CN104697676A - 一种长基线应变仪和船体梁应力长期监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种长基线应变仪和船体梁应力长期监测装置，包括两个底座，两个底座上分别安装第一支架和第二支架，磁致伸缩位移传感器安装在第一支架上，测量伸缩杆的一端与磁致伸缩位移传感器中间设置的滑块安装杆的一端固定连接，滑块安装杆的另一端与传感器测量滑块连接，测量伸缩杆的另一端与第二支架固定连接。本发明具有结构简单、安装方便、无需校准、测量准确和无温漂等优点，适合长期监测大型船舶的船体梁应力及载荷状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种长期实时监测大型船舶的船体梁载荷及应力的装置，尤其涉及一种长基线应变仪和船体梁应力长期监测装置。
背景技术
船体结构强度是影响船舶航行安全性的主要因素之一，而船体梁总纵强度是其中最基本和最重要的强度。为了保证船舶梁有足够的强度来抵抗环境载荷对结构的破坏作用，人们在船舶设计和建造过程中，提出了很多设计思想，制定了各种规范、工艺以及保养维护计划。但是由于在波浪中航行的船舶结构载荷具有很强的随机性，而在设计和建造过程中不可能准确预料这些随机性载荷，因此为了保证航行过程中的船舶结构安全和预期使用寿命，需要对船体载荷和应力进行长期实时监测。而以往的方法常常存在着无法测量船体梁平均应变、校准过程较复杂、安装难度大、温漂较大、精度较低、成本较高的缺陷，难以实现船体梁应力的实时监测。本申请的发明人经过研究，提出了一种新型船体梁应变及应力监测装置，可以达到满意的效果。
发明内容
本发明的目的是为了对船体梁进行实时监测而提供一种长基线应变仪和船体梁应力长期监测装置。
本发明的目的是这样实现的：一种长基线应变仪，包括两个底座，两个底座上分别安装第一支架和第二支架，磁致伸缩位移传感器安装在第一支架上，测量伸缩杆的一端与磁致伸缩位移传感器中间设置的滑块安装杆的一端固定连接，滑块安装杆的另一端与传感器测量滑块连接，测量伸缩杆的另一端与第二支架固定连接。
一种船体梁应力长期监测装置，船体梁上固定安装有长基线应变仪，船体梁上还设置有温度传感器，长基线应变仪与温度传感器通过电缆分别与安装在船舶驾驶室的信号调理单元、数据采集处理计算机和报警单元连接；所述长基线应变仪包括两个底座，两个底座上分别安装第一支架和第二支架，磁致伸缩位移传感器安装在第一支架上，测量伸缩杆的一端与磁致伸缩位移传感器中间设置的滑块安装杆的一端固定连接，滑块安装杆的另一端与传感器测量滑块连接，测量伸缩杆的另一端与第二支架固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于磁致伸缩位移传感器技术设计了一种长基线应变仪来测量船体梁的平均应变，并采用了适当温度补偿措施克服了以往方法中的温漂缺陷，利用采集处理计算机实时采集处理船体梁应变信息，达到实时监测船体梁应力与总纵强度的目的，具有结构简单、无需校准、测量准确、使用方便、成本低、无温漂、适合长期监测等特点。本发明装置可以很好地解决利用常规测量方法无法长期监测船体梁应力和实时评估船体总纵强度的难题，克服了此前多种同类发明无法测量船体梁平均应变、测量精度较低、校准较复杂、成本较高、温漂大、不适合长期监测等缺陷。
附图说明
图1是本发明的长基线应变仪的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是图1的A-A局部剖视图；
图4是本发明的船体梁应力长期监测装置组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施案例一：一种长基线应变仪，包括两个底座7和16，两个底座7和16上分别安装第一支架3和第二支架8，磁致伸缩位移传感器1安装在第一支架3上，测量伸缩杆2的一端与磁致伸缩位移传感器1中间设置的滑块安装杆17的一端固定连接，滑块安装杆17的另一端与传感器测量滑块18连接，测量伸缩杆2的另一端与第二支架固8定连接。
长基线应变仪安装时，首先将第一支架3分别使用垫圈4、垫圈5和螺母6安装在底座16上，第二支架8采用与支架1相同的安装方式，第一支架3和第二支架8定位孔之间的距离正好可根据需要进行调整；本实施案例中以两个支架的定位孔之间的距离为2米进行说明，其次，将磁致伸缩位移传感器1通过螺钉垫圈螺母组合9、10、11和12安装在第一支架3上。然后将测量伸缩杆2的一端和滑块安装杆17通过内螺纹连接在一起，测量伸缩杆2的另一端通过衬套13、螺栓14和内锯齿锁紧垫圈15和支架2连接在一起。
本发明的长基线应变仪在工作时可安装在船体梁上或者其他需要监测的对象表面上，以船体梁为例，安装方式根据船型的不同而不同，大开口船至少安装六长基线应变仪，非大开口船至少安装四个长基线应变仪，安装位置可根据具体船型参考相关船级社的规范。长基线应变仪安装时，首先将两个安装底座7和16焊装在位于船体梁上的一段连续甲板上，则当两个支架之间的船体梁发生变形时，测量伸缩杆2会带动传感器测量滑块18在磁致伸缩位移传感器1上的轨道上滑动，进而通过传感器内部电路输出一个代表位移的4-20mA电流信号，将这个位移信号通过一定算法转换成2米长度结构的平均应变信息，这样就得到了被测结构位置的平均应变，避免了应力集中点的影响，保证了所测量的船体梁应变值的准确性。
实施案例二：一种船体梁应力长期监测装置，船体梁上固定安装有长基线应变仪，船体梁上还设置有温度传感器，长基线应变仪与温度传感器通过电缆分别与安装在船舶驾驶室的信号调理单元、数据采集处理计算机和报警单元连接；所述长基线应变仪包括两个底座，两个底座上分别安装第一支架和第二支架，磁致伸缩位移传感器安装在第一支架上，测量伸缩杆的一端与磁致伸缩位移传感器中间设置的滑块安装杆的一端固定连接，滑块安装杆的另一端与传感器测量滑块连接，测量伸缩杆的另一端与第二支架固定连接。
本发明提供的一种船体梁应力长期监测装置是这样工作的：首先将4-6个长基线应变仪和对应数量的温度传感器安装于船体梁结构上，其安装位置和数量可参考相关船级社规范，同时在应变测量点附近的结构上安装温度传感器。其次，将信号调理单元、数据采集处理计算机和报警单元分别安装于船舶驾驶室合适位置。当船舶在海上航行时，当两个支架之间的船体梁发生变形会通过测量伸缩杆2带动磁致伸缩位移传感器1上的传感器测量滑块18往复滑动，进而输出一个位移信号。应变和温度数据通过4-20mA电流形式传输给信号调理单元，信号调理单元将所有电流信号进行本安隔离并转换成电压信号应变和温度。采集处理计算机将同步采集电压信号，然后将测得应变信息通过一定算法进行温度补偿，以消除传感器温漂的影响。补偿后的应变值再通过适当的算法分解成船体梁载荷对应的各个方向应变值，这就得到了船体梁测量点的应力状态，进而通过线性差值得到整个船体梁的应力状态。对于监测到的危险应力状态则可通过报警单元进行预警，即本发明还可以通过报警单元对危险应力状态进行报警，从而保证了船舶航行安全和结构安全。
Claims (2)
1.一种长基线应变仪，其特征在于：包括两个底座，两个底座上分别安装第一支架和第二支架，磁致伸缩位移传感器安装在第一支架上，测量伸缩杆的一端与磁致伸缩位移传感器中间设置的滑块安装杆的一端固定连接，滑块安装杆的另一端与传感器测量滑块连接，测量伸缩杆的另一端与第二支架固定连接。
2.一种船体梁应力长期监测装置，其特征在于：船体梁上固定安装有长基线应变仪，船体梁上还设置有温度传感器，长基线应变仪与温度传感器通过电缆分别与安装在船舶驾驶室的信号调理单元、数据采集处理计算机和报警单元连接；所述长基线应变仪包括两个底座，两个底座上分别安装第一支架和第二支架，磁致伸缩位移传感器安装在第一支架上，测量伸缩杆的一端与磁致伸缩位移传感器中间设置的滑块安装杆的一端固定连接，滑块安装杆的另一端与传感器测量滑块连接，测量伸缩杆的另一端与第二支架固定连接。
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