CN110884626A - 一种导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导航设备水下传感器的一体式基座的设计方法，具体包括以下步骤：根据水下传感器尺寸确定安装基座的内径；根据水密阀尺寸及其安装位置处外板与水平面之间的夹角、外板厚度确定安装基座的高度和外径；设定导流罩与外板之间的夹角；根据导流罩与外板之间的夹角、外板与水平面之间的夹角、以及安装基座的高度和外径确定导流罩的半径；对安装基座和导流罩进行三维建模；根据安装基座和导流罩的三维模型，形成一体式基座模具，生产出一体式基座。本发明在减少安装工序的同时有效地解决了现有安装基座与导流罩之间焊缝的焊接质量差会使导航设备水下传感器周围产生碎沫、从而影响水下传感器正常工作的问题。

Description

一种导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法

技术领域

本发明涉及船舶建造技术领域，尤其涉及一种导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法。

背景技术

电磁计程仪、压差计程仪、多普勒计程仪和测深仪等导航设备水下传感器需安装在舰船底部。在安装过程中，需保证导航设备水下传感器探测平面水平。由于舰船的船底线形并不是始终保持水平，而是离船中越近斜度越大，以及舱室布置空间限制等问题，导航设备水下传感器设备往往无法布置安装在船中位置，导致安装基座突出船底。

当舰船高速行驶时，船首破浪过程中会卷入空气形成大量碎沫，碎沫会随舰船行驶的湍流流向船尾；当高速水流流经突出的导航设备水下传感器安装基座时，水中的空气会在安装基座突出部分周围形成碎沫。在碎沫流向船尾以及向两舷散开的过程中，流经导航设备水下传感器时会造成导航设备水下传感器探测数据失真。于是，需要在安装导航设备水下传感器的位置周围安装导流罩，将碎沫向导航设备水下传感器两侧导流，且让水流平稳流过导航设备水下传感器，避免在周围形成碎沫影响导航设备水下传感器正常工作。

目前舰船建造过程中，往往是先安装导航设备水下传感器基座，然后再将放样生产的导流罩安装在导航设备水下传感器的基座上，最后将焊缝打磨，使得导流罩与船体线性平稳过渡。这套安装流程过于复杂，如果打磨不光顺，舰船高速行驶过程中也会使导航设备水下传感器周围生成碎沫从而影响水下传感器正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，用以解决上述背景技术中存在的问题。

一种导航设备水下传感器的一体式基座的设计方法，具体包括以下步骤：

S1，根据水下传感器尺寸确定安装基座的内径；

S2，根据水密阀尺寸及其安装位置处外板与水平面之间的夹角、外板厚度确定安装基座的高度和外径；

S3，设定导流罩与外板之间的夹角；

S4，根据导流罩与外板之间的夹角、外板与水平面之间的夹角、以及安装基座的高度和外径确定导流罩的半径；

S5，对安装基座和导流罩进行三维建模，模拟安装基座及导流罩与外板的预装，确定安装适用性；

S6，根据安装基座和导流罩的三维模型，形成一体式基座模具，生产出一体式基座。

优选地，步骤S2中根据水密阀尺寸及其安装位置处外板与水平面之间的夹角、外板厚度确定安装基座的高度和外径的具体步骤为：

S21，获取水密阀宽度、水密阀高度、水密阀顶面到其阀体基座底面的高度、水密阀安装位置处的外板厚度以及外板与水平面之间的夹角；

S22，分析安装基座是否需要设计镂空结构，若不需要，则设定安装基座的外径；若需要，则设定镂空壁板的厚度及其顶面与水平面之间的夹角，计算出安装基座的外径；

S23，根据安装基座的外径、水密阀安装位置处的外板厚度以及外板与水平面之间的夹角计算安装基座的高度。

优选地，分析安装基座是否需要设计镂空结构的具体步骤为：

假设安装基座的外径比水密阀宽度大20mm，根据安装基座的外径、水密阀安装位置处的外板厚度以及外板与水平面之间的夹角计算安装基座的高度，判断安装基座的高度与水密阀高度之和是否大于水密阀顶面到其阀体基座底面的高度，若大于，则安装基座上需要设计镂空结构；若不大于，则安装基座上不需要设计镂空结构。

优选地，当安装基座上不需要设计镂空结构时，安装基座的外径R＝B+G，其中B为水密阀宽度，G为设定的常数，G≥20；

当安装基座上需要设计镂空结构时，安装基座的外径

其中C为水密阀顶面到其阀体基座底面的高度，D为水密阀高度，F为镂空壁板的厚度，β为镂空壁板的顶面与水平面之间的夹角，F和β均为设定值。

优选地，所述镂空壁板的厚度F≥10mm，镂空壁板的顶面与水平面之间的夹角β≤30°。

优选地，所述安装基座的高度H＝R tanα+E secα，其中R为安装基座的外径，E为水密阀安装位置处的外板厚度，α为水密阀安装位置处的外板与水平面之间的夹角。

优选地，步骤S5中对安装基座和导流罩进行三维建模，模拟安装基座及导流罩与外板的预装的具体步骤为：

S51，根据安装基座的内径、外径和高度构建安装基座的三维模型，根据导流罩与外板之间的夹角、导流罩的半径构建导流罩的三维模型；

S52，在三维建模软件中将安装基座、导流罩预装在外板上，判断预装效果是否满足要求，若不满足要求，调整导流罩与外板之间的夹角γ、镂空壁板的顶面与水平面之间的夹角β。

优选地，导流罩的半径

其中γ为导流罩与外板之间的夹角，γ为设定值。

优选地，所述安装基座的内径比水下传感器的宽度至少大5mm。

优选地，所述安装基座采用的是屈服强度不小于230Mpa、抗拉强度不小于450Mpa的碳素钢；导流罩的材质与外板的材质相同。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过将水下传感器的安装基座与导流罩组成一体，形成一个一体成型的一体式基座，有效地解决了现有安装基座与导流罩之间焊缝的焊接质量差会使导航设备水下传感器周围产生碎沫、从而影响水下传感器正常工作的问题。

2、本发明流程简单明确，设计效率高，在满足导航设备水下传感器安装要求的同时，也能够减少基座和导流罩的安装工序，一体式基座的生产和安装精度更具有可控性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一体式基座在外板上的安装状态图。

图2是水密阀的结构示意图。

图3是一体式基座的安装基座部分不需要设置镂空结构的示意图。

图4是图3中A-A向的剖视图。

图5是一体式基座的安装基座部分需要设置镂空结构的示意图。

图6是图5中B-B向的剖视图。

图中标号的含义为：

1为水下传感器的安装位置，2为水密阀，3为安装基座，4为导流罩，5为船体外板，6为一体式基座。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

本发明实施例给出一种导航设备水下传感器的一体式基座的设计方法，该方法通过将水下传感器的安装基座与导流罩组成一体，形成一个一体成型的一体式基座，有效地解决了现有安装基座与导流罩之间焊缝的焊接质量差会使导航设备水下传感器周围产生碎沫、从而影响水下传感器正常工作的问题，保证水下传感器在舰船高速行驶过程中正常工作。

本申请的导航设备水下传感器的一体式基座的设计方法，适用于布置紧凑的中小型舰船，流程简单明确，设计效率高，在满足导航设备水下传感器安装要求的同时，也能够减少基座和导流罩的安装工序，一体式基座的生产和安装精度更具有可控性。

本申请的导航设备水下传感器的一体式基座的设计方法，具体包括以下步骤：

S1，根据水下传感器尺寸确定安装基座的内径。

具体地，从水下传感器的设备资料里获得其宽度为Amm，根据水下传感器的宽度A在安装基座的中心开一个圆孔，该圆孔的直径比水下传感器的宽度至少大5mm。

S2，根据水密阀2尺寸及其安装位置处外板5与水平面之间的夹角、外板5厚度确定安装基座3的高度和外径。

具体地，确定安装基座3的高度和外径的详细步骤为：

S21，获取水密阀宽度B、水密阀高度D、水密阀顶面到其阀体基座底面的高度C、水密阀安装位置处的外板厚度E以及外板与水平面之间的夹角α。

S22，分析安装基座3是否需要设计镂空结构：假设安装基座3的外径比水密阀宽度大20mm，即安装基座的外径R＝B+20；根据安装基座的外径、水密阀安装位置处的外板厚度以及外板5与水平面之间的夹角计算安装基座的高度，即安装基座的高度H＝R tanα+E secα＝(B+20)tanα+E secα；判断安装基座的高度与水密阀高度之和是否大于水密阀顶面到其阀体基座底面的高度，若大于(即(B+20)tanα+E secα+D>C)，则安装基座上需要设计镂空结构；若不大于(即(B+20)tanα+E secα+D≤C)，则安装基座上不需要设计镂空结构。

若安装基座3上不需要设计镂空结构，则设定安装基座3的外径R＝B+G，其中B为水密阀宽度，G为设定的常数，G≥20；

若安装基座3上需要设计镂空结构，则设定镂空壁板的厚度及其顶面与水平面之间的夹角，计算出安装基座的外径

其中C为水密阀顶面到其阀体基座底面的高度，D为水密阀高度，F为镂空壁板的厚度，E为水密阀安装位置处的外板厚度，α为水密阀安装位置处的外板与水平面之间的夹角，β为镂空壁板的顶面与水平面之间的夹角，F和β均为设定值，F和β均根据申请人多年的设计实践经验设定的，本实施例中，F应不小于10mm，β应不大于30°。

S23，根据安装基座3的外径R、水密阀安装位置处的外板厚度E以及外板与水平面之间的夹角α计算安装基座的高度。

安装基座的高度H＝R tanα+E secα。

S3，设定导流罩4与外板5之间的夹角γ，导流罩4与外板5之间的夹角大小根据申请人多年的导流罩设计经验得出，本实施例中，γ应不大于15°。

S4，根据导流罩4与外板5之间的夹角γ、外板5与水平面之间的夹角α、以及安装基座3的高度H和外径R确定导流罩4的半径R'。

导流罩4的半径

S5，对安装基座3和导流罩4进行三维建模，模拟安装基座3及导流罩4与外板5的预装，确定安装适用性。

具体地，S51，根据安装基座的内径、外径和高度构建安装基座的三维模型，根据导流罩与外板之间的夹角、导流罩的半径构建导流罩的三维模型；

S52，在三维建模软件中将安装基座、导流罩预装在外板上，判断预装效果是否满足要求，若安装基座的厚度和导流罩的线型不满足外板线型的需求，及时调整导流罩与外板之间的夹角γ、镂空壁板的顶面与水平面之间的夹角β。

三维建模软件可采用SPD软件或其他三维建模软件。

S6，将安装基座的三维模型与导流罩的三维模型组装在一起，根据该整体结构形成一体式基座模具，然后选用合适的材料，生产出一体式基座(安装基座与导流罩一体连接而成的结构)。

由于水下传感器的一体式基座与外板连接，属于船体外部构件，因此需要考虑船舶下水后一体式基座需要承受的水压，因此，本实施例中，一体式基座的安装基座部分采用的是屈服强度不小于230Mpa、抗拉强度不小于450Mpa的碳素钢；一体式基座的导流罩部分的材质与外板的材质相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种导航设备水下传感器的一体式基座的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1，根据水下传感器尺寸确定安装基座的内径；

S2，根据水密阀尺寸及其安装位置处外板与水平面之间的夹角、外板厚度确定安装基座的高度和外径；

S3，设定导流罩与外板之间的夹角；

S4，根据导流罩与外板之间的夹角、外板与水平面之间的夹角、以及安装基座的高度和外径确定导流罩的半径；

S5，对安装基座和导流罩进行三维建模，模拟安装基座及导流罩与外板的预装，确定安装适用性；

S6，根据安装基座和导流罩的三维模型，形成一体式基座模具，生产出一体式基座。

2.根据权利要求1所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，步骤S2中根据水密阀尺寸及其安装位置处外板与水平面之间的夹角、外板厚度确定安装基座的高度和外径的具体步骤为：

S21，获取水密阀宽度、水密阀高度、水密阀顶面到其阀体基座底面的高度、水密阀安装位置处的外板厚度以及外板与水平面之间的夹角；

S22，分析安装基座是否需要设计镂空结构，若不需要，则设定安装基座的外径；若需要，则设定镂空壁板的厚度及其顶面与水平面之间的夹角，计算出安装基座的外径；

S23，根据安装基座的外径、水密阀安装位置处的外板厚度以及外板与水平面之间的夹角计算安装基座的高度。

3.根据权利要求2所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，分析安装基座是否需要设计镂空结构的具体步骤为：

假设安装基座的外径比水密阀宽度大20mm，根据安装基座的外径、水密阀安装位置处的外板厚度以及外板与水平面之间的夹角计算安装基座的高度，判断安装基座的高度与水密阀高度之和是否大于水密阀顶面到其阀体基座底面的高度，若大于，则安装基座上需要设计镂空结构；若不大于，则安装基座上不需要设计镂空结构。

4.根据权利要求2所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，当安装基座上不需要设计镂空结构时，安装基座的外径R＝B+G，其中B为水密阀宽度，G为设定的常数，G≥20；

当安装基座上需要设计镂空结构时，安装基座的外径

其中C为水密阀顶面到其阀体基座底面的高度，D为水密阀高度，F为镂空壁板的厚度，β为镂空壁板的顶面与水平面之间的夹角，F和β均为设定值。

5.根据权利要求4所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，所述镂空壁板的厚度F≥10mm，镂空壁板的顶面与水平面之间的夹角β≤30°。

6.根据权利要求2所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，所述安装基座的高度H＝Rtanα+Esecα，其中R为安装基座的外径，E为水密阀安装位置处的外板厚度，α为水密阀安装位置处的外板与水平面之间的夹角。

7.根据权利要求2所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，步骤S5中对安装基座和导流罩进行三维建模，模拟安装基座及导流罩与外板的预装的具体步骤为：

S51，根据安装基座的内径、外径和高度构建安装基座的三维模型，根据导流罩与外板之间的夹角、导流罩的半径构建导流罩的三维模型；

S52，在三维建模软件中将安装基座、导流罩预装在外板上，判断预装效果是否满足要求，若不满足要求，调整导流罩与外板之间的夹角γ、镂空壁板的顶面与水平面之间的夹角β。

8.根据权利要求1所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，导流罩的半径

其中γ为导流罩与外板之间的夹角，γ为设定值。

9.根据权利要求1所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，所述安装基座的内径比水下传感器的宽度至少大5mm。

10.根据权利要求1所述的导航设备水下传感器的一体式安装基座的设计方法，其特征在于，所述安装基座采用的是屈服强度不小于230Mpa、抗拉强度不小于450Mpa的碳素钢；导流罩的材质与外板的材质相同。

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