[发明专利]采用三维坐标计算船舶艉轴管镗孔量及主机锚栓孔定位的方法

摘要

本发明涉及造船领域，具体是一种采用三维坐标计算船舶艉轴管镗孔量及主机锚栓孔定位的方法。解决了船舶的建造周期和建造质量要求越来越高的问题，具体步骤如下：（一）艉轴管轴承镗孔量测量与计算，（二）艏艉基线复合，（三）主机锚栓孔定位。本发明的计算步骤适用于计算机编程计算，可以缩短船舶建造周期，并且通过数字化手段提高船舶建造质量，会给船厂带来显著的经济效益。

主权项

1.一种采用三维坐标计算船舶艉轴管镗孔量及主机锚栓孔定位的方法，其特征在于：具体步骤如下：(一)艉轴管轴承镗孔量测量与计算：(1)艏基点测量；(2)艉基点测量；(3)艉轴管轴承上的任意点测量和计算镗孔量；(二)艏艉基线复合：艏艉基线复合是艉轴管加工后根据艏艉基线再次测量艉轴管镗孔后艉轴管上任意点到直线的空间距离是否一致，保证艉轴管圆柱体的圆柱中心线和艏艉基线完全重合，因为镗孔误差的原因，两者不能完全重合，根据测量计算后的空间距离，调整艏基点位置使其艉轴管圆柱体中心线和艏艉基线重合；测量及计算方法同步骤(一)；(三)主机锚栓孔定位：艉轴管镗孔合格后，将艉基点作为起点，艏基点为终点建立直线，具体计算过程如下：首先计算线路上各锚栓孔的坐标，线路锚栓孔的坐标的计算方法如下：设曲线元起点A的曲率为KA，终点B的曲率为KB，则位于A、B间的且距A弧长为l的任意点i的曲率K可由下式唯一确定：ls为曲线元的弧长，KAB为A点至B点的曲率差，艉基点的里程为0，艏基点的里程为艏、艉基点的平面距离，KA＝KB＝0，K＝0，表示曲线元为直线时，其上各点曲率均为0；令β为曲线元偏转角，对弧长l进行微分方程得出dβ＝Kdl，对式5关于弧长l求定积分得出：则任意点i在线路坐标系中的切线方位角α计算通式为：式中：α_A为曲线元起点A在线路坐标系中的切线方位角；表示曲线元左偏时取“‑”号，右偏时取“+”号，曲线元上任一微弧dl与其对应的坐标差存在如下关系：将式7带入式8，则有：式9中XA，YA为艏基点坐标，正交多项式选用Legendre多项式，其Gauss型积分称为Gauss‑Legendre公式，实用线路中桩坐标计算的通用Gauss‑Legendre公式：Ri与Vi经对专用手册变换后为：主机锚栓孔平面坐标是根据线路中桩求线路的边桩，边桩通常由中桩法线上的支距D边确定，由于式3已给出其中桩的切线方位角α，因而其指向线路左边桩和右边桩的方位角分别为α‑90°、α+90°，则相应的边桩坐标计算式为式中(X_边，Y_边)为边桩坐标，B为符号函数，表示边桩位于曲线元左边时取‑1，位于右边时取+1，(X，Y)为式10表示的中桩坐标，根据图纸上艉轴口至主机每个锚栓孔的距离及横向距离按照式11计算每个主机锚栓孔的平面坐标；高度坐标为统一设计高度；根据图纸上艉轴口至主机每个锚栓孔的距离及横向距离按照式8计算每个主机锚栓孔的三维坐标；根据每个锚栓孔三维坐标和全站仪/跟踪仪测站坐标通过坐标反算出水平角度、垂直角度和斜距，根据这三个原始数据可驱动仪器望远镜旋转指向锚栓孔位置。