一种可快速搭载的造船方法及船舶一次移船定位方法与流程

2021-02-10 06:02:25|

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本发明涉及船舶建造技术领域，特别涉及一种可快速搭载的造船方法及船舶一次移船定位方法。

背景技术：

海洋工程装备和高技术船舶是十大重点发展领域之一，造船业为国家战略性装备制造业的代表，我国船舶工业已形成了较强国际竞争力的基础优势。2016年船舶行业进入寒冬，造船市场的竞争日趋激烈，诸多民营和国营造船企业倒闭，船舶行业前景堪忧。航运市场惨淡，船东对航运市场及船舶建造持观望态度，对于已经建造的船舶实行违约、弃船、延迟交付等策略，以抵消经济危机对航运业的影响。

面对危机，采用更加先进的技术进行突破是企业的选择之一。数字化造船是以造船过程的知识融合为基础，按中间产品组织专业化生产原则，应用模块化建造技术、协同制造技术、仿真建造和装配技术，实现船舶壳、舾、涂一体化制造，达到船舶产品快速制造和精益建造的一种技术。

数字化造船技术涵盖的范围非常广泛，而船坞三维搭载技术是数字化造船的一个类别。船坞三维搭载是在融合数字化造船技术的基础上，从设计策划、分段建造全过程测量到模拟分析、模拟总组、模拟搭载分析，结合船舶船坞实际搭载，利用三维智能化等技术，创立创新的一种新型造船技术。

目前，船坞搭载坐标系通常是二维的，通过手工拉大尺测量高度、吊线锤检查端口平齐度、激光经纬仪辅助测量半宽数据，过程繁琐、程序较多容易出错且测量精度不高。

船舶在完成实际搭载后，需要进行移船操作来完成后续工序段。目前的二次移船定位方法，操作流程复杂，能源消耗大，人力物力投入大，产生了较高的生产成本，并且移船周期时间长，效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种可快速搭载的造船方法，并进一步提供了一种船舶一次移船定位方法。

为了达到以上技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种可快速搭载的造船方法，包括以下步骤：

建立实际搭载的船坞三维坐标系；

根据船舶在设计阶段成型后形成的船舶理论三维坐标系，把理论的船舶x、y、z三维坐标与船坞的实际三维x、y、z坐标一一对应，使船舶理论三维坐标系与实际搭载的船坞三维坐标系相关联；

收集分段建造过程的各个工序阶段的过程数据，进行过程数据对比分析，根据分析结果确定分段余量加放量；

通过全站仪测量得实测分段三维数据，根据已有的分段理论三维设计模型与实测分段三维数据进行对比分析，得出实测分段三维数据的偏差值和线型偏差值，根据造船质量标准评判分段的状态，整改处理不符合造船质量标准的分段，得出第一分段状态数据；

根据分段理论三维设计模型形成的分段理论三维坐标系，把分段的理论x、y、z三维坐标与分段的实际三维x、y、z坐标一一对应，使分段理论三维坐标系与分段实测三维坐标系相关联；

将第一分段状态数据导入到分段理论三维坐标系中，并进行模拟搭载分析，得出合拢口偏差量，根据偏差量对问题合拢口进行余量切割和/或结构错位整改，处理后得出第二分段状态数据；

根据第二分段状态数据，整理出关键点的三维搭载定位数据，根据三维搭载定位数据进行实际搭载。

优选地，所述步骤中建立实际搭载的船坞三维坐标系的具体步骤为：

步骤1.1：使用全站仪测出船坞宽度中心位置，在坞底艏舯艉测量出多个中心标记点，连线中心标记点画出地样中心线；

步骤1.2：选取位于地样中心线一侧并处于船底之外到坞墙的任选一点作为第一坞底标记点，根据第一坞底标记点到地样中心线的垂直距离，在同一侧画出多个坞底标记点，连线坞底标记点画出坞底半宽线；另一条坞底半宽线设置于地样中心线另一侧，两条坞底半宽线相对于地样中心线对称设置；

步骤1.3：选取位于地样中心线一侧的坞边上的任选一点作为第一坞边标记点，根据第一坞边标记点到地样中心线的垂直距离，在同一侧画出多个坞边标记点，连线坞边标记点画出坞边半宽线；另一条坞边半宽线设置于地样中心线另一侧，两条坞边半宽线相对于地样中心线对称设置；

步骤1.4：根据船舶的长度数据，使用全站仪在地样中心线的位置测出第一fr0肋位点，在第一fr0肋位点的左右两侧测量多个与地样中心线相垂直的fr0肋位点，连线fr0肋位点画出与地样中心线相垂直的fr0肋位线；在地样中心线上用全站仪测量出船舶分段和总段合拢口距第一fr0肋位点的尺寸数据，并把尺寸数据用全站仪反出到坞底半宽线和坞边半宽线上，画出合拢口端口线；

步骤1.5：根据船舶高度数据，使用全站仪测量出船舶的挠度数据，确定船舶高度基线，并把高度基线用全站仪分别反出到坞底的高度基准和坞边的高度基准上，确定距高度基准的坞底的辅助基线和坞边的辅助高度基准线。

优选地，所述步骤中进行过程数据对比分析，根据分析结果确定分段余量加放量的具体步骤为：

步骤2.1：测出焊接工序段前后数据，对比得出焊接收缩数据；

步骤2.2：测出火调工序段前后数据，对比得出火调收缩数据；

步骤2.3：测出吊运和托运工序段前后数据，对比得出吊运和托运变化数据；

步骤2.4：根据焊接收缩数据、火调收缩数据、吊运和托运变化数据确定分段余量加放量。

优选地，所述步骤中根据已有的分段理论三维设计模型与实测分段三维数据进行对比分析，得到的具体步骤为：

步骤3.1：从已有的造船数据库中导出相应的分段理论三维设计模型；

步骤3.2：将分段理论三维设计模型导入精度分析软件dacs中并设置分段三维数据理论点；

步骤3.3：将所述实测分段三维数据导入到精度分析软件dacs的分段理论三维设计模型并进行精度调整分析，得出实测分段三维数据的偏差值和线型偏差值。

优选地，还包括步骤：根据船舶建造过程的数据搭建造船数据库系统，利用造船数据库系统对船舶建造过程进行反馈调节，具体包括以下步骤：

步骤4.1：收集船舶建造过程的数据；

步骤4.2：整理船舶建造过程的数据；

步骤4.3：分析船舶建造过程的数据；

步骤4.4：反馈分析结果到船舶建造的各个工序段。

优选地，所述步骤4.3的具体步骤为：

将收集的余量数据、反变形数据、补偿量数据、平面度数据利用excel工具分析得出第一结果；

将收集的建模受力数据利用tribon建模受力分析得出第二结果；

将全站仪测量的分段数据和总段数据利用dacs软件模拟分析得出第三结果；

将收集的精度数据、工艺数据利用cad建模分析得出第四结果；

将收集的精度报验数据利用数据管控平台自动分析得出第五结果。

优选地，还包括步骤：采用船坞三维坐标系和全站仪，进行船舶主尺度测量和水尺划线。

优选地，所述坞底半宽线和坞边半宽线均设有标记部件。

本发明还提供一种船舶一次移船定位方法，包括以下步骤：

在船舶进行建造的过程中，根据实际搭载的船坞三维坐标系收集多条船在船坞建造时的各阶段底部平面度数据；

根据收集的多条船在船坞建造时的各阶段底部平面度数据，得出多条船在船坞建造时的各阶段平面度变化规律；

根据多条船在船坞建造时的各阶段平面度变化规律，分析二次移船坐墩流程得出一次移船坐墩流程；

根据多条船在船坞建造时的各阶段平面度变化规律，确定船坞一阶段区域搭载反变形数据；

根据多条船在船坞建造时的各阶段平面度变化规律，确定船坞二阶段区域坞墩高度反变形数据；

根据船坞一阶段区域搭载反变形数据和船坞二阶段区域坞墩高度反变形数据，对分段建造过程船底平面度控制；

通过移船前一阶段区域和移船后二阶段区域的差异分析情况，进行一次移船定位坐墩。

优选地，所述步骤中进行一次移船定位坐墩的具体步骤为：

步骤5.1：根据实际搭载的船坞三维坐标系，收集船b建造过程中的长宽高三维数据；

步骤5.2：根据实际搭载的船坞三维坐标系使船a和船b原地浮船；

步骤5.3：根据实际搭载的船坞三维坐标系使船a出坞，并使船b保持原地不动；

步骤5.4：根据长宽高三维数据，运用实际搭载的船坞三维坐标系对船b进行控制，将船b直接移到二阶段区域，对船坞进行抽水，完成定位后坐墩；

步骤5.5：抽干船坞的水，运用实际搭载的船坞三维坐标系完成一阶段区域船c搭载。

本发明的有益效果是：

通过造船数据库导出相应的分段三维模型，在分段建造后对分段数据进行收集形成实测分段三维数据，实测分段三维数据跟理论分段三维模型进行对比分析，可以对分段状态进行全面的精度管理和控制，并提前处理分段状态超出误差范围的数据；并且在后续的模拟搭载过程中，还可以将整改处理后的实测分段三维数据导入到精度分析软件dacs中的理论三维模型进行模拟分析，对含有余量的合拢口在搭载前指导切割余量，对合拢口结构对合错位较大的进行提前整改结构错位，完成对合拢口余量和结构对合错位的提前处理；此外，运用在精度分析软件dacs中模拟对合后的分段状态数据，整理出关键点的三维搭载定位数据，供船坞实际搭载中确定状态进行使用，船坞搭载过程中由专人进行跟踪指导，确保实际搭载状态和精度分析软件dacs中的模拟状态一致，达到了快速搭载、精益造船的目的，可以实现一次到位的吊装，基本无余量修割、结构错位超差的现象。

在进行船舶的移船定位时，通过将二次移船调整为一次移船，减少了一次船坞抽水、放水工序，减少了一次重新布墩工序，减少了一次原地坐墩定位工序，简化了操作流程，缩短了移船周期。此外，利用实际搭载的船坞三维坐标系进行一次移船，可以精确控制船舶移船数据，进而使船舶的定位准确，也节约了大量的人力物力，节省了能源消耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明的船舶搭载步骤流程图；

图2为本发明的船坞三维坐标平面示意图；

图3为本发明的船坞三维坐标剖面图；

图4为本发明的造船数据库系统流程图

图5为本发明的一次移船步骤流程图；

图6为本发明的一次移船流程示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面，通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。

本发明提供一种可快速搭载的造船方法，方法流程图如图1所示，图2为船坞搭建的三维坐标平面示意图，图3为船坞搭建的三维坐标剖视图，具体包括如下步骤：

建立实际搭载的船坞三维坐标系。

所述建立实际搭载的船坞三维坐标系，包括以下步骤：

步骤1.1：使用全站仪测出船坞宽度中心位置，在坞底艏舯艉测量出多个中心标记点，连线中心标记点画出地样中心线。所述地样中心线即为船坞三维坐标系x轴。

船坞与船舶的主尺寸数据是预先得知的，船舶主尺寸数据：长×宽×高数据＝179m×30m×15m；船坞主尺寸数据：长×宽×高数据＝400m×40m×10m。

步骤1.2：选取位于地样中心线一侧并处于船底之外到坞墙的任选一点作为第一坞底标记点，根据第一坞底标记点到地样中心线的垂直距离，在同一侧画出多个坞底标记点，连线坞底标记点画出坞底半宽线；另一条坞底半宽线设置于地样中心线另一侧，两条坞底半宽线相对于地样中心线对称设置。

优选地，所述第一坞底标记点距地样中心线的垂直距离为15400mm。

优选地，船底之外到坞墙的这段距离包括坞墙本身。

步骤1.3：选取位于地样中心线一侧的坞边上的任选一点作为第一坞边标记点，根据第一坞边标记点到地样中心线的垂直距离，在同一侧画出多个坞边标记点，连线坞边标记点画出坞边半宽线；另一条坞边半宽线设置于地样中心线另一侧，两条坞边半宽线相对于地样中心线对称设置。

优选地，所述第一坞边标记点距地样中心线的垂直距离为23000mm。

优选地，所述坞底半宽线和坞边半宽线均设有标记部件。优选地，所述标记部件可以为金属块或者金属条。优选地，所述标记部件也可以为坐标系标杆。所述标记部件方便做洋冲点和油漆标识，雨水冲刷不易掉色，可以长久使用。

优选地，所述坞底的高度基准为-450mm，所述坞边的高度基准为+11300mm。

此时一个由船坞里和船坞边组建的三维立体坐标系体系建立完毕，如图2和图3所示。三维坐标体系的建立，方便技术人员在坞底、坞边实时监控船舶建造的各个尺寸数据，为快速搭载、精益化造船提供科学支撑，也为船舶实际搭载之后的一次移船操作提供基础。

根据船舶在设计阶段成型后形成的船舶理论三维坐标系，把理论的船舶x、y、z三维坐标与船坞的实际三维x、y、z坐标一一对应，使船舶理论三维坐标系与实际搭载的船坞三维坐标系相关联。

精度分析软件dacs，其主要功能包括：全面分析分段、总段的各端口数据、曲面的线型偏差数据、平齐度数据、平面度数据等；分段/总段模拟总组、模拟搭载分析，提前预知合拢口的对合性和余量数据，为无余量搭载、快速搭载扫清合拢口的问题障碍；数据统计分析，按问题类型、月度、年度等方式整理分析超差数据出现的频率和严重程度，为后续分段建造提供指导。

将理论三维模型导入dacs形成所述船舶理论三维坐标系，再将所述实际搭载的船坞三维坐标系导入理论船舶坐标系中，即在分段实际搭载过程中把理论的x、y、z三维坐标与船坞的实际三维x、y、z坐标一一对应起来，做到了理论与实际的统一，方便现场的施工和全面监控。

收集分段建造过程的各个工序阶段的过程数据，进行过程数据对比分析，根据分析结果确定分段余量加放量。

所述步骤中进行过程数据对比分析，根据分析结果确定分段余量加放量的具体步骤为：

步骤2.1：测出焊接工序段前后数据，对比得出焊接收缩数据；

步骤2.2：测出火调工序段前后数据，对比得出火调收缩数据；

步骤2.3：测出吊运和托运工序段前后数据，对比得出吊运和托运变化数据；

步骤2.4：根据焊接收缩数据、火调收缩数据、吊运和托运变化数据确定分段余量加放量。

分段含有余量建造，增加后续的吊装时间、余量切割时间；装配过程修割，增加打磨、装配及吊装时间，影响施工效率的提高，造成材料的浪费，加重环境的污染。无余量建造可以节省成本、降低对环境的污染、提高生产效率，并且可以为后续的无余量搭载提供更好的基础。对分段建造过程的各个工序阶段进行调研，收集过程中数据，进行优化分析后，确定分段余量布置，增加无余量分段的建造个数，最大程度的推进分段无余量建造。在分段无余量建造的基础上，分段无余量搭载的程度也相应提高，最终达到无余量建造和搭载的目的。

通过全站仪测量得实测分段三维数据，根据已有的分段理论三维设计模型与实测分段三维数据进行对比分析，得出实测分段三维数据的偏差值和线型偏差值，根据造船质量标准评判分段的状态，整改处理不符合造船质量标准的分段，得出第一分段状态数据。

所述步骤中根据已有的分段理论三维设计模型与实测分段三维数据进行对比分析，得到的具体步骤为：

步骤3.1：从已有的造船数据库中导出相应的分段理论三维设计模型；

步骤3.2：将分段理论三维设计模型导入精度分析软件dacs中并设置分段三维数据理论点；

设置分段理论三维设计模型的理论点是为方便与全站仪实测的分段数据进行对比分析，将实测分段三维数据导入到精度分析软件dacs的理论模型，通过严谨的精度调整分析，使分段实测数据与分段理论数据进行最大限度的匹配比对，得出三维数据偏差值和线型偏差值，根据超出误差范围内的数据进行整改。如果是有余量，就是对余量进行切割；如果是对位超出允许误差，例如，左右对合超出允许误差，则把超出允许误差的那个分段位置开刀整改到接近理论值。整改处理后会专人跟踪进行验收，确保分段的状态满足要求。

根据分段理论三维设计模型形成的分段理论三维坐标系，把分段的理论x、y、z三维坐标与分段的实际三维x、y、z坐标一一对应，使分段理论三维坐标系与分段实测三维坐标系相关联。

分段理论三维坐标系从分段三维设计模型得出，分段三维模型从造船精度数据库中导出，分段实测坐标系由第一分段状态数据得出。

将第一分段状态数据导入到分段理论三维坐标系中，并进行模拟搭载分析，得出合拢口偏差量，根据偏差量对问题合拢口进行余量切割和/或结构错位整改，处理后得出第二分段状态数据。

模拟搭载分析，可以提前预知分段搭载合拢口的余量、结构对合情况，合拢口余量和结构对合错位提前处理后，使得分段合拢口的数据达到最佳。

根据第二分段状态数据，整理出关键点的三维搭载定位数据，根据三维搭载定位数据进行实际搭载。

关键点的三维搭载定位数据，可确保实际搭载状态和分析软件中的模拟状态一致，达到快速搭载、精益造船的目的，可以实现一次到位的吊装，基本无余量修割、结构错位超差的现象。

如图4所示，还包括步骤：根据船舶建造过程的数据搭建造船数据库系统，利用造船数据库系统对船舶建造过程进行反馈调节，具体包括以下步骤：

步骤4.1：收集船舶建造过程的数据；

步骤4.2：整理船舶建造过程的数据；

步骤4.3：分析船舶建造过程的数据；

步骤4.4：反馈分析结果到船舶建造的各个工序段。

优选地，所述步骤4.3的具体步骤为：

将收集的余量数据、反变形数据、补偿量数据、平面度数据利用excel工具分析得出第一结果；

将收集的建模受力数据利用tribon建模受力分析得出第二结果；

将全站仪测量的分段数据和总段数据利用dacs软件模拟分析得出第三结果；

将收集的精度数据、工艺数据利用cad建模分析得出第四结果；

将收集的精度报验数据利用数据管控平台自动分析得出第五结果。

所述造船数据库系统，包括：

数据收集模块，用于收集船舶建造过程的数据；

数据整理模块，用于整理船舶建造过程的数据；

数据分析模块，数据分析模块包括：

excel工具分析模块，用于分析收集的余量数据、反变形数据、补偿量数据、平面度数据；

tribon建模受力分析模块，用于分析收集的建模受力数据；

dacs软件模拟分析模块，用于分析全站仪测量的分段数据和总段数据；

cad建模分析模块，用于分析收集的精度数据、工艺数据；

数据管控平台模块，用于分析收集的精度报验数据。

所述造船数据库系统还包括数据应用模块，用于将分析结果反馈到船舶建造的各个工序段。

随着数据库中基础数据量的累计、系统间的融合衔接、工艺的完善及技术的改进，造船数据库系统解决了建造过程中存在的工艺缺陷和技术难题。即对造船各工序过程的精度状况进行数据收集、分析及措施优化，改进后续建造方式、方法，提高建造质量和施工效率。

还包括步骤：采用船坞三维坐标系和全站仪，进行船舶主尺度测量和水尺划线。

通过对数字化造船智能化方面的研究，对船舶主尺度测量、水尺划线进行优化。采用船坞三维坐标系和三维全站仪，进行2人一组精确、快速测量，解决了以往多人、多机器、多道工序测量船舶主尺度、水尺划线的问题，不但节省了人力和物力，还提高了施工及检验的安全性。

本发明还提供一种包含可快速搭载的造船方法的船舶一次移船定位方法，步骤流程图如图5所示，流程示意图如图6所示，包括以下步骤：