Abstract and keywords
Abstract (English):
The necessity of application of optical devices solving the problems of accuracy in the manufacturing and assembly of hull structures in shipbuilding are considered. The technical specifications of one of them – Russian electronic tacheometer 3Ta5P6 are given. The methodology and the formulas for calculating the control of the ship transverse bulkheads position in space using the tacheometer are presented. Control includes checking the position of the transverse bulkheads by length, on the trim difference (vertical) and on a roll.

Keywords:
accuracy, tacheometer 3Ta5P6, optical devices, ship transverse bulkhead
Text
В настоящее время точность изготовления и монтажа судовых корпусных конструкций приобрела особое значение в связи с такими обстоятельствами, как усложнение конструкций судов; переход к модульным принципам проектирования и постройки судов, механизации, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов; сокращение объемов применения тяжелого ручного труда. Эффективное решение проблем точности возможно путем применения оптико-электронных и лазерных приборов, позволяющих производить угловые и линейные измерения. Точность изготовления и монтажа корпусных конструкций является важной проблемой в развитии технологии судостроения. Она в значительной степени определяет объем пригоночных работ на всех стадиях постройки корпуса судна, на долю которых в настоящее время приходится до 40 % суммарной трудоемкости основных корпусных работ, выполняемых на построечном месте [1]. Среди причин появления погрешностей формы, размеров и положения корпусных конструкций в составе корпуса первостепенное значение имеют методы и средства измерений, импользуемые при выполнении проверочных работ. Существенное повышение точности измерений, как показывает опыт российского и зарубежного судостроения, может быть получено при применении оптических, в том числе лазерных приборов [2]. В руководящих технических документах на выполнение проверочных работ на построечном месте оптический метод принят в качестве основного. В течение последних 15 лет в российском судостроении был выполнен ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию лазерных приборов для производства разметочных и проверочных работ при изготовлении и монтаже корпусных конструкций. В частности, создано несколько типов тахеометров. Применение тахеометров позволяет существенно повысить точность измерений. Технические характеристики одного из них – тахеометра серии 3Та5Р6 – представлены в таблице [3]. Технические характеристики тахеометра серии 3Та5Р6 Наименование Фотография Технические характеристики Фирма-поставщик Тахеометр серии 3Та5Р6 Среднеквадратическое отклонение измерения углов: 5" Измерение расстояний: ± (5 + 3 х D км): по одной призме: 800 м; по шести призмам: 1 600 м. Зрительная труба: увеличение зрительной трубы: 30х. Диапазон рабочих значений температуры: от –20 до +50 °С. Масса: с источником питания: 5,6 кг. Тип: двухосевой. Диапазон измерения: до отражателя (1 призма): от 2 до 1 000 м; до отражателя (6 призм): от 2 до 2 000 м. Энергопотребление инструмента: тип батареи: Ni-MN; продолжительность работы батареи: 7,1 ч. Индикация уровня заряда батареи: индикация измерения номинального напряжения, В; предупреждающий звуковой сигнал; автоматическое выключение прибора; напряжение внешнего питания: 6,5–8,5 В Волгоградский филиал ОАО «ПО УОМЗ» ООО «Инженерный технический сервис «СКОН» ООО «МЕДГЕО-СЕРВИС» Методика расчета контроля положения поперечных переборок в пространстве с помощью тахеометра Методика реализуется следующим способом. Тахеометр располагают на нижележащей конструкции (настиле второго дна или промежуточной палубе) в районе диаметральной плоскости (ДП) (рис.), его вертикальную ось устанавливают отвесно. Зрительную трубу приводят в горизонтальное положение и закрепляют. Затем определяют положение по высоте оптической оси зрительной трубы, для чего последнюю наводят на стойку с риской высоты, установленную вне корпуса судна на стапеле, и замеряют расстояние от риски высоты до проекции горизонтального штриха сетки трубы. Зрительную трубу наводят на переборку в районе ее крайних стоек. Переборку выравнивают по крену до получения одинаковых расстояний от горизонтальной контрольной линии, нанесенной на переборку, до проекции горизонтального штриха сетки трубы на обоих бортах. Положение переборок по высоте определяют путем измерения расстояния от проекции горизонтального штриха сетки до горизонтальной контрольной линии на секции и сопоставления его с расстоянием от проекции того же штриха до риски высоты на стойке. Проверка положения поперечной переборки После каждой проверки положения данные заносятся в компьютер. Все вычисления и пересчеты процедур проверки производит логическая система. Зная введенные в компьютер координаты точек и способ построения объектной системы, определяют пересчетные уравнения и вычисляют координаты интересующей нас точки (обмеряемой точки) в объектной системе координат (т. е. на основе линии горизонта). Пример расчета контроля положения поперечной переборки Задача № 1. Вычислить координаты произвольной точки А (xA, yA, zA) на поперечной переборке с помощью тахеометра. С помощью тахеометра определяем расстояние ОА, углы между линией ОА и каждой из осей ОХ, OY, OZ (λ, β, γ). Проецируем точку А на каждую ось ОХ, OY, OZ и получаем ее соответствующие проекции – B (на ОХ), C (на OY), D (на OZ). В прямом треугольнике OBA (рис.): OBA = 90o, BOA = λ, xA = OB, OA = r, cos λ = OB/OA = xA/r, xA = r.cos λ. Аналогично рассмотрим прямые треугольники OCA, ODA и определим: уA = r.cos β, zA = r.cos γ. Итак, точка А имеет следующие координаты: xA = r.cos λ, (1) уA = r.cos β, zA = r.cos γ. (2) Задача № 2. Выполнить контроль положения поперечной переборки в пространстве. На ДП и контрольной линии поперечной переборки отмечаем точки 1, 2, 3, 4 (рис.). Обозначаем: x1, y1, z1 – координаты точки 1; λ1, β1, γ1 – углы между линией О1 и каждой из осей ОХ, OY, OZ; O1 = r1 – расстояние между точкой 1 и началом координат; x2, y2, z2 – координаты точки 2; λ2, β2, γ2 – углы между линией О2 и каждой из осей ОХ, OY, OZ; O2 = r2 – расстояние между точкой 2 и началом координат; x3, y3, z3 – координаты точки 3; λ3, β3, γ3 – углы между линией О3 и каждой осей из ОХ, OY, OZ; O3 = r3 – расстояние между точкой 3 и началом координат; x4, y4, z4 – координаты точки 4; λ4, β4, γ4 – углы между линией О4 и каждой из осей ОХ, OY, OZ; O4 = r4 – расстояние между точкой 4 и началом координат. С помощью тахеометра определяем r1 , λ1, β1, γ1, r2 , λ2, β2, γ2, r3, λ3, β3, γ3, r4, λ4, β4, γ4. 1. Проверка положения поперечной переборки по длине. Для этого определим абсциссы точек 1, 3. Условие положения поперечной переборки по длине выполняется, когда x1 – x3 → 0. По (1) имеем: x1 = r1.cos λ1 , x3 = r3.cos λ3. Итак, x1 – x3 → 0 <=> r1.cos λ1 – r3.cos λ3 → 0, или r1/r3 → cos λ3/cos λ1. 2. Проверка положения поперечной переборки на дифферент (вертикальность). Для этого определим абсциссы точек 2, 4. Считаем, что поперечная переборка не имеет дифферента, когда x2 – x4 → 0. По (1) имеем: x2 = r2.cos λ2, x4 = r4.cos λ4. Итак, r2.cos λ2 – r4.cos λ4 → 0, или r2/r4 → cos λ4/cos λ2 3. Проверка положения поперечной переборки по крену. Для этого определим аппликаты точек 1, 2. Считаем, что поперечная переборка не имеет крена, когда z1 – z2 → 0. По (2) имеем: z1 = r1.cos ɣ1, z2 = r2.cos ɣ2. Итак, r1.cos ɣ1 – r2.cos ɣ2 → 0, или r1/r2 → cos ɣ2/ cos ɣ1. Положение поперечной переборки не имеет погрешности, если выполняются следующие условия: 1. Положение поперечной переборки по длине: условие выполняется, когда r1/r3 → cos λ3/ cos λ1. 2. Положение поперечной переборки на дифферент (вертикальность): условие выполняется, когда r2/r4 → cos λ4/ cos λ2. 3. Положение поперечной переборки по крену: условие выполняется, когда r1/r2 → cos ɣ2/ cos ɣ1. Выводы Таким образом, можно сделать вывод, что применение тахеометров помогает внести коренные изменения в технологию и организацию выполнения проверочных робот. Применение же современной вычислительной техники с соответствующим интерфейсом в составе измерительной системы будет способствовать ее интеграции с автоматизированными системами проектирования судов и технологической подготовкой производства.
References

1. Aleksandrov V. L. Tochnost' v sudovom korpusostroenii / V. L. Aleksandrov, L. C. Adlershteyn, V. V. Makarov, V. F. Sokolov, N. Ya. Titov. SPb.: Sudostroenie, 1994. 172 s.

2. Izarenkov O. V. Sovershenstvovanie metodov proverochnyh rabot na osnove primeneniya optiko-elektronnyh izmeritel'nyh priborov / O. V. Izarenkov: avtoref. dis. … kand. tehn. nauk. SPb., 1999. 23 s.

3. www.uomz.ru.