基于面片单元的舱室容积测量与计算方法研究

    1　引　言

    LNG、LPG舱在低温或高压状态下工作,其计量除需要精确测定液态气的体积以外,还需考虑温度、压力、密度、汽化气等诸多因素的影响,为确保最终达到3‰的容量不确定度,其舱容测量精度比普通的油船货舱要求要高,一般要求控制在1‰以下。因此,LNG、LPG船舱的容量计量中,其形状测量,舱体建模和容积计算的方法都有其特殊性。

    从原理上讲,LNG、LPG气化前的计量与油品类似,可分为动态和静态计量两种方式,由于LNG、LPG气化前是处于低温或高压下储存和输送,不适合进行动态测量,一般采用静态计量,是通过测量储罐的液位等参数后计算其体积,再使用密度计算质量。静态计量首先要对货舱进行标定测量,并编制容量表。油品货舱进行标定一般采用全站仪无棱镜反射的方式进行测量,测量货舱的一些断面特征位置点之间的空间距离,得到断面尺寸后再以断面为基础来计算容积,这种方法采集的断面特征点数量有限,其建模是在设计资料的基础上进行的,其舱容不确定度只能达到3‰,要提高到1‰,必须从舱室测量的方法、舱体的建模和体积的计算等多方面来综合考虑,完善已有的方法,形成一套适合于LNG、LPG舱容量计量的高精度方法。本文主要针对LNG、LPG船舱的特点,主要研究LNG、LPG船舱的测量、建模及容积计算的方法。

    2　舱室测量

    传统油品舱的标定测量方法是以断面为基本测量单元,断面上测点稀少,断面间的间距也较大,要提高舱容计量精度,更真实地反映舱体形状的变化,必须加大测点密度。LNG、LPG舱形状一般有菱形、球形、圆柱形、椭圆形以及它们的组合形等几种形式组成,这些形状最终可以分解成面片的集合,因此,LNG、LPG舱的基本测量单元为面片,测量时采用无棱镜反射的方式在每个面片上采集测点,为反映面片的边界形态并保证舱容测量精度需要按一定的密度要求采集舱室面片的边界点和面型点。

    2.1　边界点测量

    对菱形、球形、圆柱形、椭圆形以及它们的组合形几种形式,除球形为一个面片外其它形状舱应该多个不同特征的面片组成,且存在明显的面片交界线,交界线围成的区域即为面片,因此舱室测量首先应进行面片边界点的测量,边界点测量采用人工照准,自动记录入库的方式。

    面片边界点完成后,可根据面片的特点,采用不同的模型,由边界点数据来建立舱体的初步模型以指导面型点的自动扫描测量。

    2.2　面型点测量

    面型点主要是为保证最终面型拟合的精确度而测量的测点,它的分布要求有一定的密度且最好均匀分布。为提高工作效率,拟采用Leica智能型全站仪在便携机的控制下进行扫描测量,同时为保证面型点分布的均匀性,应结合LNG、LPG舱室的菱形、球形、圆柱形、椭圆形以及它们的组合形等几种形状,先按面片边界点初步搭起需测量货舱的形体模型,再在初步船体模型的指导下,按一定的间隔驱动智能型全站仪作扫描测量。其具体过程如图1所示。