內河船舶航行下沉量的實船測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種內河船舶航行下沉量的實船測量裝置，通過在船艏和船艉各布置一個水位計，船舯甲板上布置一個慣導系統，采用水位計同步測量船舶靜止與航行時的船艏、船艉處水位值，采用慣導系統測量船舶縱傾角，根據測點水位差、水位計間幾何關系、船舶縱傾角，計算出船舶艏、艉測點處及縱向任意位置的下沉量，計算公式如下：δf＝Pf-Pf0，δb＝Pf+Δxsin(α-α0)+Δycos(α-α0)-Pb0，其中，δf、δb、δx分別為船艏水位計、船艉水位計及距船艏水位計距離x處的下沉量，Pf0、Pb0為靜止時船艏、船艉水位計的初始水深，Pf為航行時船艏水位計水深，α0、α分別為靜止和航行時船舶縱傾角，Δx、Δy分別為船艏水位計、船艉水位計沿甲板面的水平距離、垂直甲板面的高差。本實用新型專利技術測量出的下沉量精度高且穩定，并可得到船舶縱向任意位置的下沉量值。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種測量內河船舶航行時下沉量的方法，屬于船舶優化設計及其航行安全
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技術介紹
船舶航行下沉量是船舶航行時因水流繞船運動形成的相對于靜止狀態的船體下沉值，它是確定船舶富裕水深、保證航行安全的重要參數。船舶航行下沉量常采用經驗公式估算，但由于影響因素眾多，船型、航道條件的多樣復雜導致計算結果誤差較大，因此實船測量船舶下沉量意義重大。?目前實船測量航行下沉量主要是利用GPS和雷達式液位傳感器測量，均為單點測量，無法獲取船體縱向下沉量及平均下沉量等參數。前者通過GPS分別獲取船舶靜止與航行時的垂直高程，通過相減得到船舶航行下沉量，但GPS的垂直定位精度很低，目前高精度GPS雙頻定位差分解析的垂向精度也僅達0.05m量級，誤差與船舶下沉量同量級；后者則通過測量船舶靜止與航行時液位傳感器至水面的垂直距離差確定下沉量，受水面下降、表面漂浮物及風浪的影響較大，讀數不穩定。?
技術實現思路
針對以上缺陷，本技術提供一種高精度的船舶航行下沉量的實船測量裝置。?所述航行下沉量的測量裝置包括：艏水位計、艉水位計、艏水位計支架、艉水位計支架、慣導系統；艏水位計通過艏水位計支架固定在待測船舶船艏一側舷側，艏水位計與船舷的橫向距離df應滿足下式：其中為cb為船舶方形系數，d為船舶吃水，v為船舶航速；艉水位計通過艉水位計支架固定在待測船舶船艉，與艏水位計同一側舷側，艉水位計與船舷的橫向距離0.5～1.0m，縱向距螺旋槳前方縱向距離xb應滿足xb≥0.35vR，其中R為螺旋槳直徑；艏水位計支架和艉水位計支架平行并垂直于船舶縱軸線，艏水位計和艉水位計深入水平面的深度h需滿足h≥0.1v，但不能低于船底；慣導系統固定在待測船舶船舯，與計算機相連。?所述的下沉量計算方法為：δx為距艏水位計距離x處的下沉量，計算公式如下：?δf＝Pf-Pf0δb＝Pf+Δxsin(α-α0)+Δycos(α-α0)-Pb0δx=δf+(δb-δf)xΔx]]>其中，δf為艏水位計處下沉量；?δb為艉水位計處下沉量；?Pf0為靜止時艏水位計初始水深；?Pb0為靜止時艉水位計的初始水深；?Pf為航行時艏水位計水深值；?α0為靜止時船舶縱傾角；?α為航行時船舶縱傾角；?Δx為艏水位計支架和艉水位計支架在甲板平面上投影的中心線距離；?Δy為船舶靜止時艏水位計和艉水位計固定高差。?本技術與現有技術相比有如下優點：?(1)精度高且穩定。水位計及慣導系統均為成熟的高精度測量設備，可保證下沉量測量精度；?(2)可得到船舶縱向任意位置的下沉量值。通過需知位置至船艏水位計的水平距離，即可計算出其下沉量，也可方便計算船舯的平均下沉量。?附圖說明附圖1是本技術傳感器安裝的側視圖示意圖；?附圖2是本技術傳感器安裝的后視圖示意圖；?附圖3是本技術傳感器安裝的俯視圖示意圖；?附圖4是本技術船舶下沉量計算示意圖。?1待測船舶；2艏水位計；3艉水位計；4艏水位計支架；5艉水位計支架；6慣導系統；7船舶靜止水面；8船舶航行水面。?具體實施方式實施例1?船舶航行下沉量的實船測量方法，其傳感器安裝正視圖見圖1，側視圖見圖2，俯視圖見圖3，其中1為船舶，2、3分別為船艏水位計和船艉水位計，4、5分別為船艏水位計和船艉水位計的固定測架，6為慣導系統，7為航道水面。將水位計2、水位計3分別與測架4、測?架5固定，測架4和測架5均固定在船舶1甲板上，固定要求為：2個測架平行并垂直于船舶縱軸線，測架4距船頭水平距離在4.0m以內，橫向使水位計2伸出船舷1.5m以上，垂向使水位計2伸入水面7約0.4～1.0m；測架5水平向需拉開與螺旋槳、船舵的距離，橫向使水位計3伸出船舷1.0m，垂向使水位計3需伸入水面7中0.4～1.0m。測架固定好后，根據水位計與測架的相對位置關系及測架與船舶的相對位置關系，算出船艏水位計2、船艉水位計3沿甲板面的水平距離Δx＝40m、垂直甲板面的高差Δy＝0.1m。慣導系統6固定在船舶1較平整的甲板面上，將傳感器連接電腦準備測量。?測量時先使船舶在水中靜止，測出船艏水位計2、船艉水位計3的初始水深為Pf0＝0.5m、Pb0＝0.4m，以及船舶初始縱傾角α0＝0°。船舶勻速航行時，同步測量水位計2、水位計3航行時水深Pf＝0.7m、Pb及航行時縱傾角α＝-0.5°。下沉量計算公式原理示意圖見圖3，其中7為原靜止水面，8為航行時水面。因船艏水位計2可忽略船行波及水面下降的影響，則水位計2處的下沉量可直接按船舶航行與靜止時水位計2的水位差計算，計算公式如下：?δf＝Pf-Pf0＝0.7-0.5＝0.2(m)???(公式1)?水位計3處不可避免受到地受船行波及水面下降的影響，該處下沉量需利用與水位計2的相對位置關系及其水深值計算，計算原理示意見圖4，計算公式如下：?δb＝Pf+Δxsin(α-α0)+Δycos(α-α0)-Pb0＝0.7+40×sin(-0.5°)+0.1*cos(-0.5°)-0.4＝0.05(m)???(公式2)?在求得水位計2、水位計3兩處的下沉量后，可根據插值計算船舶任一點處的下沉量，例如欲求船舯處平均下沉量，量出船舯剖面距船艏水位計沿甲板面的水平距離x＝20m，則其下沉量δx計算公式為：?δx=δf+(δb-δf)xΔx=0.2+(0.05-0.2)×20/40=0.125(m)]]>???(公式3)。?本文檔來自技高網...

【技術保護點】
內河船舶航行下沉量的實船測量裝置，包括：艏水位計、艉水位計、艏水位計支架、艉水位計支架、慣導系統；艏水位計通過艏水位計支架固定在待測船舶船艏一側舷側，艏水位計與船舷的橫向距離其中為cb為船舶方形系數，d為船舶吃水，v為船舶航速。

【技術特征摘要】
1.內河船舶航行下沉量的實船測量裝置，包括：艏水位計、艉水位計、艏水位計支架、艉水位計支架、慣導系統；艏水位計通過艏水位計支架固定在待測船舶船艏一側舷側，艏水位計與船舷的橫向距離其中為cb為船舶方形系數，d為船舶吃水，v為船舶航速。?
2.根據權利要求1所述的內河船舶航行下沉量的實船測量裝置，其特征在于：艉水位計通過艉水位計支架固定在待測船舶船艉，與艏水位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：駱少澤，張陸陳，胡亞安，王新，
申請(專利權)人：水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院，
類型：新型
國別省市：江蘇;32