CN113029066B - 一种两船模水中相对位移测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种两船模水中相对位移测量方法，其测量方法包括如下步骤：用位移测量装置连接第一船模和第二船模；将所述第一船模、第二船模放入实验水池中；通过所述位移传感器测得所述伸缩杆的伸缩量r；通过所述第一角度传感器测得所述第一万向节在所述第一平面上的旋转角度θ1；通过所述第二角度传感器测得所述第二万向节在所述第二平面上的旋转角度θ2；藉由所述伸缩量r、旋转角度θ1、旋转角度θ2得到所述位移量S。本方法可用于自动测量两船模的位移位置关系，能够很好的应用于两船靠近实验研究中。

Description

一种两船模水中相对位移测量方法
技术领域
本发明涉及船用测量设备领域，尤其涉及一种两船模水中相对位移测量方法。
背景技术
当两艘船相互靠近时，两船之间的水流状态会发生较大的波动，容易发生船舶失控或撞船等危险。因此，两船靠近实验是一个重要的船舶研究课题。想要进行此类的实验研究，一种用于检测两船间距离位置关系的测量装置是必不可少的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种两船模水中相对位移测量方法，能够用于在两船靠近实验中检测两船间的距离位置关系。
本发明通过如下方式解决该技术问题：
一种两船模水中相对位移测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
用位移测量装置连接第一船模与第二船模，所述位移测量装置包括伸缩杆、设于所述伸缩杆一端的第一万向节以及设于所述伸缩杆另一端的第二万向节，所述第一万向节连接第一船模，所述第二万向节连接第二船模，还包括设于所述伸缩杆上的位移传感器、设于所述第一万向节上的第一角度传感器和第二角度传感器，所述第一角度传感器用于检测所述第一万向节在第一平面上的旋转角度，所述第二角度传感器用于检测所述第一万向节在第二平面上的旋转角度，所述第一平面和第二平面相互垂直；
将所述第一船模、第二船模放入实验水池中；
通过所述位移传感器测得所述伸缩杆的伸缩量r；
通过所述第一角度传感器测得所述第一平面上的旋转角度θ1；
通过所述第二角度传感器测得所述第二平面上的旋转角度θ2；
藉由所述伸缩量r、旋转角度θ1、旋转角度θ2得到所述相对位移量S。
本方法可用于检测两个船模在三个方向(X向、Y向和Z向)上的相对位移量。进而取得两船靠近实验研究中至关重要的位置距离关系数据。
作为本发明的一种优选实施方式，所述第一万向节包括固定座和活动座，所述固定座上设有可相对所述固定座转动的第一转轴，所述活动座上设有可相对所述活动座转动的第二转轴，所述第二转轴垂直于所述第一转轴布置，并与所述第一转轴相连，所述固定座连接所述第一船模，所述活动座与所述伸缩杆相连。
作为本发明的一种优选实施方式，所述第一转轴上具有垂直于所述第一转轴轴线布置的通孔，所述第二转轴穿入所述通孔中。
作为本发明的一种优选实施方式，所述第一角度传感器设于所述固定座上，所述第一角度传感器具有连接所述第一转轴轴向端的第一测量头，所述第二角度传感器设于所述活动座上，所述第二角度传感器具有连接所述第二转轴轴向端的第二测量头。通过第一测量头、第二测量头来测量旋转角度。
作为本发明的一种优选实施方式，所述第一平面为垂直于所述第一转轴的平面，所述第二平面为垂直于所述第二转轴的平面。
作为本发明的一种优选实施方式，所述伸缩杆包括内杆和套设于所述内杆上的外杆，所述内杆能够相对所述外杆进行轴向伸缩，所述内杆的端头连接所述第一万向节，所述外杆的端头连接所述第二万向节。
作为本发明的一种优选实施方式，所述位移传感器包括筒体以及设于所述筒体中的测量杆，所述测量杆能够相对所述筒体进行轴向伸缩，所述筒体固定于所述外杆上，所述测量杆的端头连接所述第一万向节。当伸缩杆伸缩时，测量杆相对筒体同步进行伸缩，由此实现对伸缩杆伸缩量的测量。
综合以上，本发明的方法可自动测量两船的位移位置关系，能够很好的应用于两船靠近实验研究中。
附图说明
下面结合附图来对本发明进行进一步的说明：
图1为本发明的侧视图；
图2为图1中A部分的局部放大图；
图3为第一万向节一个方向的侧视图；
图4为第一万向节另一方向的侧视图；
其中：100-伸缩杆，101-内杆，102-外杆，110-位移传感器，111-筒体，112-测量杆，200-第一万向节，210-固定座，211-连接底座，212-固定支耳，213-第一转轴，214-第一角度传感器，215-第一测量头，216-通孔，220-活动座，221-连接头，222-第二转轴，223-第二角度传感器，224-第二测量头，300-第二万向节，310-角向钢板，400-第一船模，500-第二船模。
具体实施方式
以下通过具体实施例来对本发明进行进一步阐述：
如图1和图2所示，一种两船模水中相对位移测量方法，适用于一种位移测量装置，该位移测量装置包括伸缩杆100、设于伸缩杆100一端的第一万向节200和设于伸缩杆100另一端的第二万向节300，第一万向节200连接第一船模400，第二万向节300连接第二船模500，还包括设于伸缩杆100上的位移传感器110，该位移传感器110用于检测伸缩杆100的伸缩量，以及设于第一万向节200上的第一角度传感器214和第二角度传感器223，该第一角度传感器214用于检测第一万向节200在第一平面上的旋转角度，第二角度传感器223用于检测第一万向节200在第二平面上的旋转角度，第一平面和第二平面相互垂直。
该伸缩杆100包括内杆101和套设于内杆101上的外杆102，该内杆101的端头连接第一万向节200，该外杆102的端头连接第二万向节300。内杆101能够相对外杆102进行轴向伸缩，将两个船模之间的相对位移量转化为伸缩杆100的伸缩量，方便位移传感器110进行后续测量。
位移传感器110包括筒体111以及设于筒体111中的测量杆112，测量杆112能够相对筒体111进行轴向伸缩，筒体111固定于外杆102上，测量杆112的端头连接第一万向节200。当伸缩杆100伸缩时，测量杆112相对筒体111同步进行伸缩，由此实现对伸缩杆100伸缩量的测量。
如图3和图4所示，该第一万向节200包括固定座210和活动座220。
该固定座210包括连接底座211，竖置于连接底座211上且相对布置的两个固定支耳212，穿设于两个固定支耳212上的第一转轴213，该第一转轴213能够相对固定支耳212旋转。第一角度传感器214设于其中一个固定支耳212的外侧，包括传感器本体和第一测量头215，该第一测量头215连接第一转轴213的轴向端。该第一平面为垂直于第一转轴213的平面，第一角度传感器214能够测量第一转轴213的旋转角度，即第一万向节200的连接底座211在第一平面上的相对旋转角度。
该活动座220包括和内杆101端头相连的连接头221、竖置于连接头221上且相对布置的两个固定支耳212、穿设于两个固定支耳212上的第二转轴222，该第二转轴222能够相对固定支耳212旋转。第二角度传感器223设于其中一个固定支耳212的外侧，包括传感器本体和第二测量头224，该第二测量头224连接第二转轴222的轴向端。该第二平面为垂直于第二转轴222的平面，第二角度传感器223能够测量第二转轴222的旋转角度，即第二万向节300的连接头221在第一平面上的旋转角度。
该第一转轴213的中心处具有垂直于第一转轴213轴线布置的通孔216，第二转轴222穿设于该通孔216内，并通过螺栓将第一转轴213和第二转轴222固定在一起，使第一转轴213和第二转轴222保持垂直布置。进而使得第一平面、第二平面相互垂直，能够涵盖三维空间内的三个方向(X向、Y向和Z向)，实现三方向位移量的测量。通过第一转轴213、第二转轴222连接在一起的固定座210和活动座220也能够由此实现万向转动的效果。
在将第一万向节200安装到第一船模400上时，既可通过连接底座211连接第一船模400的船帮，也可将第一万向节200竖直放置，通过固定支耳212连接第一船模400的船帮。
如图1和图2所示，该第二万向节300的结构与第一万向节200基本一致，但第二万向节300上不安装角度传感器。当然为了提高精度或实现更多的功能，也可以选择在第二万向节300上选装角度传感器。该第二万向节300通过一块角向钢板310和第二船模500的船帮连接。
该两船模水中相对位移测量方法包括以下步骤：通过第一万向节200连接第一船模400、通过第二万向节300连接第二船模500；
将第一船模400和第二船模500放入实验水池中进行接近实验；
通过位移传感器110测得伸缩杆100的伸缩量r；
通过第一角度传感器214测得第一平面上的旋转角度θ1；
通过第二角度传感器223测得第二平面上的旋转角度θ2；
藉由伸缩量r、旋转角度θ1、旋转角度θ2得到所述相对位移量S。
由于两个相互垂直的平面能够涵盖三维空间内的三个方向(X向、Y向和Z向)，因此本测量方法能够测量两个船模在三个方向(X向、Y向和Z向)上的位移。取得两船靠近实验中至关重要的位置位移关系数据，对两船靠近实验研究具有很大的帮助。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种两船模水中相对位移测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
用位移测量装置连接第一船模(400)与第二船模(500)，所述位移测量装置包括伸缩杆(100)、设于所述伸缩杆(100)一端的第一万向节(200)以及设于所述伸缩杆(100)另一端的第二万向节(300)，所述第一万向节(200)连接第一船模(400)，所述第二万向节(300)连接第二船模(500)，还包括设于所述伸缩杆(100)上的位移传感器(110)、设于所述第一万向节(200)上的第一角度传感器(214)和第二角度传感器(223)，所述第一角度传感器(214)用于检测所述第一万向节(200)在第一平面上的旋转角度，所述第二角度传感器(223)用于检测所述第一万向节(200)在第二平面上的旋转角度，所述第一平面和第二平面相互垂直；
将所述第一船模(400)、第二船模(500)放入实验水池中；
通过所述位移传感器(110)测得所述伸缩杆(100)的伸缩量r；
通过所述第一角度传感器(214)测得所述第一平面上的旋转角度θ1；
通过所述第二角度传感器(223)测得所述第二平面上的旋转角度θ2；
藉由所述伸缩量r、旋转角度θ1、旋转角度θ2得到所述相对位移量S。
2.按照权利要求1所述的两船模水中相对位移测量方法，其特征在于：所述第一万向节(200)包括固定座(210)和活动座(220)，所述固定座(210)上设有可相对所述固定座(210)转动的第一转轴(213)，所述活动座(220)上设有可相对所述活动座(220)转动的第二转轴(222)，所述第二转轴(222)垂直于所述第一转轴(213)布置，并与所述第一转轴(213)相连，所述固定座(210)连接所述第一船模(400)，所述活动座(220)与所述伸缩杆(100)相连。
3.按照权利要求2所述的两船模水中相对位移测量方法，其特征在于:所述第一转轴(213)上具有垂直于所述第一转轴(213)轴线布置的通孔(216)，所述第二转轴(222)穿入所述通孔(216)中。
4.按照权利要求3所述的两船模水中相对位移测量方法，其特征在于：所述第一角度传感器(214)设于所述固定座(210)上，所述第一角度传感器(214)具有连接所述第一转轴(213)轴向端的第一测量头(215)，所述第二角度传感器(223)设于所述活动座(220)上，所述第二角度传感器(223)具有连接所述第二转轴(222)轴向端的第二测量头(224)。
5.按照权利要求4所述的两船模水中相对位移测量方法，其特征在于：所述第一平面为垂直于所述第一转轴(213)的平面，所述第二平面为垂直于所述第二转轴(222)的平面。
6.按照权利要求1所述两船模水中相对位移测量方法，其特征在于：所述伸缩杆(100)包括内杆(101)和套设于所述内杆(101)上的外杆(102)，所述内杆(101)能够相对所述外杆(102)进行轴向伸缩，所述内杆(101)的端头连接所述第一万向节(200)，所述外杆(102)的端头连接所述第二万向节(300)。
7.按照权利要求6所述的两船模水中相对位移测量方法，其特征在于：所述位移传感器(110)包括筒体(111)以及设于所述筒体(111)中的测量杆(112)，所述测量杆(112)能够相对所述筒体(111)进行轴向伸缩，所述筒体(111)固定于所述外杆(102)上，所述测量杆(112)的端头连接所述第一万向节(200)。
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