基于激光经纬仪法建立和确定轴系中心线工艺的研究

JOURNAL OF GUANGZHOU MARITIME INSTITUTE

广州航海学院学报

Vd. 25 No. 2

Jun. 2017

基于激光经纬仪法建立和确定

轴系中心线工艺的研究

于世永

(南通航运职业技术学院轮机工程系，江苏南通226010)

摘要：目前船舶上轴系定位的方法很多，介绍了一种简单易行且放样精度很高的方法，可以 给船舶建造作为参考和指导.本文就如何利用激光经纬仪建立和确定船舶轴系理论中心线的方 法与工艺流程进行了详细和讲解，建立实验模型.最后得出结论，证明此种方法的准确性和高精 度性.

关键词：激光经纬仪;轴系；尾轴管；光把；游标卡尺中图分类号：TH161.1

文献标志码：A

文章编号：1009 -8526(2017)02 -0043 -03划出加工圆线和检查圆线并打上冲孔.

生产中，使用的光学仪器确定轴系理论中心线 有多种不同的方法.例如，望光法可采用准直望远 镜或经纬仪望远镜;投射法采用激光导向准直仪或 激光衍射准直仪.本文只介绍投射法，以激光投射 准直仪-激光电子经纬仪为例，来确定轴系理论中 心线的工艺流程[4].

船舶建造是一个庞大和复杂的工程.轴系的定 位与安装作为船舶建造的一部分，其安装位置的准 度和精度，关系到船舶动力装置的推进效率和使用 寿命[1].船舶轴系理论中心线的建立和确定，是轴 系安装的第一步，对船舶的航行性能起到决定性的 作用，具有十分重要的意义.

1轴系理论中心线建立和确定的现状

2

1)

拉线法.在船舶轴系的首、尾基准点附近安

1)

基准点位置的确定.轴系理论中心线是根据

其基准点位置来定位的.一般基准点有两个，首基 准点和尾基准点，即确定两个基准点的三维空间位 置.但本文的基准点相当于只有一个.下面就以某 船的实际轴系理论中心线的建立和确定过程为例，

建立轴系中心线的准备条件

装拉线架以固定钢丝线的两端.根据两个基准点的 三维位置调节钢丝线的具体位置，使钢丝线通过基 准点.拉线前，应先在机舱后隔壁舱、尾隔舱壁的相 应位置开孔，以便钢丝线穿过.固定后的钢丝线即 代表轴系理论中心线.拉线法适用于短轴系，对轴

系对中要求不高的小型船舶[2].来介绍利用激光经纬仪法确定理论中心线的具体

2) 光学仪器法.当轴系较长时，采用光学仪器 方法及工艺流程.法确定轴系理论中心线的位置.先在轴系首、尾基 准点处设基准光耙，调节光靶使其十字线中心点位 于基准点上.然后调节光学仪器使其光轴线通过基 准耙上的十字线中心，则光学仪器的光轴线即是轴 系理论中心线[3].当然，首先应在光轴线通过的隔 舱壁上应预先开孔，利用光轴线在各壁面和端面上

收稿日期：2016-12-09

作者简介：于世永（1980—），男，硕士，讲师，主要从事轮机工程专业领域的教学与研究工作.

2) 已知条件.①尾基准点高度：由机舱设计图

纸确定.在本例中，尾基准点距离机舱内底板高度

为1 500 mm.②轴系中心线左右位置:单轴系理论中 心线的投影线，在船体建造时确定的船舯纵剖面线 上.双轴系则以船舯纵剖面线为基准，按照设计图 纸在舯纵剖面线左、右规定的尺寸确定两条轴系的

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广州航海学院学报

第25卷

中心线.在本例中船舶为单轴系，如图1所示，机舱 内底板上表面已经给出舯纵剖面线的2个点A和

发射一条激光束对准地上的已知点，然后在发射一 条激光线投射到目标上，而这一激光束所指的水平 方向及高度角可通过经纬仪的显示器读出.我们可 以反过来利用这个原理.先发射一条激光束线对准 地上的已知点，然后再发射一条与之夹角为90°的

B.③在尾基准点的舯纵剖面线附近位置上安装可 调节的光靶及支架，并且在船舯纵剖面线附近，架

设高度约1 500 mm且位置可调的艉轴管.用黑板笔 连接点A和点B画一条线段，并适当延长.

3)

激光线投射到艉靶中心点上，则这条激光线就是轴

工具的选用与要求.①LT/LP400型电子激 系的理论中心线.

光经纬仪1台:精度为1\".②光靶2只:要求光靶中 心点清晰，且中心点的左右和上下位置均可调.③游

标卡尺2只:精度为0. 1 mm，数字显示读数.④高度 尺1把:精度为1 mm，长度1 800 mm左右，要求有一 定的刚度.⑤水平尺1把:要求有水平泡和垂直泡2 个气泡.⑥调节扳手2把.⑦黑板笔1只.

4)

据测角原理设计的，测量水平角和竖直角的仪器. 目前最常用的是激光电子经纬仪.其基本原理是先

3轴系理论中心线的建立

1)根据轴系布置图，确定尾基准点高度位置.

如图1所示，使用高度尺和扳手在尾光靶支架上调

节艉基准耙，使其中心点的高度为1 500 mm，要求误 地面保持垂直;读数时尽可能使高度尺的表面紧贴 艉靶表面，以减少误差.

差< 1 mm.在使用高度尺测量时，务必始终使其与 激光经纬仪的工作原理简介.经纬仪，是根

垂直％〇 00,00\"

水平00°00' 00\"

激光经纬仪

2)架设三脚架，安装并调平经纬仪.①在船舶 触纵剖面线上架设激光经纬仪.使用高度尺，通过 调节经纬仪三脚架，使经纬仪的激光发射器高度为 1 500 mm左右.如果地面较滑，可以铺设防滑垫.

②

讳仪.打开激光对点器，向下投射激光线，尽可能落 在过A、B两点的延长线上.③

通过水平移动经纬仪的底座和反复调节底座下的3

要求误差< 1 mm.

⑤然后再调节激光经纬仪的三个调节旋钮高 度位置，使及激光点完全和艉基准点重合.同时保 证水平激光线和垂直激光线的夹角尾90°00'00\"，角 和艉基准点的高度位置误差< 1 mm.

度误差< 2\";此时激光线的高度为1 500 mm，激光点 通过经纬仪基座下的3个调平旋钮，调平经 注意:在每次调节经纬仪高度时，激光线一定要 能够同时扫过A、B两个基准点，否则经纬仪要重新 打开经纬仪的激光发射器向前发射激光线，

调整.可以先调节高度重合，再调节左右位置重合.总 之，在激光线放样好以后，经纬仪的位置不能再动.上 下摆动激光线，一定要能扫描到A、B和艉基准点，并 且两条激光线的夹角一定是垂直90°00'00\"，误

3)轴系中心线的确定.第一使光靶中心和艉轴

个调平旋钮，使激光线能够同时扫描经过A、B两个 点上，并且此时经纬仪显示器应显示水平.即经纬

仪角度显示为水平〇〇°〇〇'〇〇\".角度误差<2\".

④

置，使艉基准点的十字线左右位置落在激光线上.

差<2\";同时经纬仪水平度为00°00'00\"，误差<2\".将激光线投射到艉靶上，调节艉靶的左右位

第2期于世永：基于激光经纬仪法建立和确定轴系中心线工艺的研究

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管中心重合:在艉轴管前后两个端面上安装光靶. 使用水平尺，调节光靶上的调位螺钉，将两个光靶 安装在艉轴管的两个端面上.注意：务必使光靶的 端面和艉轴管端面重合或者平行，以减少测量误 差.第二使用水平尺检验光靶的端面和艉轴管端面 重合度，并用黑板笔在通过艉轴管中心的端面上，

划出水平和垂直2条直线，以方便后面的测量.第三 使用数显游标卡尺和调节扳手，通过精准的反复调 节和测量，调节光靶中心螺钉，使光靶中心和艉轴 管中心重合.误差要求< 0. 1 mm.第四使用同样的 方法，使艉轴管的另外一个端面的光靶中心也和艉 轴管中心重合.第五使光靶中心点和激光点重合: 通过反复调节艉轴管调节螺钉，使前后2个光靶中 心都和激光线重合.第六在轴系理论中心线确定之 前，再次检验2个光靶中心点和激光线重合度，要求 误差 <0. 1 mm.

至此，船舶轴系理论中心线就建立好了.在光 轴线通过的隔舱壁上应预先开孔，利用激光轴线在 前后壁面上划出加工圆线和检查圆线并打上冲孔， 过这两个点的直线就是船舶轴系中心线.

和角度都需要重新调整，而且需要重新扫描船中纵

剖面线上给定的2个点A和B.在聚焦激光点的时 候，一点要尽可能小，要求精光直径不超过2 mm.每 处的测量和调节产生的误差，尽可能做到最小，以 免由于误差传递产生更大的误差，甚至错误.激光 经纬仪的调平和扫描两个已知点A、B以及调节光 靶中点和尾轴管端面中心重合是本工艺中的三大 难点.整个程序是个需要反复调节和测量调节的过 程，需要很大的耐心和细心，以及熟练的使用、操作 水平.

船舶轴系中心线建立和确定是一项复杂和精 细的工作，理论中心线在三维空间位置精度直接接 影响船舶轴系的对中.电子激光经纬仪法为人们进 行船舶轴系的建立和确定提供了更加精准和先进 的方法，对于船舶轴系安装与定位工艺具有积极的 意义和影响.

参考文献：[1]

陈爱平.船舶管理[M].大连：大连海事学院出版社，2012: 李品芳.船舶管理[M].大连：大连海事学院出版社，2006: 白韬光.船舶污水处理技术及其发展趋势[J].上海造船，2006

103 -105.

[2]

4总结及主要事项

所有用到的工具及量具和测量调整的部位都

196 -197.

[3]

(2) ：44 -45.

[4] 胡强生.机舱舱底污水处理中存在的问题及改进措施[J].中

国修船，2005 (5) :24 -25.

必须清洁，以减少误差.经纬仪一旦有了调整，水平

Study on the Technology of Determining the Center Line of

Shafting by Laser Theologize

YU Shi-yong

(Department of Marine Engineering,Nantong Shipping College,Nantong Jiangsu 226010)

Abstract ： At present, there are many methods of the positioning of shipping shaft. This paper introduces a simple

and high lofting precision method,which can give a reference and guidance of the ship construction. In this paper, the method of the positioning of shipping shaft is analysis in detail. What’s more，an experimental model is built to verify the mouthed. Finally,the conclusion is given that the result is accurate and high precision.Key words ： laser theologizes; shafting ； light target