一種船舶的吃水測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種船舶的吃水測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，包括數(shù)個(gè)探測(cè)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、通信接收裝置，數(shù)個(gè)探測(cè)裝置分別設(shè)置在船舶四周的護(hù)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(cè)裝置包括測(cè)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(kāi)關(guān)、數(shù)個(gè)芯片，芯片的個(gè)數(shù)與探測(cè)裝置的個(gè)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(gè)芯片連接；本發(fā)明可準(zhǔn)確、安全、自動(dòng)化的測(cè)量船舶的吃水值，并且成本低，測(cè)量方法科學(xué)準(zhǔn)確。
【專利說(shuō)明】一種船舶的吃水測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吃水測(cè)量裝置及方法，尤其是涉及一種測(cè)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?yàn)樽灾鼗蛘呤茌d，船體浸沒(méi)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(cè)量得到船舶吃水后，經(jīng)過(guò)查閱有關(guān)船舶型線圖和計(jì)算，可以求得該船當(dāng)時(shí)的排水量和載重量等參數(shù)。此外在船舶進(jìn)出船閘和港口、過(guò)淺灘、系靠碼頭和裝卸貨物時(shí)應(yīng)對(duì)吃水量進(jìn)行測(cè)量，船舶超吃水會(huì)給船閘等通航樞紐帶來(lái)嚴(yán)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(duì)現(xiàn)代的大型船舶來(lái)講，駕駛員必須掌握船舶左、右舷的首中尾部的六個(gè)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(jì)算出船舶的穩(wěn)性是否合乎安全航行的要求。
[0004]現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外船舶吃水量測(cè)量方法主要有如下幾種:(1)吃水線人工觀測(cè)法；(2)基于圖像處理水尺標(biāo)志自動(dòng)識(shí)別法；(3)超聲波水位測(cè)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(shí)，此測(cè)量方法將無(wú)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(cè)量結(jié)果。且上述所有方法均有易受水波干擾、無(wú)法實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步觀測(cè)的缺點(diǎn)。

【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(dòng)化、低成本的吃水測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
[0006]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種船舶的吃水測(cè)量裝置，包括數(shù)個(gè)探測(cè)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、通信接收裝置，數(shù)個(gè)探測(cè)裝置分別設(shè)置在船舶四周的護(hù)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(cè)裝置包括測(cè)距儀、反射板、重錘、旋轉(zhuǎn)輪，測(cè)距儀通過(guò)填充物固定設(shè)置在護(hù)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(cè)距儀的發(fā)射端通過(guò)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(guò)繩索的一端系住并活動(dòng)設(shè)置在護(hù)舷材的底部，繩索的另一端穿過(guò)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(kāi)關(guān)、數(shù)個(gè)芯片；芯片的個(gè)數(shù)與探測(cè)裝置的個(gè)數(shù)一致，每個(gè)芯片均設(shè)有一個(gè)芯片輸入端和一個(gè)芯片輸出端，每個(gè)測(cè)距儀通過(guò)導(dǎo)線與每個(gè)芯片的輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，每個(gè)芯片通過(guò)數(shù)據(jù)采集控制開(kāi)關(guān)與總電源連接；每個(gè)旋轉(zhuǎn)輪并聯(lián)并通過(guò)旋轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)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(gè)芯片的芯片輸出端連接。[0007]本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0008]前述的一種船舶的吃水測(cè)量裝置的測(cè)量方法，該測(cè)量方法包括如下步驟:
(1)首先在船舶空載初次下水時(shí)，船舶各測(cè)點(diǎn)的吃水d為已知，打開(kāi)旋轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)輪，釋放繩索，重錘由于重力作用往下移動(dòng)，并帶動(dòng)反射板下降，直至反射板接觸水面；
(2)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置中的數(shù)據(jù)采集控制開(kāi)關(guān)，開(kāi)始數(shù)據(jù)測(cè)量；芯片每隔5秒啟動(dòng)測(cè)距儀測(cè)一次數(shù)據(jù)，共測(cè)30次；然后每個(gè)芯片運(yùn)用均方根算法算出在空載狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)處測(cè)距儀到水面的距離有效平均值為1，并將各測(cè)點(diǎn)的值I 一一對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存在各個(gè)芯片中；
(3)在裝載狀態(tài)下，依次重復(fù)步驟(I)、(2)，然后每個(gè)芯片運(yùn)用均方根算法算出在裝載狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)處測(cè)距儀至水面的距離有效平均值為s，并將各測(cè)點(diǎn)的值s —一對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存在各個(gè)芯片中；
(4)每個(gè)芯片通過(guò)芯片輸出端將各個(gè)測(cè)點(diǎn)的值I和d傳輸給通信接收裝置，數(shù)據(jù)處理器通過(guò)公式T=l+d-s計(jì)算出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的吃水值T，計(jì)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(guò)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位置及該測(cè)點(diǎn)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(dòng)關(guān)閉。
[0009]本發(fā)明針對(duì)設(shè)有護(hù)舷材的船舶設(shè)計(jì)的吃水測(cè)量裝置克服了以往吃水量測(cè)量方法的諸多缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)在于:探測(cè)裝置的測(cè)距儀通過(guò)填充物密封固定在護(hù)舷材內(nèi)部，避免了碰撞，并減小了溫度、濕度等環(huán)境對(duì)其影響；在船舶的四周布置多個(gè)探測(cè)裝置，且通過(guò)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作；同時(shí)設(shè)置的反射板，一定程度上消除了波浪對(duì)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(hào)穩(wěn)定，不易受干擾，同時(shí)采用單片機(jī)式的芯片做計(jì)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(shí)，大大地降低了成本，通過(guò)對(duì)吃水值的分析可同時(shí)計(jì)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(diǎn)和特點(diǎn)，將通過(guò)下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說(shuō)明進(jìn)行圖示和解釋，這些實(shí)施例，是參照附圖僅作為例子給出的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的吃水測(cè)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(cè)裝置布置圖；
圖4是本發(fā)明的測(cè)量吃水值的狀態(tài)圖；
圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的探測(cè)裝置布置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明包括6個(gè)探測(cè)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(gè)探測(cè)裝置分別設(shè)置在船舶5左、右舷的首中尾部的六個(gè)位置，且設(shè)置在護(hù)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(cè)裝置I包括測(cè)距儀11、反射板13、重錘14、旋轉(zhuǎn)輪15，測(cè)距儀11通過(guò)填充物12固定設(shè)置在護(hù)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(cè)距儀11的發(fā)射端通過(guò)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(guò)繩索16的一端系住并活動(dòng)設(shè)置在護(hù)舷材4的底部，繩索16的另一端穿過(guò)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(kāi)關(guān)22、6個(gè)芯片23 ;每個(gè)芯片23均設(shè)有一個(gè)芯片輸入端231和一個(gè)芯片輸出端232，每個(gè)測(cè)距儀11通過(guò)導(dǎo)線111與每個(gè)芯片23的輸入端231 —一對(duì)應(yīng)連接，每個(gè)芯片23通過(guò)數(shù)據(jù)采集控制開(kāi)關(guān)22與總電源21連接；每個(gè)旋轉(zhuǎn)輪15并聯(lián)并通過(guò)旋轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)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(gè)芯片23的芯片輸出端232連接，數(shù)據(jù)處理器31中儲(chǔ)存有各個(gè)船舶的船型信息。
[0014]如圖4所示，利用該測(cè)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(shí)，圖4左半部分所示，船舶各測(cè)點(diǎn)的吃水d為已知，打開(kāi)旋轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)151，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)輪15，釋放繩索16，重錘14由于重力作用往下移動(dòng)，并帶動(dòng)反射板13下降，直至反射板13接觸水面；
(2)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置2中的數(shù)據(jù)采集控制開(kāi)關(guān)22，開(kāi)始數(shù)據(jù)測(cè)量；芯片每隔5秒啟動(dòng)測(cè)距儀11測(cè)一次數(shù)據(jù)，共測(cè)30次；然后每個(gè)芯片23運(yùn)用均方根算法算出在空載狀態(tài)下6個(gè)測(cè)點(diǎn)處測(cè)距儀11到水面的距離有效平均值為1，并將6個(gè)測(cè)點(diǎn)處的值I 一一對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存在6個(gè)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(gè)芯片23運(yùn)用均方根算法算出在裝載狀態(tài)下6個(gè)測(cè)點(diǎn)處測(cè)距儀11至水面的距離有效平均值為S，并將6個(gè)測(cè)點(diǎn)處的值s 一一對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存在6個(gè)芯片23中；
(4)6個(gè)芯片23通過(guò)芯片輸出端232將6個(gè)測(cè)點(diǎn)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(guò)公式T=l+d-s分別計(jì)算出6個(gè)測(cè)點(diǎn)的吃水值T，計(jì)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(guò)6個(gè)測(cè)點(diǎn)的位置及該測(cè)點(diǎn)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(dòng)關(guān)閉。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例為一條96.0m的散貨船，測(cè)點(diǎn)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(cè)量裝置啟動(dòng)后得到以下測(cè)量數(shù)據(jù):
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【權(quán)利要求】
1.一種船舶的吃水測(cè)量裝置，其特征在于:包括數(shù)個(gè)探測(cè)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、通信接收裝置，所述數(shù)個(gè)探測(cè)裝置分別設(shè)置在船舶四周的護(hù)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(cè)裝置包括測(cè)距儀、反射板、重錘、旋轉(zhuǎn)輪，所述測(cè)距儀通過(guò)填充物固定設(shè)置在護(hù)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(cè)距儀的發(fā)射端通過(guò)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(guò)繩索的一端系住并活動(dòng)設(shè)置在護(hù)舷材的底部，所述繩索的另一端穿過(guò)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(kāi)關(guān)、數(shù)個(gè)芯片；所述芯片的個(gè)數(shù)與探測(cè)裝置的個(gè)數(shù)一致，每個(gè)芯片均設(shè)有一個(gè)芯片輸入端和一個(gè)芯片輸出端，所述每個(gè)測(cè)距儀通過(guò)導(dǎo)線與每個(gè)芯片的輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，所述每個(gè)芯片通過(guò)數(shù)據(jù)采集控制開(kāi)關(guān)與總電源連接；所述每個(gè)旋轉(zhuǎn)輪并聯(lián)并通過(guò)旋轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)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(gè)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(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于:該測(cè)量方法包括如下步驟: (1)首先在船舶空載初次下水時(shí)，船舶各測(cè)點(diǎn)的吃水d為已知，打開(kāi)旋轉(zhuǎn)輪控制開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)輪，釋放繩索，重錘由于重力作用往下移動(dòng)，并帶動(dòng)反射板下降，直至反射板接觸水面； (2)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置中的數(shù)據(jù)采集控制開(kāi)關(guān)，開(kāi)始數(shù)據(jù)測(cè)量；芯片每隔5秒啟動(dòng)測(cè)距儀測(cè)一次數(shù)據(jù)，共測(cè)30次；然后每個(gè)芯片運(yùn)用均方根算法算出在空載狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)處測(cè)距儀到水面的距離有效平均值為1，并將各測(cè)點(diǎn)的值I 一一對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存在各個(gè)芯片中； (3)在裝載狀態(tài)下，依次重復(fù)步驟(I)、(2)，然后每個(gè)芯片運(yùn)用均方根算法算出在裝載狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)處測(cè)距儀至水面的距離有效平均值為s，并將各測(cè)點(diǎn)的值s —一對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存在各個(gè)芯片中； (4)每個(gè)芯片通過(guò)芯片輸出端將各個(gè)測(cè)點(diǎn)的值I和s傳輸給通信接收裝置，數(shù)據(jù)處理器通過(guò)公式T=l+d-s計(jì)算出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的吃水值T，計(jì)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(guò)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位置及該測(cè)點(diǎn)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(dòng)關(guān)閉。
【文檔編號(hào)】B63B39/12GK103448881SQ201310384217
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司