm的等差数列变化。

3 吃水与载重线标志测量安装

在做吃水与载重线标志前最关键的一步，就是测量全船基线和相应的挠度变化，并确认船舶型深是否符合CSQS造船质量规范。载重线的勘划起自平板龙骨上缘，而水尺起自平板龙骨下缘，相差一个平板龙骨的板厚，所以吃水标志测量是以船舯龙骨板的下缘为基准点并将船舯此处的挠度计算在内。先将所测基线返到船台标杆或船坞的坞墙上，并向下移动一个龙骨板厚与此处挠度的和即为水尺的零点。由零点开始沿Z方向向上选择好目标点后，敲洋冲点并用直角尺随全站仪激光做2条直角边以保证水尺的正确定位安装。

为保证吃水标志在同一条垂直线上同时简化计算程序，可将全站仪正对于吃水标志安装时所对应的肋位上。由于吃水标志的字母高度与上下间隔均为100 mm，而测站点与目标点的X方向的坐标值不变，仅关心Z方向的值是否按公差为100 mm的等差数列变化即可。另外，在船台进行安装时需将倾斜度考虑进去。其艏舯艉3处的吃水标志安装示意图分别如图2～图4所示，图中尺寸单位为mm。

图2 船艏吃水标志安装示意图

图3 船舯吃水标志安装示意图

吃水标志安装时先利用全站仪找到基线点Z1，将此处的挠度考虑进去得到目标点Z2=Z1+△h。由于吃水标志的堪画点起于龙骨板下缘，故将龙骨板厚度d减去得目标点Z3=Z2-d，也就是图中所示目标点1。以Z3所在方向上的值为0点，向上按等差数列进行取值找点即可。载重线的安装原理与吃水标志相同，只是不用计算龙骨板厚，而是从基线点处算起。载重线标志安装示意图如图5所示。

图4 船艉吃水标志安装示意图

图5 载重线标志安装示意图

4 新方法与传统方法的比较

传统方法需要树立标杆并测量前后左右的垂直度，以保证标杆笔直。将经过校准后的大尺绑于标杆上时，由于高度过大会导致部分弯曲从而产生误差;用水平管将吃水标志与大尺上的相应值一一测量核对工作量大，且人为读数误差无法避免。全船基线交验时要求船体与周围环境温度差要小，以减少艏艉翘变引起的误差。传统安装方法往往在夜间安装，白天检查，温度差导致的误差不可避免。

采用全站仪测量安装只需将目标点敲上洋冲点，并用直角尺随激光点做直角边，白天按晚上所画坐标安装即可，不用担心人为读数和温度变化引起的误差，大大降低了工作量。此外全站仪还可以对温度和大气压值进行修正，进一步提高了精确度。

［1］ 岳德仲，衡锦柏.水尺标志堪划与吃水量计［J］.中国船检，2010，(7):88-89.

［2］ 陆俊岫.船舶建造质量检验［M］.黑龙江:哈尔滨工程大学出版社，1996.

U671

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2011-04-28

李甲兵(1983-)，男，助理工程师，主要从事质量检验与控制工作。