一種船舶的吃水測量裝置及其測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種船舶的吃水測量裝置及其測量方法，包括數(shù)個探測裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、通信接收裝置，數(shù)個探測裝置分別設(shè)置在船舶四周的護舷材內(nèi)，并與數(shù)據(jù)采集裝置連接，通信接收裝置與數(shù)據(jù)采集裝置相連；探測裝置包括測距儀、反射板、重錘、旋轉(zhuǎn)輪；數(shù)據(jù)采集裝置包括總電源、數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)、數(shù)個芯片，芯片的個數(shù)與探測裝置的個數(shù)一致；通信接收裝置由數(shù)據(jù)處理器組成，數(shù)據(jù)處理器與每個芯片連接；本發(fā)明可準(zhǔn)確、安全、自動化的測量船舶的吃水值，并且成本低，測量方法科學(xué)準(zhǔn)確。
【專利說明】一種船舶的吃水測量裝置及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吃水測量裝置及方法，尤其是涉及一種測量船舶吃水值的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶吃水是指船舶因為自重或者受載，船體浸沒水中部分的深度，也可以理解成水面與船底基平面之間的垂直距離。船舶吃水隨著船舶的載重量和舷外水的密度的變化而不同，測量得到船舶吃水后，經(jīng)過查閱有關(guān)船舶型線圖和計算，可以求得該船當(dāng)時的排水量和載重量等參數(shù)。此外在船舶進出船閘和港口、過淺灘、系靠碼頭和裝卸貨物時應(yīng)對吃水量進行測量，船舶超吃水會給船閘等通航樞紐帶來嚴重威脅。
[0003]船舶吃水?dāng)?shù)據(jù)直接關(guān)系到船舶裝載量、穩(wěn)性等重要參數(shù)。對現(xiàn)代的大型船舶來講，駕駛員必須掌握船舶左、右舷的首中尾部的六個吃水?dāng)?shù)據(jù)，才能正確掌握船舶的裝載情況并配以其他數(shù)據(jù)計算出船舶的穩(wěn)性是否合乎安全航行的要求。
[0004]現(xiàn)在國內(nèi)外船舶吃水量測量方法主要有如下幾種:(1)吃水線人工觀測法；(2)基于圖像處理水尺標(biāo)志自動識別法；(3)超聲波水位測量法；(4)壓力傳感法。上述方法(I)、
(2)需要借助船舶的吃水線，當(dāng)船舶的吃水線不準(zhǔn)時，此測量方法將無效；方法(3)受溫度的影響較大；方法(4)將壓力傳感器直接安裝在船體外側(cè)，工作環(huán)境惡劣，易受損壞，影響測量結(jié)果。且上述所有方法均有易受水波干擾、無法實現(xiàn)多點同步觀測的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種準(zhǔn)確、安全、自動化、低成本的吃水測量裝置及其測量方法。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種船舶的吃水測量裝置，包括數(shù)個探測裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、通信接收裝置，數(shù)個探測裝置分別設(shè)置在船舶四周的護舷材內(nèi)，并與數(shù)據(jù)采集裝置連接，通信接收裝置與數(shù)據(jù)采集裝置相連；
探測裝置包括測距儀、反射板、重錘、旋轉(zhuǎn)輪，測距儀通過填充物固定設(shè)置在護舷材內(nèi)；填充物底部設(shè)有發(fā)射孔，其內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)管，測距儀的發(fā)射端通過填充物的發(fā)射孔并朝向船舶的底部；旋轉(zhuǎn)輪固定設(shè)置在船舶的甲板上；重錘通過繩索的一端系住并活動設(shè)置在護舷材的底部，繩索的另一端穿過填充物的導(dǎo)管并系在旋轉(zhuǎn)輪上，重錘的上端固定設(shè)有一反射板；
數(shù)據(jù)采集裝置包括總電源、數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)、數(shù)個芯片；芯片的個數(shù)與探測裝置的個數(shù)一致，每個芯片均設(shè)有一個芯片輸入端和一個芯片輸出端，每個測距儀通過導(dǎo)線與每個芯片的輸入端一一對應(yīng)連接，每個芯片通過數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)與總電源連接；每個旋轉(zhuǎn)輪并聯(lián)并通過旋轉(zhuǎn)輪控制開關(guān)與總電源連接；
通信接收裝置由數(shù)據(jù)處理器組成，數(shù)據(jù)處理器與每個芯片的芯片輸出端連接。[0007]本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
[0008]前述的一種船舶的吃水測量裝置的測量方法，該測量方法包括如下步驟:
(1)首先在船舶空載初次下水時，船舶各測點的吃水d為已知，打開旋轉(zhuǎn)輪控制開關(guān)，啟動旋轉(zhuǎn)輪，釋放繩索，重錘由于重力作用往下移動，并帶動反射板下降，直至反射板接觸水面；
(2)啟動數(shù)據(jù)采集裝置中的數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)，開始數(shù)據(jù)測量；芯片每隔5秒啟動測距儀測一次數(shù)據(jù)，共測30次；然后每個芯片運用均方根算法算出在空載狀態(tài)下各測點處測距儀到水面的距離有效平均值為1，并將各測點的值I 一一對應(yīng)儲存在各個芯片中；
(3)在裝載狀態(tài)下，依次重復(fù)步驟(I)、(2)，然后每個芯片運用均方根算法算出在裝載狀態(tài)下各測點處測距儀至水面的距離有效平均值為s，并將各測點的值s —一對應(yīng)儲存在各個芯片中；
(4)每個芯片通過芯片輸出端將各個測點的值I和d傳輸給通信接收裝置，數(shù)據(jù)處理器通過公式T=l+d-s計算出各個測點的吃水值T，計算完成后數(shù)據(jù)處理器調(diào)出該船舶的型線、靜水力等數(shù)據(jù)信息，通過各個測點的位置及該測點的吃水值T，精確獲取該裝載狀態(tài)下船舶的平均吃水量以及排水量、穩(wěn)性等相關(guān)參數(shù)，并反饋到船舶上，反饋數(shù)據(jù)接收完畢后系統(tǒng)自動關(guān)閉。
[0009]本發(fā)明針對設(shè)有護舷材的船舶設(shè)計的吃水測量裝置克服了以往吃水量測量方法的諸多缺點，其優(yōu)點在于:探測裝置的測距儀通過填充物密封固定在護舷材內(nèi)部，避免了碰撞，并減小了溫度、濕度等環(huán)境對其影響；在船舶的四周布置多個探測裝置，且通過數(shù)據(jù)采集裝置的控制同步多次采集數(shù)據(jù)，有效提高了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，實現(xiàn)自動操作；同時設(shè)置的反射板，一定程度上消除了波浪對采集數(shù)據(jù)的影響；數(shù)據(jù)采集裝置采用有線接收，信號穩(wěn)定，不易受干擾，同時采用單片機式的芯片做計算處理，有效地降低了成本；通信接收裝置采用同種類型船舶共用的形式，保證了結(jié)果的精確度的同時，大大地降低了成本，通過對吃水值的分析可同時計算出平均吃水量、排水量、穩(wěn)性等相關(guān)參數(shù)，功能齊全。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋，這些實施例，是參照附圖僅作為例子給出的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的吃水測量裝置示意圖；
圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集裝置和通信接收裝置的連接圖；
圖3是本發(fā)明的探測裝置布置圖；
圖4是本發(fā)明的測量吃水值的狀態(tài)圖；
圖5是本發(fā)明的實施例的探測裝置布置圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明包括6個探測裝置1、數(shù)據(jù)采集裝置2、通信接收裝置3，如圖3所示，6個探測裝置分別設(shè)置在船舶5左、右舷的首中尾部的六個位置，且設(shè)置在護舷材4內(nèi)，并與數(shù)據(jù)采集裝置2連接，通信接收裝置3與數(shù)據(jù)采集裝置2相連；探測裝置I包括測距儀11、反射板13、重錘14、旋轉(zhuǎn)輪15，測距儀11通過填充物12固定設(shè)置在護舷材4內(nèi)；填充物12的底部設(shè)有發(fā)射孔122，其內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)管121，測距儀11的發(fā)射端通過填充物12的發(fā)射孔122并朝向船舶5的船底基；旋轉(zhuǎn)輪15固定設(shè)置在船舶5的甲板上；重錘14通過繩索16的一端系住并活動設(shè)置在護舷材4的底部，繩索16的另一端穿過填充物12的導(dǎo)管121并系在旋轉(zhuǎn)輪15上，重錘14的上端固定設(shè)有一反射板13 ；如圖2所示，數(shù)據(jù)采集裝置2包括總電源21、數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)22、6個芯片23 ;每個芯片23均設(shè)有一個芯片輸入端231和一個芯片輸出端232，每個測距儀11通過導(dǎo)線111與每個芯片23的輸入端231 —一對應(yīng)連接，每個芯片23通過數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)22與總電源21連接；每個旋轉(zhuǎn)輪15并聯(lián)并通過旋轉(zhuǎn)輪控制開關(guān)151與總電源21連接；
如圖2所示，通信接收裝置3由數(shù)據(jù)處理器31組成，數(shù)據(jù)處理器31與每個芯片23的芯片輸出端232連接，數(shù)據(jù)處理器31中儲存有各個船舶的船型信息。
[0014]如圖4所示，利用該測量裝置的方法包括如下步驟:
(1)首先在船舶5空載初次下水時，圖4左半部分所示，船舶各測點的吃水d為已知，打開旋轉(zhuǎn)輪控制開關(guān)151，啟動旋轉(zhuǎn)輪15，釋放繩索16，重錘14由于重力作用往下移動，并帶動反射板13下降，直至反射板13接觸水面；
(2)啟動數(shù)據(jù)采集裝置2中的數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)22，開始數(shù)據(jù)測量；芯片每隔5秒啟動測距儀11測一次數(shù)據(jù)，共測30次；然后每個芯片23運用均方根算法算出在空載狀態(tài)下6個測點處測距儀11到水面的距離有效平均值為1，并將6個測點處的值I 一一對應(yīng)儲存在6個芯片23中；
(3)在裝載狀態(tài)下，圖4右半部分所示，依次重 復(fù)步驟(I)、(2)，然后6個芯片23運用均方根算法算出在裝載狀態(tài)下6個測點處測距儀11至水面的距離有效平均值為S，并將6個測點處的值s 一一對應(yīng)儲存在6個芯片23中；
(4)6個芯片23通過芯片輸出端232將6個測點處的值I和s傳輸給通信接收裝置3，數(shù)據(jù)處理器31通過公式T=l+d-s分別計算出6個測點的吃水值T，計算完成后數(shù)據(jù)處理器31調(diào)出該船舶的型線、靜水力等數(shù)據(jù)信息，通過6個測點的位置及該測點的吃水值T，精確獲取該裝載狀態(tài)下船舶5的平均吃水量以及排水量、穩(wěn)性等相關(guān)參數(shù)，并反饋到船舶5上，反饋數(shù)據(jù)接收完畢后系統(tǒng)自動關(guān)閉。
[0015]本發(fā)明實施例為一條96.0m的散貨船，測點布置如圖5所示，船舶初次下水的空載吃水值已事先從船舶的相關(guān)資料中直接獲取，測量裝置啟動后得到以下測量數(shù)據(jù):
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【權(quán)利要求】
1.一種船舶的吃水測量裝置，其特征在于:包括數(shù)個探測裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、通信接收裝置，所述數(shù)個探測裝置分別設(shè)置在船舶四周的護舷材內(nèi)，并與數(shù)據(jù)采集裝置連接，所述通信接收裝置與數(shù)據(jù)采集裝置相連； 所述探測裝置包括測距儀、反射板、重錘、旋轉(zhuǎn)輪，所述測距儀通過填充物固定設(shè)置在護舷材內(nèi)；所述填充物的底部設(shè)有發(fā)射孔，其內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)管，所述測距儀的發(fā)射端通過填充物的發(fā)射孔并朝向船舶的底部；所述旋轉(zhuǎn)輪固定設(shè)置在船舶的甲板上；所述重錘通過繩索的一端系住并活動設(shè)置在護舷材的底部，所述繩索的另一端穿過填充物的導(dǎo)管并系在旋轉(zhuǎn)輪上，所述重錘的上端固定設(shè)有一反射板； 所述數(shù)據(jù)采集裝置包括總電源、數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)、數(shù)個芯片；所述芯片的個數(shù)與探測裝置的個數(shù)一致，每個芯片均設(shè)有一個芯片輸入端和一個芯片輸出端，所述每個測距儀通過導(dǎo)線與每個芯片的輸入端一一對應(yīng)連接，所述每個芯片通過數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)與總電源連接；所述每個旋轉(zhuǎn)輪并聯(lián)并通過旋轉(zhuǎn)輪控制開關(guān)與總電源連接； 所述通信接收裝置由數(shù)據(jù)處理器組成，所述數(shù)據(jù)處理器與每個芯片的芯片輸出端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種船舶的吃水測量裝置的測量方法，其特征在于:該測量方法包括如下步驟: (1)首先在船舶空載初次下水時，船舶各測點的吃水d為已知，打開旋轉(zhuǎn)輪控制開關(guān)，啟動旋轉(zhuǎn)輪，釋放繩索，重錘由于重力作用往下移動，并帶動反射板下降，直至反射板接觸水面； (2)啟動數(shù)據(jù)采集裝置中的數(shù)據(jù)采集控制開關(guān)，開始數(shù)據(jù)測量；芯片每隔5秒啟動測距儀測一次數(shù)據(jù)，共測30次；然后每個芯片運用均方根算法算出在空載狀態(tài)下各測點處測距儀到水面的距離有效平均值為1，并將各測點的值I 一一對應(yīng)儲存在各個芯片中； (3)在裝載狀態(tài)下，依次重復(fù)步驟(I)、(2)，然后每個芯片運用均方根算法算出在裝載狀態(tài)下各測點處測距儀至水面的距離有效平均值為s，并將各測點的值s —一對應(yīng)儲存在各個芯片中； (4)每個芯片通過芯片輸出端將各個測點的值I和s傳輸給通信接收裝置，數(shù)據(jù)處理器通過公式T=l+d-s計算出各個測點的吃水值T，計算完成后數(shù)據(jù)處理器調(diào)出該船舶的型線、靜水力等數(shù)據(jù)信息，通過各個測點的位置及該測點的吃水值T，精確獲取該裝載狀態(tài)下船舶的平均吃水量以及排水量、穩(wěn)性等相關(guān)參數(shù)，并反饋到船舶上，反饋數(shù)據(jù)接收完畢后系統(tǒng)自動關(guān)閉。
【文檔編號】B63B39/12GK103448881SQ201310384217
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】管義鋒, 朱培培 申請人:江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司