CN108036759A - 一种船体局部变形监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种船体局部变形监测系统，包括数据处理系统和多个用于测量船体变形的变形测量装置，变形测量装置与所述数据处理系统电连接，各变形测量装置安装于所述船体的多个测量段上，且两个相邻的变形测量装置首尾相连；变形测量装置包括用于测量位移变化量的位移传感器和用于测量角度变化量的角度传感器。采用本发明技术方案的船体局部变形监测系统,该船体局部变形监测系统能够实时对船体局部进行监控，可以精确地测量出船体的外形变形量，监控效果良好，且该船体局部变形监测系统的结构简单，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及船舶监测技术领域，具体涉及一种船体局部变形监测系统。
背景技术
因船舶航行在海上，受波浪影响船体产生结构变形；另外在船舶的载货区域，船体结构受重力压迫也产生变形，这些变形具体反映在船体的甲板、舱壁、梁、扶强材等结构的局部变形上，为了得知这些变形是否在屈服变形范围之内，只能对有可能产生变形的结构进行变形前后的外形尺寸的测量，但采用这种方式进行测量外形导致测量不够精准，且不能实时监控船舶的变形情况，从而使得监控效果不佳，影响船体正常检修；还有一些监控装置，采用探头等对船体的局部进行尺寸测量，并反馈至计算机分析，虽然可以实时得到尺寸的变化值，但当船体的内部反生扭转时，尺寸变化不明显，无法精确得知船体的变形情况，从而影响监控结果；此外，还有一些监控系统的成本较高，不适用于船舶的局部变形监控。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种船体局部变形监测系统，该船体局部变形监测系统能够实时对船体局部进行监控，可以精确地测量出船体的外形变形量，监控效果良好，且该船体局部变形监测系统的结构简单，成本低廉。
基于此，本发明提出了一种船体局部变形监测系统，包括数据处理系统和多个用于测量船体变形的变形测量装置，所述变形测量装置与所述数据处理系统电连接，各所述变形测量装置安装于所述船体的多个测量段上，且两个相邻的所述变形测量装置首尾相连；所述变形测量装置包括用于测量位移变化量的位移传感器和用于测量角度变化量的角度传感器。
作为优选方案，所述变形测量装置的一端通过固定座与所述船体的相连接，所述变形测量装置设置有刚性连杆。
作为优选方案，还包括数据收集装置，所述变形测量装置和所述数据处理系统均与所述数据收集装置电连接。
作为优选方案，所述角度传感器包括用于测量所述船体沿X轴所转动角度的第一角度传感器、用于测量所述船体沿Y轴所转动角度的第二角度传感器和用于测量所述船体沿Z轴所转动角度的第三角度传感器。
作为优选方案，在各个所述变形测量装置中，所述第一角度传感器的数量为两个，所述第二角度传感器的数量为两个，所述第三角度传感器的数量为一个。
作为优选方案，所述第二角度传感器通过所述固定座与所述船体相连接，且两个所述第二角度传感器设置于所述变形测量装置的两端。
作为优选方案，所述第二角度传感器、所述第一角度传感器、所述第三角度传感器和所述位移传感器依次连接。
作为优选方案，所述第一角度传感器和第三角度传感器之间设置有所述刚性连杆，所述位移传感器和所述第一角度传感器设置有所述刚性连杆。
作为优选方案，所述位移传感器的测量量程为10mm，所述位移传感器的测量精度为0.05mm；所述角度传感器的测量量程为10°，所述角度传感器的测量精度为0.05°。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、相邻的变形测量装置首尾相连，首尾相连的变形测量装置可以测量得到相邻测量段之间的相对变形量，通过累积计算船体上多段测量段的相对变形量便能够准确得到船体的变形情况；变形测量装置包括用于测量位移变化量的位移传感器和用于测量角度变化量的角度传感器，通过位移传感器和角度传感器，变形测量装置测量得到各测量段相对于测量点的位移变化和角度变化，通过计算各个测量段的相对位移变化量和角度相对变化量综合得到船体的变形情况，由此可以精确地测量出船体的外形变形量，监控效果良好；此外，多个变形测量装置可测得船体多段测量段的变形情况，首尾相连的变形测量装置结构更加稳定，且在首尾两端可以共用角度传感器，即在第一个变形测量装置尾端的角度传感器也可以作为第二个变形测量装置的首端，减少生产成本；变形测量装置与数据处理系统电连接，由此变形测量装置测得的变形数据可通过数据处理系统进行分析处理，由此得到船体的变形情况，实现实时监控。
2、变形测量装置的一端通过固定座与船体的相连接，固定座的位置即为上述变形测量装置的测量点位置，变形测量装置测得的数据为相对于测量点位置的相对位移量和相对角度变化量，固定座也使得整个变形测量装置连接方便且实现可拆卸安装；变形测量装置设置有刚性连杆，传感器之间采用刚性连杆加长，从而增加测量段两端的测量跨距，使得整个装置测得的数据为该跨距的相对变形量。
3、船体局部变形监控系统还包括数据收集装置，变形测量装置和数据处理系统均与数据收集装置电连接，从而使得变形测量装置得到的测量数据通过数据收集装置收集，然后通过数据收集装置所得的数据传递至数据处理系统中进行数据处理，从而确保测量数据更准确稳定地传递至数据处理系统中。
4、角度传感器包括用于测量所述船体沿X轴所转动角度的第一角度传感器、用于测量船体沿Y轴所转动角度的第二角度传感器和用于测量船体沿Z轴所转动角度的第三角度传感器，由此使得整个船体的被测量段的X、Y和Z三个轴的转动方向角度均可以测量，进而保证角度测量的精准性，从而使得船体的局部变形监测效果良好。
5、变形测量装置结构为：第二角度传感器-第一角度传感器-第三角度传感器-位移传感器-第一角度传感器-第二角度传感器，第二角度传感器设置于变形测量装置的首尾两端，相邻的两个变形测量装置可以共用一个第二角度传感器，从而减少成本。
6、第一角度传感器和第三角度传感器之间设置有刚性连杆，位移传感器和第一角度传感器设置有刚性连杆，传感器之间采用刚性连杆加长，从而增加测量段两端的测量跨距，在满足测量精度的前提下，使得测量范围更广，减少传感器成本。
7、位移传感器的测量量程为10mm，位移传感器的测量精度为0.05mm；角度传感器的测量量程为10°，角度传感器的测量精度为0.05°，基于上述位移传感器和角度传感器的量程及精度，能够稳定地对船体局部变形进行监测，且检测精度高，监测效果良好。
附图说明
图1为本发明实施例中的船体局部变形监测系统的系统图。
图2为本发明实施例中的多个变形测量装置的结构及其分布的示意图。
图中：1-第二角度传感器，2-第三角度传感器，3-刚性连杆，4-固定座， 5-第一角度传感器，6-位移传感器，7-立体框架结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
如图1至图2所示：本实施例提供了一种船体局部变形监测系统，包括数据处理系统和多个用于测量船体变形的变形测量装置，变形测量装置与数据处理系统电连接，由此变形测量装置测得的变形数据可通过数据处理系统进行分析处理，由此得到船体的变形情况，实现实时监控，各变形测量装置安装于船体的多个测量段上，多个变形测量装置可测得船体多段测量段的变形情况，由此使得整个船体变形量的测量更加精准，且两个相邻的变形测量装置首尾相连，首尾相连的变形测量装置可以测量得到相邻测量段之间的相对变形量，通过累积计算船体上多段测量段的相对变形量便能够准确得到船体的变形情况；变形测量装置包括用于测量位移变化量的位移传感器6和用于测量角度变化量的角度传感器，通过位移传感器6和角度传感器，变形测量装置测量得到各测量段相对于测量点的位移变化和角度变化，通过计算各个测量段的相对位移变化量和角度相对变化量综合得到船体的变形情况，由此可以精确地测量出船体的外形变形量，监控效果良好。需要指出的是，本实施例的变形测量装置的测量原理如下，相对于原点O，任一点的三维直角坐标(X,Y，Z)公式可表示如下：X＝ρSINφCOSθ，Y＝ρSINφSINθ，Z＝ρCOSφ；其中X为横坐标，Y为纵坐标， Z为高度坐标，ρ为极径，φ为纬角，θ为经角,上述的ρ值可通过位移传感器6测得，而相关的角度则可以通过角度传感器得到，而本实施例中的被测量点即为原点O，变形测量装置能够测得各测量段相对于被测量点的相对变形量。通过上述的船体局部变形监控系统，数据处理系统在同一时间采集所有传感器的数据，将收集到的数据行三维坐标的计算，生成结构没有变形时的初始三维数据并存储；当要测量结构是否有变形时，系统开始运行，收集传感器数据并计算结构的变形三维数据，该结构的变形数据与初始数据进行对比，即得出船体结构是否发生变形及变形值的大小。
基于以上技术方案，相邻的变形测量装置首尾相连，首尾相连的变形测量装置可以测量得到相邻测量段之间的相对变形量，通过累积计算船体上多段测量段的相对变形量便能够准确得到船体的变形情况；变形测量装置包括用于测量位移变化量的位移传感器6和用于测量角度变化量的角度传感器，通过位移传感器6和角度传感器，变形测量装置测量得到各测量段相对于测量点的位移变化和角度变化，通过计算各个测量段的相对位移变化量和角度相对变化量综合得到船体的变形情况，由此可以精确地测量出船体的外形变形量，监控效果良好；此外，首尾相连的变形测量装置结构更加稳定，且在首尾两端可以共用角度传感器，即在第一个变形测量装置尾端的角度传感器也可以作为第二个变形测量装置的首端，减少生产成本；变形测量装置与数据处理系统电连接，由此变形测量装置测得的变形数据可通过数据处理系统进行分析处理，由此得到船体的变形情况，实现实时监控。
本实施例中的变形测量装置的一端通过固定座4与船体的相连接，固定座4 的位置即为上述变形测量装置的测量点位置，变形测量装置测得的数据为相对于测量点位置的相对位移量和相对角度变化量，固定座4也使得整个变形测量装置连接方便且实现可拆卸安装；变形测量装置设置有刚性连杆3，传感器之间采用刚性连杆3加长，从而增加测量段两端的测量跨距，使得整个装置测得的数据为该跨距的相对变形量。
为了使得变形测量装置的测量数据更准确稳定地传递至数据处理系统中，本实施例中的船体局部变形监控系统还包括数据收集装置，变形测量装置和数据处理系统均与数据收集装置电连接，从而使得变形测量装置得到的测量数据通过数据收集装置收集，然后通过数据收集装置所得的数据传递至数据处理系统中进行数据处理。需要指出的是，本实施例中的数据收集装置为数据采集箱，数据采集箱结构简单且能够保证数据准确收集并传递。
本实施例中的角度传感器包括用于测量所述船体沿X轴所转动角度的第一角度传感器5、用于测量船体沿Y轴所转动角度的第二角度传感器1和用于测量船体沿Z轴所转动角度的第三角度传感器2，由此使得整个船体的被测量段的X、 Y和Z三个轴的转动方向角度均可以测量，进而保证角度测量的精准性，从而使得船体的局部变形监测效果良好。
此外，在各个变形测量装置中，第一角度传感器5的数量为两个，第二角度传感器1的数量为两个，第三角度传感器2的数量为一个，由于在角度测量过程中存在死角位置，三种角度传感器的数量均选择为一个的话容易出现测量不精准，此外角度传感器也会发生故障，采用上述数量的角度传感器的数量为优选的方案，能够保证稳定地测得船体局部变形的情况，提高本监控系统的准确性和稳定性。
本实施例中的第二角度传感器1通过固定座4与船体相连接，通过固定座4 连接可实现第二角度传感器1的可拆卸安装，而连接的方式可以是磁吸固定、焊接固定、螺栓固定、铆钉固定等，且两个第二角度传感器1设置于变形测量装置的两端，由此变形测量装置在被测船体安装时，第二角度传感器1分别位于测量段的两端。进一步地，第二角度传感器1、第一角度传感器5、第三角度传感器2和位移传感器6依次连接，由此使得整个变形测量装置结构稳定，且能够实现角度的测量及位移的测量，从而得到被测船体的变形量。由上可知，本实施例中的变形测量装置结构为：第二角度传感器1-第一角度传感器5-第三角度传感器2-位移传感器6-第一角度传感器5-第二角度传感器1，第二角度传感器1设置于变形测量装置的首尾两端，相邻的两个变形测量装置可以共用一个第二角度传感器1，从而减少成本。需要指出的是，本实施例中的船体结构为立体框架结构7，由此采用了呈立体分布的四段测量段，从而保证框架整体的精确测量，而实际监控操作中，应根据实际的船体结构进行安装变形测量装置，从而保证监控效果良好。
进一步地，第一角度传感器5和第三角度传感器2之间设置有刚性连杆3，位移传感器6和第一角度传感器5设置有刚性连杆3，传感器之间采用刚性连杆3加长，从而增加测量段两端的测量跨距，在满足测量精度的前提下，使得测量范围更广，减少传感器成本。
优选地，位移传感器6的测量量程为10mm，位移传感器6的测量精度为 0.05mm；角度传感器的测量量程为10°，角度传感器的测量精度为0.05°，基于上述位移传感器6和角度传感器的量程及精度，能够稳定地对船体局部变形进行监测，且检测精度高，监测效果良好。
综上，采用本发明实施例的船体局部变形监测系统，相邻的变形测量装置首尾相连，首尾相连的变形测量装置可以测量得到相邻测量段之间的相对变形量，通过累积计算船体上多段测量段的相对变形量便能够准确得到船体的变形情况；变形测量装置包括用于测量位移变化量的位移传感器6和用于测量角度变化量的角度传感器，通过位移传感器6和角度传感器，变形测量装置测量得到各测量段相对于测量点的位移变化和角度变化，通过计算各个测量段的相对位移变化量和角度相对变化量综合得到船体的变形情况，由此可以精确地测量出船体的外形变形量，监控效果良好；此外，多个变形测量装置可测得船体多段测量段的变形情况，首尾相连的变形测量装置结构更加稳定，且在首尾两端可以共用角度传感器，即在第一个变形测量装置尾端的角度传感器也可以作为第二个变形测量装置的首端，减少生产成本；变形测量装置与数据处理系统电连接，由此变形测量装置测得的变形数据可通过数据处理系统进行分析处理，由此得到船体的变形情况，实现实时监控。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种船体局部变形监测系统，其特征在于：包括数据处理系统和多个用于测量船体变形的变形测量装置，所述变形测量装置与所述数据处理系统电连接，各所述变形测量装置安装于所述船体的多个测量段上，且两个相邻的所述变形测量装置首尾相连；所述变形测量装置包括用于测量位移变化量的位移传感器和用于测量角度变化量的角度传感器。
2.根据权利要求1所述的船体局部变形监测系统，其特征在于：所述变形测量装置的一端通过固定座与所述船体的相连接，所述变形测量装置设置有刚性连杆。
3.根据权利要求1所述的船体局部变形监测系统，其特征在于：还包括数据收集装置，所述变形测量装置和所述数据处理系统均与所述数据收集装置电连接。
4.根据权利要求1所述的船体局部变形监测系统，其特征在于：所述角度传感器包括用于测量所述船体沿X轴所转动角度的第一角度传感器、用于测量所述船体沿Y轴所转动角度的第二角度传感器和用于测量所述船体沿Z轴所转动角度的第三角度传感器。
5.根据权利要求4所述的船体局部变形监测系统，其特征在于：在各个所述变形测量装置中，所述第一角度传感器的数量为两个，所述第二角度传感器的数量为两个，所述第三角度传感器的数量为一个。
6.根据权利要求5所述的船体局部变形监测系统，其特征在于：所述第二角度传感器通过所述固定座与所述船体相连接，且两个所述第二角度传感器设置于所述变形测量装置的两端。
7.根据权利要求6所述的船体局部变形监测系统，其特征在于：所述第二角度传感器、所述第一角度传感器、所述第三角度传感器和所述位移传感器依次连接。
8.根据权利要求7所述的船体局部变形监测系统，其特征在于：所述第一角度传感器和第三角度传感器之间设置有所述刚性连杆，所述位移传感器和所述第一角度传感器设置有所述刚性连杆。
9.根据权利要求1至8任一项所述的船体局部变形监测系统，其特征在于：所述位移传感器的测量量程为10mm，所述位移传感器的测量精度为0.05mm；所述角度传感器的测量量程为10°，所述角度传感器的测量精度为0.05°。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20180515 Assignee: GUANGZHOU WENCHONG SHIPYARD Co.,Ltd. Assignor: CSSC HUANGPU WENCHONG SHIPBUILDING Co.,Ltd. Contract record no.: X2021440000195 Denomination of invention: A hull local deformation monitoring system Granted publication date: 20201023 License type: Common License Record date: 20211021 |
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Application publication date: 20180515 Assignee: GUANGZHOU WENCHUAN HEAVY INDUSTRY Co.,Ltd. Assignor: CSSC HUANGPU WENCHONG SHIPBUILDING Co.,Ltd. Contract record no.: X2022440000324 Denomination of invention: A monitoring system for local hull deformation Granted publication date: 20201023 License type: Common License Record date: 20221216 |
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