CN108120540A - 系泊锚链张力监测装置 - Google Patents

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杨华伟
汪雪良
鲁晶
杨启帆
徐春
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    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
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    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
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Abstract

本发明涉及系泊锚链张力监测装置，包括带有腔体的水密承压外壳，于所述水密承压外壳的腔体内设置单向全桥应变传感器及硫化模具金属外壳，信号采集通信电路板置于所述硫化模具金属外壳的内部，在所述硫化模具金属外壳的内部设置聚氨酯树脂胶灌封；所述单向全桥应变传感器与信号采集通信电路板通过信号线连接，所述信号采集通信电路板通过信号线与水密连接器的一端连接，所述水密连接器的另一端伸出水密承压外壳并与水密电缆连接。本发明结构简单、使用方便，利用本发明可以对锚链内部实时张力大小进行实时监测，一方面可以了解锚链的张力变化，对锚链剩余寿命作评估；另一方面锚链张力出现异常的情况下可以采取措施避免危险情况的发生。

Description

系泊锚链张力监测装置
技术领域
本发明涉及深海结构物应力监测领域，尤其涉及系泊锚链张力监测装置。
背景技术
海洋浮式平台通过系泊系统固定在一定海域，从而避免平台随海浪漂移，保证平台正常开展作业。浮式平台系泊系统通常由多根锚链组成，每根锚链一般又由抓力锚、锚端钢索、海底链环、链间钢索、连接卸扣和平台链环等组成。系泊系统的主要作用是通过锚链自身刚度(或质量)，控制浮式平台在环境载荷作用下的水平运动，保证浮式平台的正常作业和生存。系泊系统的锚链在设计时，根据浮式平台的作业海域、作业性质和服役年限等，并通过对浮式平台系泊系统计算分析，选择既满足刚度要求又满足强度要求的锚链。由于系泊锚链长期工作在大张力海洋环境下，其腐蚀和断裂现象时有发生，为避免锚链发生破断，需要对系泊系统张力实时监测，现有的监测装置存在实施工艺复杂、成本高和通用性差等缺点。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种系泊锚链张力监测装置，其具有安装方便、密封效果好的优点，通过本发明对锚链内部张力进行实时监测，避免系泊锚链在腐蚀、断裂后出现的破断现象发生。
本发明所采用的技术方案如下：
系泊锚链张力监测装置，包括带有腔体的水密承压外壳，于所述水密承压外壳的腔体内设置单向全桥应变传感器及硫化模具金属外壳，信号采集通信电路板置于所述硫化模具金属外壳的内部，在所述硫化模具金属外壳的内部设置聚氨酯树脂胶灌封；所述单向全桥应变传感器与信号采集通信电路板通过信号线连接，所述信号采集通信电路板通过信号线与水密连接器的一端连接，所述水密连接器的另一端伸出水密承压外壳并与水密电缆连接。
其进一步技术方案在于：
所述水密承压外壳为带有圆形腔体的柱形体结构，在所述水密承压外壳的底部设置法兰盘，在所述法兰盘的表面分别沿圆周方向均布多个螺栓固定孔及多道密封沟槽，在所述密封沟槽内安装O型密封；
在所述水密承压外壳的柱形体表面还开设一外平面，在所述外平面的中心处开设用于安装水密连接器的水密连接器安装孔；于所述外平面的相对处、沿所述水密承压外壳腔体的内壁也开设内平面，所述内平面与外平面互为平行；
所述水密承压外壳的柱形体外壁面与水密承压外壳腔体内壁面之间形成厚度差H2，所述外平面与内平面之间形成厚度差H1，所述厚度差H1大于厚度差 H2；
所述水密承压外壳采用不锈钢材料制成；
所述O型密封圈采用丁腈橡胶材料制成。
本发明的有益效果如下：
本发明结构简单、使用方便，利用本发明可以对锚链内部实时张力大小进行实时监测，一方面可以了解锚链的张力变化，对锚链剩余寿命作评估；另一方面锚链张力出现异常的情况下可以采取措施避免危险情况的发生，本发明通过安装在系泊系统的H型卸扣上，受大风浪环境下使浮动平台随博朗起伏，固定浮动平台的系泊锚链内部产生交变拉力，利用单向全桥传感器将变化的电压信号以及信号采集电路板采集的由张力变化引起的电压信号转换成数字信号，数字信号通过CAN通信总线将信号传输至水面接收网，由计算机实时显示锚链张力变化，监测数据长期存储于数据库内，有效避免系泊锚链在腐蚀、断裂后出现的破断现象发生。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中水密承压壳体的主视图。
图3为图2的俯视图。
图4为图3的剖视结构示意图。
图5为本发明与H型卸扣的安装示意图。
其中：1、水密承压外壳；101、水密连接器安装孔；102、法兰盘；103、外平面；104、内平面；2、单向全桥应变传感器；3、信号采集通信电路板；4、水密连接器；5、O型密封圈；6、信号线；7、水密电缆；8、聚氨酯树脂胶； 9、硫化模具板金属外壳。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明所述的系泊锚链张力监测装置包括带有腔体的水密承压外壳1，水密承压外壳1采用316L不锈钢材料制成。于水密承压外壳1的腔体内设置单向全桥应变传感器2及硫化模具板金属外壳9，该单向全桥应变传感器2为一个可焊接式350欧姆应变计，用于系泊锚链内部张力的传感。信号采集通信电路板3置于硫化模具板金属外壳9的内部，在硫化模具板金属外壳 9的内部设置聚氨酯树脂胶8灌封。本发明中信号采集通信电路板3是一个功率为0.35瓦、体积60mm×35mm×35mm的电路模块，可实现高精度应变信号测量和数据的高可靠性远程传输。上述水密连接器4是一个小型全水深水密接插件，实现水密承压外壳1内部信号、信号采集通信电路板3电信号的接收和发送，提供电信号传输渠道。上述单向全桥应变传感器2与信号采集通信电路板 3通过信号线6连接，信号采集通信电路板3通过信号线6与水密连接器4的一端连接，水密连接器4的另一端伸出水密承压外壳1并与水密电缆7连接。
如图2、图3及图4所示，水密承压外壳1为带有圆形腔体的柱形体结构，在水密承压外壳1的底部设置法兰盘102，在法兰盘102的表面分别沿圆周方向均布多个螺栓固定孔及多道密封沟槽，在密封沟槽内安装O型密封圈5。O 型密封圈5采用丁腈橡胶材料制成。
如图3所示，在水密承压外壳1的柱形体表面还开设一外平面103，在外平面103的中心处开设用于安装水密连接器4的水密连接器安装孔101；于外平面103的相对处、沿水密承压外壳1腔体的内壁也开设内平面104，内平面 104与外平面103互为平行。如图3所示，水密承压外壳1的柱形体外壁面与水密承压外壳1腔体内壁面之间形成厚度差H2，外平面103与内平面104之间形成厚度差H1，厚度差H1大于厚度差H2。
本发明的具体安装过程如下：
如图5所示，按照水密承压外壳1法兰盘102上螺纹孔的位置，在H型卸扣侧面的几何中心位置攻8个孔螺纹，然后将单向全桥应变传感器2沿长度方向以点焊方式焊接在8个孔螺纹的中心位置；将信号采集通信电路板3放置于硫化模具板金属外壳9内并用聚氨酯树脂胶8灌封后，通过螺栓固定在水密承压壳体1内部的固定孔上，在水密承压壳体1法兰盘102的密封沟槽中放入两条O型密封圈5，并对O型密封圈5表面涂覆硅脂，用信号线6将信号采集通信电路板3的信号接入端与单向全桥应变传感器2连接，信号采集通信电路板 3的电源供电和通信端与水密连接器4连接。将水密承压外壳1中法兰盘102 上的螺栓固定孔与H型卸扣侧面上的8个螺纹孔相对应并通过螺柱紧固，保证 O型密封圈5产生适当压缩变形量。然后将安装锚链张力监测模块后的H型卸扣在拉力试验机上按照不同载荷等级进行拉伸，分别记录每档载荷张力测量装置输出的应变值和对应的拉力值，根据应变值与试验机拉力值计算张力监测模块的标定系数。将安装本发明的H型卸扣连接在系泊锚链中即可使用。
本发明结构简单、使用方便，利用本发明可以对锚链内部实时张力大小进行实时监测，一方面可以了解锚链的张力变化，对锚链剩余寿命作评估；另一方面锚链张力出现异常的情况下可以采取措施避免危险情况的发生，本发明通过安装在系泊系统的H型卸扣上，受大风浪环境下使浮动平台随博朗起伏，固定浮动平台的系泊锚链内部产生交变拉力，利用单向全桥传感器将变化的电压信号以及信号采集电路板采集的由张力变化引起的电压信号转换成数字信号，数字信号通过CAN通信总线将信号传输至水面接收我拿个，由计算机实时显示锚链张力变化，监测数据长期存储于数据库内，有效避免系泊锚链在腐蚀、断裂后出现的破断现象发生。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.系泊锚链张力监测装置，其特征在于：包括带有腔体的水密承压外壳(1)，于所述水密承压外壳(1)的腔体内设置单向全桥应变传感器(2)及硫化模具金属外壳(9)，信号采集通信电路板(3)置于所述硫化模具金属外壳(9)的内部，在所述硫化模具金属外壳(9)的内部设置聚氨酯树脂胶(8)灌封；所述单向全桥应变传感器(2)与信号采集通信电路板(3)通过信号线(6)连接，所述信号采集通信电路板(3)通过信号线(6)与水密连接器(4)的一端连接，所述水密连接器(4)的另一端伸出水密承压外壳(1)并与水密电缆(7)连接。
2.如权利要求1所述的系泊锚链张力监测装置，其特征在于：所述水密承压外壳(1)为带有圆形腔体的柱形体结构，在所述水密承压外壳(1)的底部设置法兰盘(102)，在所述法兰盘(102)的表面分别沿圆周方向均布多个螺栓固定孔及多道密封沟槽，在所述密封沟槽内安装O型密封圈(5)。
3.如权利要求2所述的系泊锚链张力监测装置，其特征在于：在所述水密承压外壳(1)的柱形体表面还开设一外平面(103)，在所述外平面(103)的中心处开设用于安装水密连接器(4)的水密连接器安装孔(101)；于所述外平面(103)的相对处、沿所述水密承压外壳(1)腔体的内壁也开设内平面(104)，所述内平面(104)与外平面(103)互为平行。
4.如权利要求3所述的系泊锚链张力监测装置，其特征在于：所述水密承压外壳(1)的柱形体外壁面与水密承压外壳(1)腔体内壁面之间形成厚度差H2，所述外平面(103)与内平面(104)之间形成厚度差H1，所述厚度差H1大于厚度差H2。
5.如权利要求1所述的系泊锚链张力监测装置，其特征在于：所述水密承压外壳(1)采用不锈钢材料制成。
6.如权利要求2所述的系泊锚链张力监测装置，其特征在于：所述O型密封圈(5)采用丁腈橡胶材料制成。
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