船体精度控制实训教学设计研究

杨文林，高远航（.渤海船舶职业学院，辽宁兴城505；.渤海船舶重工有限责任公司，辽宁葫芦岛500）



船体精度控制实训教学设计研究

杨文林1，高远航2
（1.渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105；2.渤海船舶重工有限责任公司，辽宁葫芦岛125001）

摘要：在船体建造过程中，加强精度控制是非常必要的。精度控制不仅是保证船体建造质量的重要手段，也是降低船舶制造成本的主要措施。同时，船体精度控制也是船舶工程技术专业学生必须掌握的一项技能。因此，从教学分析、教学策略、教学实施和教学反思4个环节进行船体精度控制实训教学进行设计，是符合高职教育理念的，值得推广与应用。

关键词：船体精度；教学设计；教学策略

高远航（1978-），男，辽宁葫芦岛人，助理工程师，研究方向：船舶精度管理。

船舶建造是一项综合性工程，生产周期长，工程复杂程度高，工作量巨大。以15.9万吨原油船为例，船舶大约需要生产110个分段。因此，船舶分段的建造精度控制，对于整艘船舶的建造质量，是至关重要的。同时，船体精度控制也是船舶工程技术专业学生必须掌握的一项技能。本文以15.9万吨原油船边底分段教学模型为例，从教学分析、教学策略、教学实施和教学反思4个环节，进行船体精度控制实训教学设计。实践证明，该实训教学设计是一项比较成功的研究成果，值得其他同类院校借鉴。

1　教学分析

船体精度控制常用的测量仪器是全站仪。船体精度控制实训以图1所示的边底分段为教学模型，以全站仪和反射片标靶为教学工具，以船体建造综合实训车间为教学场地，进行教学实施。教学的重点是船体分段测量控制点的选取、全站仪的安置调平、熟练操作全站仪、转站以及准确分析测量结果。教学的难点是船体分段测量控制点的选取、转站以及分析测量结果。教学采用示范的方式，即教师先给学生讲解并操作整个实训步骤，然后让学生亲自动手操作。教学实施过程中，教师要反复强调仪器的保护以及实训安全，确保实训教学的正常进行。

图1　测量分段

2　教学策略

在进行船体精度控制实训之前，教师首先要对参加实训的学生进行分组，建议3～5人为1组，这样便于精度测量作业。另外，教师还应反复检查仪器，确保仪器的各项功能正常。

由于船体精度控制在实训车间教学，教学环境比较复杂，学生稍不注意，就有可能带来危险。因此，在整个教学实施过程中，教师要反复强度实训纪律，并将学生的实训纪律表现计入评定成绩。

船体精度控制实训内容包括前期准备工作，测定方式的选取、转站、测量、数据分析等多项作业内容。因此，教师应该记录学生在上述作业时的各项成绩，并按照一定的比例折合成总评定成绩。

3　教学实施

3.1实训准备工作

在进行船体精度控制实训之前，要架设全站仪，图2为全站仪简图。参加实训学生需将全站仪固定在三角支架上，支架最好安装在粗糙的地面上，防止滑动。同时通过调节脚螺旋使其水平。全站仪水平调好后，需将PDA与其连接。打开全站仪，运行测量软件，开始测量。

图2　全站仪简图

在运用全站仪进行精度测量作业时，需要提前在分段的各个控制点放置反射片标靶。反射片标靶可以直接粘贴在测量点上，应用其进行测量，且该标靶可以反复利用，测量精度也可以达到相关的技术要求。

测量作业时，激光投射到反射片标靶上，再反射到全站仪上，形成测量点的三维坐标。船舶分段建造的场地环境复杂多变，其测量的难度也较大。如果想要精确测量，需要标靶的种类也很多。分段精度控制实训采用的反射片形状如图3所示。

图3　分段测量应用的反射片标靶

根据船体精度控制实训小组制作的精度测量单，确定分段精度控制点。然后，将反射片标靶放置在适当的位置。反射片标靶的安置需要注意以下几点：一是需要将标靶仔细检查，达到精度要求；二是要认真识读设计图纸，确定好反射片标靶的位置，最好将其安置在交叉点处；三是反射片标靶放置时应查明理论线，板厚方向，以免发生不允许的误差。反射片标靶放置最重要的一个原则是，放置在仪器可见之处。该分段反射片标靶放置如图4所示。

图4　放射片标靶放置示意图

3.2选择测定方式

实训小组把全站仪架设好、反射片标靶放置好、连接好PDA后，就可以进行测量作业了。测量一般选择原点+X轴的测定方式，如图5所示。具体操作过程如下：将所测定的第一点默认为原点，第二点与第一点所在的直线为X轴，Z轴垂直向上。这样形成的坐标系就是测量坐标系，需要测量的所有控制点都在该坐标系内。

图5　测定方式示意图

3.3转站

在全站仪的架设处，往往有一部分测量结构是看不见的。这就需要实训小组将仪器挪到被测结构的另一侧，完成其余的测量作业。我们把这个操作过程，称之为转站。转站可以通过PDA测量系统的两点移动功能来实现，如图6所示。实训小组转站是否成功，取决于全站仪在移动前后，其后测点与前侧点是否在同一个三维坐标系内。

图6　两点式移动过程示意图

转站作业时需要注意以下几点：一是牢记测量的先后顺序，确保全站仪在移动前按照预先设计的顺序进行测量，否则无法进行转站测量；二是在移动全站仪之后，一定要再次调整水平，确保其测量精度；三是全站仪移动前后，转折标靶测量得到的三维坐标误差要控制在0.5 mm之内，如果超出此范围，前期的测量数据作废，重新测量；四是两点式移动操作成功后，才可进行后续的测量作业。

3.4测量结果分析

船体精度控制实训小组在进行分段控制点测量之前，需要预先将设计点在设计坐标系下的坐标，输入PDA系统中。同时，将测定点与设计点进行连接，具体操作过程界面如图7所示。测量作业完成后，就可以直接导出数据偏差值，提高分段精度测量的作业效率。

图7　测量点与设计点连接示意

该分段的测量结果如表1所示。通过偏差分析，得知该分段符合建造质量要求。

表1　分段测量结果（单位：m）

4　教学反思

传统的船体精度控制实训是在一体化教室实施，通过给学生播放教学视频、教学动画等形式进行教学，学生虽能掌握一些精度控制的学习内容，但是由于场地的限制，学生对船体精度控制的技能达不到课程标准的要求。经过重新设计并实施后，船体精度控制实训的教学设计与当前高职教育的理念是相符的，实训教学设计值得推广与应用。

现代造船企业对船体精度越来越重视，船体精度水平也在上升。船体建造从放样、零部件加工、分段制作到装配，都离不开全站仪的测量。因此，教师应认真研究最前沿的船舶精度控制技术并传授给学生，全方位提高学生的综合素质，为船舶行业培养所需人才。

参考文献：

［1］翁德伟,徐学光,陆伟东.造船成组技术［M］.上海:上海交通大学出版社,1990.

［2］胡日强.船体建造精度控制关键技术研究［D］.大连:大连理工大学,2006.

［3］郑巨良.船舶建造中的船体变形控制［J］.中国船检,2005 （4）:70-71.

［4］柳良音,刘建峰,孙建志,等.现代造船模式下精度管理的新探索［J］.造船技术,2008（6）:5-7.

［5］曾宪诚.造船精度管理探索［J］.江苏船舶,2008（3）:33-34.

［责任编辑：刘月］

The Research on Hull Accuracy Control Practical Training Design

YANG Wenlin1, GAO Yuanhang2
（1. Bohai Shipbuilding Vocational College, Xingcheng 125105, China; 2. Bohai Shipbuilding Heavy Industry Co., Ltd. Huludao 125001, China）

Abstract:In the process of hull construction, it is very necessary to strengthen accuracy control. Accuracy control is not only an important means to ensure hull construction quality, but also the main measure to reduce ship construction cost. At the same time, hull accuracy control is also a skill that the students majoring in ship engineering technology must master. Therefore, hull accuracy control practical training design from the four aspects of teaching analysis, teaching strategy, teaching practice and teaching reflection, serves higher vocational education concept, and is worth popularizing and applying.

Key words:hull accuracy; training design; teaching strategy

中图分类号：G712

文献标识码：A

文章编号：2095-5928（2016）02-30-04

DOI:10.16850/j.cnki.21-1590/g4.2016.02.009

收稿日期：2015-12-15

基金项目：2014年辽宁省教育厅科学技术研究课题（L2014560）

作者简介：杨文林（1967-），男，辽宁沈阳人，教授，硕士，研究方向：船舶工程。