NO971087L - Innretning for vurdering av skade på et skip - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en innretning for å vurdere skaden på et skip, for eksempel skipets skrog, innbefattende et fordelingssystem med optiske fibre anbrakt nær skipets skrog, hvilke optiske fibre er forbundet med sentral enhet for å bestemme overføringskarakteristikkene til de optiske fibrene for vurdering av skader på skipets skrog.

Fra DE-A 3629430 er en innretning av denne type kjent for å vurdere sprekker i strukturelle deler til luftfartøy. Den kjente innretningen gir således et varsel om at så snart luftfartøyet har landet er en ytterligere inspeksjon av luftfartøyet nødvendig.

Ved en maritim omgivelse er situasjonen annerledes. Dersom et skip for eksempel er truffet av en missil, er en umiddelbar reaksjon nødvendig. Inntil nå er vurdering av skade gjort ved visuell undersøkelse. Dette tar tid og kan være en farlig oppgave. Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å generere en mer detaljert informasjon om ødeleggelsen ved å trekke ut mer informasjon fra det fordelte systemet av optiske fibre og er kjennetegnet ved at den sentralen også er konstruert for å bestemme refleksjonskarakteristikker til de optiske fibre for å lokalisere ødeleggelsen og for å vurdere skadetypen.

Av slike grunner er det også nødvendig at innretningen er ekstremt robust og pålitelig slik at den også i tilfellet av alvorlige skader på skipet, vil fortsette å gi pålitelig informasjon. En fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen er derfor kjennetegnet ved at den sentrale enheten er anbrakt ved i det minste en hovedsakelig sentral posisjon inne i skipet. Denne posisjonen er fremfor alt gunstigere på grunn av at informasjonen tilført sentralenheten vanligvis må bli ført til en kommandostasjon som også innehar en sentral posisjon i skipet.

Det er klart at ødeleggelserapporteringen vil være mer nøyaktig når det fordelte systemet av optiske fibre er mer utstrakt eller dvs. antall optiske fibre pr. overflateenhet økes. Et gunstig kompromiss i dette henseende er kjennetegnet at pr. dekk innbefatter systemet med optiske fibre i det minste en optisk fiber som er i det minste hovedsakelig horiontalt strukket langs hele den indre omkretsen av skipets skrog.

I tilfelle av større skip kan systemet med optiske fibre pr. dekk innbefatte i det minste en optisk fiber som er i det minste hovedsakelig horisontalt strukket langs den indre omkretsen av skipets skrog via baugen og i det minste en optisk fiber som i det minste er hovedsakelig strukket langs den indre omkretsen av skipets skrog via akterdelen. Dette innebærer den ytterligere fordelen at ødeleggelse på skipets baug og akterende kan bli nøyaktig aksessert samtidig.

En vertikal anvendelse av flere i det vesentlig parallelle optiske fibre er også mulig, for eksempel med 1 meters mellomrom, som muliggjør en mer nøyaktig skaderegistrering i vertikal retning.

En ytterligere gunstig utførelsesform av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at for hver optisk fiber innbefatter den sentrale enheten en Y splitter ved en første ende og en Y splitter ved den andre enden, hver forsynt med en lyskilde og detekteringsinnretning. Dette muliggjør å operere den optiske fiberen ved transmisjon og refleksjon, som sikrer en optimal bruk. Ved denne utførelsesformen er detekteringsinnretningen forbundet med den første ende generelt anordnet for detektering ved transmisjon av lys sendt ut av lyskilden forbundet med den andre enden og detekteringsinnretningen forbundet med den andre enden anordnet for detektering ved transmisjon lys utsendt av lyskilden forbundet til den første enden, og detekteringsinnretningene er dessuten forbundet med en ende anordnet for detektering ved refleksjon av lys sendt av lyskilden forbundet med den nevnte enden.

For å forhindre interferens mellom de fire kombinerte målesystemene er en fordelaktig utførelsesform kjennetegnet ved at lyskilden forbundet med den første enden av lyskilden forbundet med den andre enden er i det minste hovedsakelig vekselvis aktiv.

Siden et av formålene med foreliggende oppfinnelse er å bruke innretningen for å registrere størrelsen på et hull i skipets skrog, vil lyskilden på en eller annen måte bli modulert for således å danne et oppløsningsområde ved i det minste refleksjon. En ytterligere gunstig utførelsesform av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at begge lyskildene vekselvis sender en lyspuls med en lengde som passer med ønsket oppløsningsområde.

En ekstremt robust utførelsesform av oppfinnelsen er kjennetegnet ved at innretningen for å bevirke transmisjon eller refleksjonskarakteristikker innbefatter kun passive innretninger, som innebærer at plattforminfrastrukturanordninger, slik som strømforsyningslinjer eller kjølevannrør etc. ikke er lokalt nødvendige for å måle et hull i skipets skrog. Det er klart at dette betyr i virkeligheten at det er et brudd i den optiske fiberen.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan ytterligere nyttig informasjon bli tilveiebrakt ved å måle temperaturen ved skipets skrog, ved hvilken prosess det kan tilveiebringes modulasjon kjent fra tidligere kjent teknikk ved temperaturavhengig oppførsel til selve de optiske fibrene. Ifølge oppfinnelsen er temperaturavhengig Raman-spredning fortrinnsvis målt og anvendt for å bestemme lokal temperatur til den optiske fiberen. Temperaturmålingen muliggjør hurtig detektering av brannsteder. Spesielt ved tilfellet av skader på skipets skrog, for eksempel forårsaket av innslag av en missil, er det oftest relevant å bekrefte tilstedeværelsen og stedet for en brann.

I tilfelle av en nødsituasjon muliggjør oppfinnelsen at et medlem av mannskapet er tilstede i et rom tilliggende skipets skrog ganske enkelt starter alarmen ved å trykke en knapp som bevirker at det passerende optiske fiberet overfører denne alarmen. En ytterligere gunstig utførelsesform av oppfinnelsen som kan realisere dette er kjennetegne ved at modulasjonsinnretningen innbefatter mekaniske modulasjonsinnretninger for lokal økning, ved mekanisk forspenning av det optiske fiberen, refleksjonen i den optiske fiberen. Ved periodisk nedtrykking av alarmknapen på en forutbestemt måte er det altså mulig å transportere kodede meldinger som indikerer for eksempel brann, lekkasje etc.

Oppfinnelsen skal i det påfølgende beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor:

fig. 1 viser skjematisk et tverrsnitt av et skip og forløpet til en optisk fiber,

fig. 2 viser skjematisk et tverrsnitt av et skip og forløpet til to optiske fibre,

fig. 3 viser skjematisk anbringelse av lyskilder og detekteringsinnretninger.

Fig. 1 viser skjematisk et horisontalt tverrsnitt av et skip hvor en sentralenhet er anbrakt sentralt, for å redusere sårbarheten og å holde kommunikasjonslinjene med en sentralanbrakt kommandostasjon korte. Fra den sentrale enheten 1 forløper en optisk fiber 2 langs skipets skrog 3 og tilbake til sentralenheten 1 via baugen 4 og akterenden 5. Ifølge oppfinnelsen er prinsippet ved foreliggende oppfinnelse at den sentrale enheten

1 kan sende en lyspuls gjennom den optiske fiberen i begge retninger og således få aksess på i og for seg kjent måte lokaliseringen av et hull 6 i skipets skrog 3 ved å bestemme tidpunktet ved hvilket lyspulsene reflektert ved avbruddsendene til de optiske fibrene er mottatt. Ved således å føre n eller flere optiske fibre 2 rundt skipet på hvert dekk er det mulig å nøyaktig og momentant få aksess til skaden bevirket på skipets skrog 3 i tre dimensjoner. Om ønskelig kan gulvene til de forskjellige dekkene også være forsynt med en eller flere optiske fibre på basis av hvilke et tre-dimensjonalt bilde av skaden bevirket på hele skipet kan tilveiebringes. I tilfelle av store skip, hvor de optiske tap i en enkel optisk fiber er betraktet å være for store, er det dessuten mulig å splitte den optiske fiberen 2 i en første optisk fiber 7 som forløper via baugen og en andre optisk fiber 8 som forløper via akterenden, som vist på fig. 2. En ytterligere fordel er at skaden som forekommer samtidig for baug og akterende kan bli nøyaktig vurdert.

Fig. 3 viser metoden ved hvilken en optisk fiber ifølge oppfinnelsen kan opereres. For dette formål er den optiske fiberen 2 ved en første side forsynt med en Y splitter 9, som er i og for seg kjent, til hvilke en lyskilde 10 og en detektor 11 er forbundet, som har blitt valgt slik at de kan bli kombinert med den optiske fiberen 2. Den optiske fiberen 2 er på samme måte ved den andre side forsynt med en Y splitter 12, en lyskilde 13 og en detektor 14. Y splitterne kan være inkorporert i en sentral enhet 1, som innebærer den fordelen at de optiske fibrene 2 kan bli forbundet ved den sentrale enheten 1 ved å bruke en enkel, billig kontakt.

Sentralenheten 1 er dessuten forsynt med en sentral styreenhet 15, som genererer styrepulser for de forskjellige lyskildene og som behandler detekterte signaler i data som er egnet for fremstilling på for eksempel en fremvisningsinnretning forbundet med den sentrale styreenheten 15. Dette er forøvrig kjent teknikk som enhver fagmann vil kunne utføre.

Ved en første operasjonsmodus, verifikasjonsmodusen, leverer lyskilden 10 for eksempel et signal som skal bli mottatt av detektoren 14, som viser at i det minste den relevante optiske fiberen ikke fremviser noen skade. Det samme kan bli bekreftet ved å bruke lyskilden 13 og detektoren 11 slik at innretningen har et visst redudansmål.

Ved en andre operasjonsmodus, målemodusen, kan posisjonen til et brudd i den optiske fiberen 2 bli aksessert. Lyskilden 10 frembringer igjen et optisk signal, men bruddet i den optiske fiberen 2 vil forhindre at dette optiske signalet når detektoren 4. Det optiske signalet vil bevirke en vesentlig refleksjon ved posisjonen for bruddet, hvilke refleksjon kan bli reflektert av detektoren 11. Ved påfølgende forsyning av det optiske signalet frembrakt av lyskilden 10 med en egnet modulasjon er det mulig å lokalisere posisjonen til bruddet, som starter ved den første siden. Bruddet kan på lignende måte bli definert startende fra den andre siden ved hjelp av en lyskilde 13 og detektoren 14. Dette viser lokalisering og størrelsen på hullet i det minste i området bestemt av den optiske fiberen. Også i denne modusen har anordningen en viss redundansmåling i betraktning av at et enkelt brudd i en optisk fiber knapt påvirker den riktige funksjonen til den andre operasj onsmodusen.

Egnede modulasjonstyper er velkjente. I dette henseende vil en innlysende modulasjonstype være en amplitudemodulasjon, idet lyskilden, som vanligvis er en halvlederlaser eller en LED, sender en kort lyspuls, for eksempel med en varighet på 1 ns. Det vil imidlertid også være mulig med optiske signaler forsynt med en lineær frekvensmodulasjon fra hvilke avstanden til et brudd i den optiske fiberen kan bestemmes på en i og for seg velkjent måte.

En tredje operasjonsmodus, temperaturmodusen, gir mulighet for å bekrefte på en i og for seg kjent måte posisjonsavhengig temperatur til den optiske fiberen og følgelig temperaturen til skipets skrog. I denne modusen sender for eksempel lyskilden 10 et optisk signal som vil spres i den optiske fiberen 2 som en funksjon av temperaturen. Denne spredningen, fortrinnsvis Raman-spredningen, er velkjent, og detekteres av detektoren 11, som gir posisjonsavhengig temperatur. Detaljert informasjon angående denne metoden kan for eksempel bli funnet i publikasjonen "New fiber optic distributed temperature sensor", SPIE vol. 798 Fiberoptisk sensor II (1987) s. 131-136. Den tredje operasj onsmodusen er spesielt relevant siden den er egnet for detektering av generelle brannsteder og spesielt de som forekommer i nærheten av oppstått skade.

En fjerde operasjonsmodus, alarmmodusen, muliggjør mannskapet å gi alarm fra et bestemt rom inneholdende en optisk fiber. For dette formål er rommet forsynt med for eksempel en alarmknapp, ved hjelp av hvilken den optiske fiberen lokalt kan bli skarpt forspent, som bevirker at dempningen av den optiske fiberen øker. Dette innebærer også en intensitetsøkning i det reflekterte optiske signalet. En slik forvrengning kan for eksempel bli realisert ved å anvende en mikrobøyinnretning, som for eksempel er kjent fra EP-A 0240100. En slik mikrobøyanordning innbefatter et system av to plater, som hver er forsynt med et system av gjensidig motstående ribber mellom hvilke den optiske fiberen forløper. Ved å bevege platene mot hverandre oppnås den nødvendige spenningen på den optiske fiberen. Siden lokaliseringen ved hvilke refleksjonen forekommer kan bli bestemt på denne måten, for eksempel ved hjelp av lyskilden 10 og detektoren 11, blir rommet som alarmen avgis i kjent. Siden lokaliseringene for alarmknappene er nøyaktig kjent, kan de dessuten med fordel anvendes for initialkalibrering av innretningen.

De anvendte optiske fibrene kan være av kjent 50 \ im type og trenger ikke være beskyttet med en beskyttende omhylling. Tape er fortrinnsvis anvendt for å lime de optiske fibrene til et isolerende sjikt vanligvis anbrakt på det indre av skipets skrog. Kun den delen som går fra skipets skrog til sentralenheten 1, kan være forsynt med en egnet beskyttelse.

Claims (13)

1. Innretning for vurdering av skade på et skip, for eksempel skipets skrog (3), innbefattende et fordelt system med optiske fibre (2,7, 8) anbrakt skipets skrog (3), hvilke optiske fibre (2, 7, 8) er forbundet med en sentralenhet (1) for bestemmelse av overføringskarakteristikkene til de optiske fibrene (2, 7, 8) for vurdering av mulig skade på skipets skrog, karakterisert ved at sentralenheten (1) er utført for å bestemme refleksjonskarakteristikkene til de optiske fibrene (2, 7, 8) for å lokalisere skaden og for å vurdere skadetypen.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at sentralenheten (1) er anbrakt ved i en det minste hovedsakelig sentral posisjon inne i skipet.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at pr. dekk innbefatter systemet med optiske fibre (2, 7, 8) i det minste en optisk fiber (2) som i det minste strekker seg hovedsakelig horisontalt langs hele den indre omkretsen av skipets skrog (3).

4. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at pr. dekk innbefatter systemet med optiske (2, 7, 8) i det minste en optisk fiber (7) som strekker seg i det minste hovedsakelig horisontalt langs den indre omkretsen til skipets skrog (3) via baugen (4) og ved i det minste en optisk fiber (8) som strekker seg i det minste hovedsakelig horisontalt langs skipets skrog (3) via akterdelen (5).

5. Innretning ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at for hver optisk fiber innbefatter sentralenheten (1) en Y splitter (9) ved en første ende og en Y splitter (12) ved en andre ende, hver forsynt med en lyskilde (10, 13) og en detekteringsinnretning (11,14).

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at detekteringsinnretningen (11) er forbundet med den første enden for detektering, ved transmisjon, av lys sendt ut av lyskilden (13) forbundet med den andre enden, og at detekteringsinnretningen forbundet med andre enden (14) er anordnet for detektering, ved transmisjon, av lys sendt ut av lyskilden (10) forbundet med den første enden.

7. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at detekteringsinnretningen (11) er forbundet med den første enden er anbrakt for detektering, ved refleksjon, av lys sendt ut av lyskilden (10) forbundet med den første enden og at detekteringsinnretningen (14) forbundet med den andre er anordnet for detektering, ved refleksjon, av lys sendt ut av lyskilden (13) forbundet med den andre enden.

8. Innretning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at lyskilden (10) forbundet med den første enden og lyskilden (13) forbundet med den andre enden er i det minste hovedsakelig vekselvis aktive.

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at begge lyskildene (10,13) vekselvis sender en lyspuls med en lengde som passer med det ønskede oppløsningsområdet.

10. Innretning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at innretningen for påvirkning av transmisjon og refieksjonskarakteristikker innbefatter kun passive innretninger.

11. Innretning ifølge krav 10, karakterisert ved at innretningen er faktisk et brudd i den optiske fiberen (2, 7, 8).

12. Innretning ifølge krav 10, karakterisert ved at innretningen er en spreder, øket ved oppvarming av den optiske fiberen (2, 7, 8), av lys sendt av lyskilden (10, 13).

13. Innretning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-10, karakterisert ved at innretningen innbefatter en mekanisk spenning på den optiske fiberen (2, 7, 8) for lokalt å øke refleksjonen til den optiske fiberen (2, 7, 8).