楊文林，高遠(yuǎn)航（.渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城505；.渤海船舶重工有限責(zé)任公司，遼寧葫蘆島500）

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船體精度控制實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)研究

楊文林1，高遠(yuǎn)航2
（1.渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城125105；2.渤海船舶重工有限責(zé)任公司，遼寧葫蘆島125001）

摘要：在船體建造過(guò)程中，加強(qiáng)精度控制是非常必要的。精度控制不僅是保證船體建造質(zhì)量的重要手段，也是降低船舶制造成本的主要措施。同時(shí)，船體精度控制也是船舶工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)技能。因此，從教學(xué)分析、教學(xué)策略、教學(xué)實(shí)施和教學(xué)反思4個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行船體精度控制實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，是符合高職教育理念的，值得推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：船體精度；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)策略

高遠(yuǎn)航（1978-），男，遼寧葫蘆島人，助理工程師，研究方向：船舶精度管理。

船舶建造是一項(xiàng)綜合性工程，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工程復(fù)雜程度高，工作量巨大。以15.9萬(wàn)噸原油船為例，船舶大約需要生產(chǎn)110個(gè)分段。因此，船舶分段的建造精度控制，對(duì)于整艘船舶的建造質(zhì)量，是至關(guān)重要的。同時(shí)，船體精度控制也是船舶工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)技能。本文以15.9萬(wàn)噸原油船邊底分段教學(xué)模型為例，從教學(xué)分析、教學(xué)策略、教學(xué)實(shí)施和教學(xué)反思4個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)行船體精度控制實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，該實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較成功的研究成果，值得其他同類院校借鑒。

1　教學(xué)分析

船體精度控制常用的測(cè)量?jī)x器是全站儀。船體精度控制實(shí)訓(xùn)以圖1所示的邊底分段為教學(xué)模型，以全站儀和反射片標(biāo)靶為教學(xué)工具，以船體建造綜合實(shí)訓(xùn)車間為教學(xué)場(chǎng)地，進(jìn)行教學(xué)實(shí)施。教學(xué)的重點(diǎn)是船體分段測(cè)量控制點(diǎn)的選取、全站儀的安置調(diào)平、熟練操作全站儀、轉(zhuǎn)站以及準(zhǔn)確分析測(cè)量結(jié)果。教學(xué)的難點(diǎn)是船體分段測(cè)量控制點(diǎn)的選取、轉(zhuǎn)站以及分析測(cè)量結(jié)果。教學(xué)采用示范的方式，即教師先給學(xué)生講解并操作整個(gè)實(shí)訓(xùn)步驟，然后讓學(xué)生親自動(dòng)手操作。教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，教師要反復(fù)強(qiáng)調(diào)儀器的保護(hù)以及實(shí)訓(xùn)安全，確保實(shí)訓(xùn)教學(xué)的正常進(jìn)行。

圖1　測(cè)量分段

2　教學(xué)策略

在進(jìn)行船體精度控制實(shí)訓(xùn)之前，教師首先要對(duì)參加實(shí)訓(xùn)的學(xué)生進(jìn)行分組，建議3～5人為1組，這樣便于精度測(cè)量作業(yè)。另外，教師還應(yīng)反復(fù)檢查儀器，確保儀器的各項(xiàng)功能正常。

由于船體精度控制在實(shí)訓(xùn)車間教學(xué)，教學(xué)環(huán)境比較復(fù)雜，學(xué)生稍不注意，就有可能帶來(lái)危險(xiǎn)。因此，在整個(gè)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，教師要反復(fù)強(qiáng)度實(shí)訓(xùn)紀(jì)律，并將學(xué)生的實(shí)訓(xùn)紀(jì)律表現(xiàn)計(jì)入評(píng)定成績(jī)。

船體精度控制實(shí)訓(xùn)內(nèi)容包括前期準(zhǔn)備工作，測(cè)定方式的選取、轉(zhuǎn)站、測(cè)量、數(shù)據(jù)分析等多項(xiàng)作業(yè)內(nèi)容。因此，教師應(yīng)該記錄學(xué)生在上述作業(yè)時(shí)的各項(xiàng)成績(jī)，并按照一定的比例折合成總評(píng)定成績(jī)。

3　教學(xué)實(shí)施

3.1實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行船體精度控制實(shí)訓(xùn)之前，要架設(shè)全站儀，圖2為全站儀簡(jiǎn)圖。參加實(shí)訓(xùn)學(xué)生需將全站儀固定在三角支架上，支架最好安裝在粗糙的地面上，防止滑動(dòng)。同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)腳螺旋使其水平。全站儀水平調(diào)好后，需將PDA與其連接。打開(kāi)全站儀，運(yùn)行測(cè)量軟件，開(kāi)始測(cè)量。

圖2　全站儀簡(jiǎn)圖

在運(yùn)用全站儀進(jìn)行精度測(cè)量作業(yè)時(shí)，需要提前在分段的各個(gè)控制點(diǎn)放置反射片標(biāo)靶。反射片標(biāo)靶可以直接粘貼在測(cè)量點(diǎn)上，應(yīng)用其進(jìn)行測(cè)量，且該標(biāo)靶可以反復(fù)利用，測(cè)量精度也可以達(dá)到相關(guān)的技術(shù)要求。

測(cè)量作業(yè)時(shí)，激光投射到反射片標(biāo)靶上，再反射到全站儀上，形成測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。船舶分段建造的場(chǎng)地環(huán)境復(fù)雜多變，其測(cè)量的難度也較大。如果想要精確測(cè)量，需要標(biāo)靶的種類也很多。分段精度控制實(shí)訓(xùn)采用的反射片形狀如圖3所示。

圖3　分段測(cè)量應(yīng)用的反射片標(biāo)靶

根據(jù)船體精度控制實(shí)訓(xùn)小組制作的精度測(cè)量單，確定分段精度控制點(diǎn)。然后，將反射片標(biāo)靶放置在適當(dāng)?shù)奈恢?。反射片?biāo)靶的安置需要注意以下幾點(diǎn)：一是需要將標(biāo)靶仔細(xì)檢查，達(dá)到精度要求；二是要認(rèn)真識(shí)讀設(shè)計(jì)圖紙，確定好反射片標(biāo)靶的位置，最好將其安置在交叉點(diǎn)處；三是反射片標(biāo)靶放置時(shí)應(yīng)查明理論線，板厚方向，以免發(fā)生不允許的誤差。反射片標(biāo)靶放置最重要的一個(gè)原則是，放置在儀器可見(jiàn)之處。該分段反射片標(biāo)靶放置如圖4所示。

圖4　放射片標(biāo)靶放置示意圖

3.2選擇測(cè)定方式

實(shí)訓(xùn)小組把全站儀架設(shè)好、反射片標(biāo)靶放置好、連接好PDA后，就可以進(jìn)行測(cè)量作業(yè)了。測(cè)量一般選擇原點(diǎn)+X軸的測(cè)定方式，如圖5所示。具體操作過(guò)程如下：將所測(cè)定的第一點(diǎn)默認(rèn)為原點(diǎn)，第二點(diǎn)與第一點(diǎn)所在的直線為X軸，Z軸垂直向上。這樣形成的坐標(biāo)系就是測(cè)量坐標(biāo)系，需要測(cè)量的所有控制點(diǎn)都在該坐標(biāo)系內(nèi)。

圖5　測(cè)定方式示意圖

3.3轉(zhuǎn)站

在全站儀的架設(shè)處，往往有一部分測(cè)量結(jié)構(gòu)是看不見(jiàn)的。這就需要實(shí)訓(xùn)小組將儀器挪到被測(cè)結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，完成其余的測(cè)量作業(yè)。我們把這個(gè)操作過(guò)程，稱之為轉(zhuǎn)站。轉(zhuǎn)站可以通過(guò)PDA測(cè)量系統(tǒng)的兩點(diǎn)移動(dòng)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖6所示。實(shí)訓(xùn)小組轉(zhuǎn)站是否成功，取決于全站儀在移動(dòng)前后，其后測(cè)點(diǎn)與前側(cè)點(diǎn)是否在同一個(gè)三維坐標(biāo)系內(nèi)。

圖6　兩點(diǎn)式移動(dòng)過(guò)程示意圖

轉(zhuǎn)站作業(yè)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：一是牢記測(cè)量的先后順序，確保全站儀在移動(dòng)前按照預(yù)先設(shè)計(jì)的順序進(jìn)行測(cè)量，否則無(wú)法進(jìn)行轉(zhuǎn)站測(cè)量；二是在移動(dòng)全站儀之后，一定要再次調(diào)整水平，確保其測(cè)量精度；三是全站儀移動(dòng)前后，轉(zhuǎn)折標(biāo)靶測(cè)量得到的三維坐標(biāo)誤差要控制在0.5 mm之內(nèi)，如果超出此范圍，前期的測(cè)量數(shù)據(jù)作廢，重新測(cè)量；四是兩點(diǎn)式移動(dòng)操作成功后，才可進(jìn)行后續(xù)的測(cè)量作業(yè)。

3.4測(cè)量結(jié)果分析

船體精度控制實(shí)訓(xùn)小組在進(jìn)行分段控制點(diǎn)測(cè)量之前，需要預(yù)先將設(shè)計(jì)點(diǎn)在設(shè)計(jì)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，輸入PDA系統(tǒng)中。同時(shí)，將測(cè)定點(diǎn)與設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行連接，具體操作過(guò)程界面如圖7所示。測(cè)量作業(yè)完成后，就可以直接導(dǎo)出數(shù)據(jù)偏差值，提高分段精度測(cè)量的作業(yè)效率。

圖7　測(cè)量點(diǎn)與設(shè)計(jì)點(diǎn)連接示意

該分段的測(cè)量結(jié)果如表1所示。通過(guò)偏差分析，得知該分段符合建造質(zhì)量要求。

表1　分段測(cè)量結(jié)果（單位：m）

4　教學(xué)反思

傳統(tǒng)的船體精度控制實(shí)訓(xùn)是在一體化教室實(shí)施，通過(guò)給學(xué)生播放教學(xué)視頻、教學(xué)動(dòng)畫(huà)等形式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生雖能掌握一些精度控制的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但是由于場(chǎng)地的限制，學(xué)生對(duì)船體精度控制的技能達(dá)不到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)并實(shí)施后，船體精度控制實(shí)訓(xùn)的教學(xué)設(shè)計(jì)與當(dāng)前高職教育的理念是相符的，實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)值得推廣與應(yīng)用。

現(xiàn)代造船企業(yè)對(duì)船體精度越來(lái)越重視，船體精度水平也在上升。船體建造從放樣、零部件加工、分段制作到裝配，都離不開(kāi)全站儀的測(cè)量。因此，教師應(yīng)認(rèn)真研究最前沿的船舶精度控制技術(shù)并傳授給學(xué)生，全方位提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為船舶行業(yè)培養(yǎng)所需人才。

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［責(zé)任編輯：劉月］

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

中圖分類號(hào)：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-5928（2016）02-30-04

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

收稿日期：2015-12-15

基金項(xiàng)目：2014年遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究課題（L2014560）

作者簡(jiǎn)介：楊文林（1967-），男，遼寧沈陽(yáng)人，教授，碩士，研究方向：船舶工程。