CN114111543B - 一种船舶钢结构动态形变测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶钢结构动态形变测量装置其使用方法，包括自适应球窝角度调零机构、球窝摆动自动锁止机构、球窝转动自动锁止机构、伸缩形变动态测量机构和角度测量一键调零控制机构。本发明属于钢结构动态测量技术领域，具体是指一种船舶钢结构动态形变测量装置及其使用方法；本发明基于液压与气压结构原理，提出了自适应球窝角度调零机构、球窝摆动自动锁止机构和球窝转动自动锁止机构，并且通过伸缩形变动态测量机构进行自适应球窝角度调零机构、球窝摆动自动锁止机构和球窝转动自动锁止机构的联动，在没有任何电控装置和反馈模块的情况下，仅仅通过机械结构，就实现了一键回零点的技术效果。

Description

一种船舶钢结构动态形变测量装置及其使用方法

技术领域

本发明属于钢结构动态测量技术领域，具体是指一种船舶钢结构动态形变测量装置及其使用方法。

背景技术

船舶上存在大量钢构件组建而成的框架、桁架等结构，由于船舶是运动的，因此这些钢结构无论相对于船体是固定的还是运动的，其实质上均为运动的钢结构，而运动的钢结构和静置的钢结构在设计上的要求是不同的，所以验证的方式也不同；因此都需要在动态模拟装置上模拟船的运行和颠簸，测试在这种工况下结构上的各个结构的形变状况。

钢结构的动态形变量常常通过两个点之间的距离变化和连线的角度偏转来体现，由于选点的不同，将测量装置固定在两个点上之后，首先需要对测量仪器进行归零（即测量装置的正方向与两点连线的方向重合），但是一般的测量装置的调零过程较为复杂、并且需要反复调整；而且因为模拟装置的体积大、成本高，每次进行钢结构的动态模拟时，也不会仅仅测量两个点的相对位置变化，而是设置若干组（每组两个点），通过多组锚点的数据分析出整个结构的动态形变情况，这就导致测量前的准备工作会极其繁琐。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种在测量钢结构的两个锚点间的动态位置变化前，无论锚点的选择位置如何，均能够快速将测量装置恢复到零点位置的船舶钢结构动态形变测量装置及其使用方法；为了简化调零步骤、提高使用效率、降低操作难度，本发明基于液压与气压结构原理，提出了自适应球窝角度调零机构、球窝摆动自动锁止机构和球窝转动自动锁止机构，并且通过伸缩形变动态测量机构进行自适应球窝角度调零机构、球窝摆动自动锁止机构和球窝转动自动锁止机构的联动，在没有任何电控装置和反馈模块的情况下，仅仅通过巧妙的机械结构，就实现了一键回零点的技术效果。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种船舶钢结构动态形变测量装置，包括自适应球窝角度调零机构、球窝摆动自动锁止机构、球窝转动自动锁止机构、伸缩形变动态测量机构和角度测量一键调零控制机构，所述自适应球窝角度调零机构转动设于球窝摆动自动锁止机构中，通过自适应球窝角度调零机构的收紧，能够进行测量原点的自动归零，大大简化了归零的步骤、降低了归零操作的难度，所述球窝摆动自动锁止机构转动设于球窝转动自动锁止机构上，通过球窝摆动自动锁止机构能够控制摆动球窝本体摆动方向的锁止和放开，通过球窝转动自动锁止机构能够控制摆动球窝本体转动方向的锁止和放开，所述伸缩形变动态测量机构设于自适应球窝角度调零机构上，通过伸缩形变动态测量机构能够读取两个测量点之间直线距离的变化量，所述角度测量一键调零控制机构设于球窝转动自动锁止机构上，通过角度测量一键调零控制机构能够一键完成空心角度测量浮球和摆动球窝本体的复位。

进一步地，所述自适应球窝角度调零机构包括空心角度测量浮球、射线式刚性纵杆和顶升式调零组件，所述空心角度测量浮球转动设于球窝摆动自动锁止机构中，所述空心角度测量浮球上设有浮球顶部圆孔，所述空心角度测量浮球以浮球顶部圆孔的轴线为轴线，环形均布设有浮球转动方向刻度，通过浮球转动方向刻度能够读取两点之间偏转的方向，所述空心角度测量浮球沿着浮球转动方向刻度阵列设置有浮球转动角度刻度，通过浮球转动角度刻度能够读取两点之间偏转的距离，所述射线式刚性纵杆上设有纵杆底座，所述射线式刚性纵杆通过纵杆底座卡合设于浮球顶部圆孔中，所述顶升式调零组件设于射线式刚性纵杆上，所述顶升式调零组件包括固定式顶升基座、滑动式顶升法兰和钢丝调零绳，所述固定式顶升基座卡合设于射线式刚性纵杆上，所述固定式顶升基座上设有基座内腔，所述固定式顶升基座的底部设有基座底部进排液孔，所述滑动式顶升法兰上设有法兰活塞盘，所述法兰活塞盘和基座内腔滑动密封接触，所述滑动式顶升法兰上设有法兰导向环，所述滑动式顶升法兰通过法兰导向环卡合滑动设于射线式刚性纵杆上，所述滑动式顶升法兰上设有法兰翼环，所述钢丝调零绳环形均布设于法兰翼环上，通过均匀布置、等长度的钢丝调零绳，能够拉动摆动球窝本体，使空心角度测量浮球和摆动球窝本体转变到并保持在同轴状态。

进一步地，所述球窝摆动自动锁止机构包括摆动基准组件、摆动锁止离合组件和摆动球窝本体，所述摆动基准组件设于球窝转动自动锁止机构上，所述摆动锁止离合组件设于摆动基准组件上，所述摆动球窝本体转动设于摆动锁止离合组件上，所述空心角度测量浮球转动设于摆动球窝本体中，所述摆动球窝本体的侧面对称设有球窝侧面转轴和球窝凸出摩擦环，所述球窝侧面转轴和球窝凸出摩擦环呈同轴布置，所述摆动球窝本体上环形均布设有球窝顶部吊耳，所述钢丝调零绳的另一端设于球窝顶部吊耳上。

作为优选地，所述摆动基准组件包括L形摆动基准侧架板、摆动离合基准盘和摆动离合盘底板，所述L形摆动基准侧架板设于球窝转动自动锁止机构上，所述L形摆动基准侧架板上设有架板镂空部，所述摆动离合基准盘固接于L形摆动基准侧架板上，摆动离合基准盘通过摆动底座进排液孔和控制座横置圆孔的其中一组贯通，当摆动离合盘内腔中的传动液增加时，能够推动伸缩式摆动离合摩擦片伸出，通过摆动摩擦片凸台和球窝凸出摩擦环的挤压和摩擦，使摆动球窝本体锁止在相对于摆动基准组件固定的位置，所述摆动球窝本体通过球窝侧面转轴转换的设于摆动离合基准盘中，所述摆动离合基准盘上设有摆动离合盘内腔，所述摆动离合盘底板卡合设于摆动离合盘内腔的底部，所述摆动离合盘底板上设有摆动底座进排液孔。

作为本发明的进一步优选，所述摆动锁止离合组件包括伸缩式摆动离合摩擦片和摆动摩擦片挡止环，所述伸缩式摆动离合摩擦片和摆动离合盘内腔的滑动密封接触，所述伸缩式摆动离合摩擦片上设有摆动摩擦片凸台，摆动摩擦片凸台在伸出时和球窝凸出摩擦环之间存在挤压力和摩擦力，所述摆动摩擦片挡止环设于摆动离合基准盘上，所述摆动摩擦片凸台卡合滑动设于摆动摩擦片挡止环中。

进一步地，所述球窝转动自动锁止机构包括转动基准组件和转动锁止离合组件，所述转动锁止离合组件设于转动基准组件上；所述转动基准组件包括方形底座、转动离合基准盘、转动离合盘底板和转动调零基座，所述方形底座上设有底座镂空避位部，所述转动离合基准盘设于方形底座上，所述转动离合基准盘上设有转动离合盘内腔，所述转动离合盘底板卡合设于转动离合盘内腔的底部，所述转动离合盘底板上设有转动底座进排液孔，所述转动调零基座转动设于转动离合基准盘中，转动离合基准盘通过转动离合盘内腔和控制座横置圆孔的其中一组贯通，当摆动离合盘内腔中的传动液增加时，能够推动伸缩式转动离合摩擦片伸出，通过转动摩擦片凸台和转动调零基座的挤压和摩擦，使转动调零基座锁止在相对于转动基准组件固定的位置。

作为优选地，所述转动锁止离合组件包括伸缩式转动离合摩擦片、转动摩擦片挡止环和转动基座挡止环，所述伸缩式转动离合摩擦片和转动离合盘内腔滑动密封接触，所述伸缩式转动离合摩擦片在转动离合盘内腔中只能升降运动，所述伸缩式转动离合摩擦片上设有转动摩擦片凸台，所述伸缩式转动离合摩擦片在伸出时，转动摩擦片凸台和转动调零基座的底部之间存在挤压力和摩擦力，所述转动摩擦片挡止环固接于转动离合基准盘上，所述转动摩擦片凸台卡合滑动设于转动摩擦片挡止环中，所述转动基座挡止环固接于转动离合基准盘上，所述转动基座挡止环具有防止自适应球窝角度调零机构脱落的作用。

进一步地，所述伸缩形变动态测量机构包括动态伸缩组件和钢丝绳卷转组件，所述动态伸缩组件设于射线式刚性纵杆上，所述钢丝绳卷转组件设于动态伸缩组件上；所述动态伸缩组件包括固定卡环、预紧弹簧和伸缩套筒，所述固定卡环固接于射线式刚性纵杆的顶端，所述固定卡环上设有卡环指针，所述预紧弹簧的一端设于固定卡环上，所述预紧弹簧的另一端设于伸缩套筒中，所述伸缩套筒卡合滑动设于射线式刚性纵杆上，通过伸缩套筒和射线式刚性纵杆的相对滑动，使卡环指针和套筒刻度部发生相对位置变化，从而反馈出两个测量点之间的距离的接近和远离，所述伸缩套筒上设有套筒侧滑槽，所述卡环指针滑动设于套筒侧滑槽中，所述伸缩套筒沿着套筒侧滑槽阵列设有套筒刻度部。

作为优选地，所述钢丝绳卷转组件包括磁吸底座和钢丝绳卷筒，所述钢丝绳卷筒设于磁吸底座上，所述钢丝绳卷筒上设有钢丝绳端部，所述钢丝绳端部设于伸缩套筒的顶端。

进一步地，所述角度测量一键调零控制机构包括液压控制座、横向手动滑轴和控制座进排液端部盘，所述液压控制座固接于方形底座的侧面，所述液压控制座上对称设有控制座横置圆孔，所述液压控制座上设有控制座横向滑槽，所述液压控制座在控制座横向滑槽的两端设有控制座挡止槽，所述横向手动滑轴的两端对称设有滑轴端部活塞盘，所述滑轴端部活塞盘和控制座横置圆孔的内壁滑动密封接触，所述横向手动滑轴上设有滑轴中心拨杆，所述滑轴中心拨杆滑动设于控制座横向滑槽和控制座挡止槽中，所述控制座进排液端部盘对称设于控制座横置圆孔的端部；所述基座内腔和控制座横置圆孔的其中一组通过液力管道贯通连接，所述摆动离合盘内腔、转动离合盘内腔和控制座横置圆孔的另外一组通过液力管道贯通连接，通过横向手动滑轴的滑动，能够同时驱动滑动式顶升法兰、伸缩式摆动离合摩擦片和伸缩式转动离合摩擦片，从而实现一键调零的技术目标。

本方案还公开了一种船舶钢结构动态形变测量装置的使用方法；主要包括如下步骤：

步骤一：将需要测试的钢结构固定在动态模拟装置上，然后将方形底座固定在一个测量点附近，将磁吸底座固定在另一个测量点附近；

步骤二：通过拨动滑轴中心拨杆的方式带着横向手动滑轴滑动至端部，并且将横向手动滑轴转入控制座挡止槽中，从而将摆动离合盘内腔和转动离合盘内腔中的传动液吸入控制座横置圆孔的其中一组中，同时将另一组控制座横置圆孔中的传动液排入基座内腔中；

步骤三：当基座内腔内的传动液增加时，滑动式顶升法兰从固定式顶升基座中被顶出，从而将钢丝调零绳拉直，由于各组钢丝调零绳均匀布置且长度相等，因此摆动球窝本体和空心角度测量浮球将自动复位至同轴状态并保持相对静止；

步骤四：通过钢丝绳卷筒收卷至钢丝绳端部和射线式刚性纵杆呈一条直线的状态；并且将伸缩套筒拉出至卡环指针指示零点的位置；

步骤五：反方向拨动滑轴中心拨杆，将控制座横置圆孔的其中一组中的传动液排入摆动离合盘内腔和转动离合盘内腔中，同时将基座内腔中的传动液吸入另一组控制座横置圆孔中，此时钢丝调零绳呈松弛状态；

步骤六：当摆动离合盘内腔中的传动液增加时，伸缩式摆动离合摩擦片被液体挤压伸出，直到摆动摩擦片凸台和球窝凸出摩擦环接触并挤压，产生摩擦阻力；同理，当转动离合盘内腔传动液增加时，伸缩式转动离合摩擦片被液体挤压伸出，直到转动摩擦片凸台和转动调零基座的底部接触并挤压，产生摩擦阻力，完成测量前的调零；

步骤七：启动动态模拟装置，在钢结构运动的过程中，通过空心角度测量浮球和摆动球窝本体的交界处的浮球转动方向刻度和浮球转动角度刻度，读取磁吸底座的固定点相对于方形底座的固定点的形变方向和角度，通过卡环指针和套筒刻度部的相对位置变化读取两个测试点的接近和远离数值；

步骤八：通过录制两处读数位置的视频的方式保存测量结果、方便详细分析测量结果。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过自适应球窝角度调零机构的收紧，能够进行测量原点的自动归零，大大简化了归零的步骤、降低了归零操作的难度；

（2）通过球窝摆动自动锁止机构能够控制摆动球窝本体摆动方向的锁止和放开，通过球窝转动自动锁止机构能够控制摆动球窝本体转动方向的锁止和放开；

（3）通过伸缩形变动态测量机构能够读取两个测量点之间直线距离的变化量；

（4）通过角度测量一键调零控制机构能够一键完成空心角度测量浮球和摆动球窝本体的复位；

（5）通过均匀布置、等长度的钢丝调零绳，能够在滑动式顶升法兰从固定式顶升基座中伸出时拉动摆动球窝本体，使空心角度测量浮球和摆动球窝本体转变到并保持在同轴状态；

（6）摆动离合基准盘通过摆动底座进排液孔和控制座横置圆孔的其中一组贯通，当摆动离合盘内腔中的传动液增加时，能够推动伸缩式摆动离合摩擦片伸出，通过摆动摩擦片凸台和球窝凸出摩擦环的挤压和摩擦，使摆动球窝本体锁止在相对于摆动基准组件固定的位置；

（7）转动离合基准盘通过转动离合盘内腔和控制座横置圆孔的其中一组贯通，当摆动离合盘内腔中的传动液增加时，能够推动伸缩式转动离合摩擦片伸出，通过转动摩擦片凸台和转动调零基座的挤压和摩擦，使转动调零基座锁止在相对于转动基准组件固定的位置；

（8）通过录制读数位置的视频的方式保存测量结果、方便详细分析测量结果。

附图说明

图1为本发明提出的一种船舶钢结构动态形变测量装置的立体图；

图2为本发明提出的一种船舶钢结构动态形变测量装置的主视图；

图3为本发明提出的一种船舶钢结构动态形变测量装置的俯视图；

图4为图2中沿着剖切线A-A的剖视图；

图5为图4中沿着剖切线B-B的剖视图；

图6为图4中沿着剖切线C-C的剖视图；

图7为本发明提出的一种船舶钢结构动态形变测量装置的自适应球窝角度调零机构的结构示意图；

图8为本发明提出的一种船舶钢结构动态形变测量装置的球窝摆动自动锁止机构的结构示意图；

图9为本发明提出的一种船舶钢结构动态形变测量装置的球窝转动自动锁止机构的结构示意图；

图10为本发明提出的一种船舶钢结构动态形变测量装置的伸缩形变动态测量机构的结构示意图；

图11为本发明提出的一种船舶钢结构动态形变测量装置的角度测量一键调零控制机构的结构示意图；

图12为图4中Ⅰ处的局部放大图；

图13为图4中Ⅱ处的局部放大图；

图14为图5中Ⅲ处的局部放大图；

图15为图4中Ⅳ处的局部放大图。

其中，1、自适应球窝角度调零机构，2、球窝摆动自动锁止机构，3、球窝转动自动锁止机构，4、伸缩形变动态测量机构，5、角度测量一键调零控制机构，6、空心角度测量浮球，7、射线式刚性纵杆，8、顶升式调零组件，9、浮球顶部圆孔，10、浮球转动方向刻度，11、浮球转动角度刻度，12、纵杆底座，13、固定式顶升基座，14、滑动式顶升法兰，15、钢丝调零绳，16、基座内腔，17、基座底部进排液孔，18、法兰活塞盘，19、法兰导向环，20、法兰翼环，21、摆动基准组件，22、摆动锁止离合组件，23、摆动球窝本体，24、L形摆动基准侧架板，25、摆动离合基准盘，26、摆动离合盘底板，27、伸缩式摆动离合摩擦片，28、摆动摩擦片挡止环，29、球窝侧面转轴，30、球窝凸出摩擦环，31、球窝顶部吊耳，32、架板镂空部，33、摆动离合盘内腔，34、摆动底座进排液孔，35、摆动摩擦片凸台，36、转动基准组件，37、转动锁止离合组件，38、方形底座，39、转动离合基准盘，40、转动离合盘底板，41、转动调零基座，42、伸缩式转动离合摩擦片，43、转动摩擦片挡止环，44、转动基座挡止环，45、底座镂空避位部，46、转动离合盘内腔，47、转动底座进排液孔，48、转动摩擦片凸台，49、动态伸缩组件，50、钢丝绳卷转组件，51、固定卡环，52、预紧弹簧，53、伸缩套筒，54、磁吸底座，55、钢丝绳卷筒，56、卡环指针，57、套筒侧滑槽，58、套筒刻度部，59、钢丝绳端部，60、液压控制座，61、横向手动滑轴，62、控制座进排液端部盘，63、控制座横置圆孔，64、控制座横向滑槽，65、控制座挡止槽，66、滑轴端部活塞盘，67、滑轴中心拨杆。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

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做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提出了一种船舶钢结构动态形变测量装置，包括自适应球窝角度调零机构1、球窝摆动自动锁止机构2、球窝转动自动锁止机构3、伸缩形变动态测量机构4和角度测量一键调零控制机构5，自适应球窝角度调零机构1转动设于球窝摆动自动锁止机构2中，通过自适应球窝角度调零机构1的收紧，能够进行测量原点的自动归零，大大简化了归零的步骤、降低了归零操作的难度，球窝摆动自动锁止机构2转动设于球窝转动自动锁止机构3上，通过球窝摆动自动锁止机构2能够控制摆动球窝本体23摆动方向的锁止和放开，通过球窝转动自动锁止机构3能够控制摆动球窝本体23转动方向的锁止和放开，伸缩形变动态测量机构4设于自适应球窝角度调零机构1上，通过伸缩形变动态测量机构4能够读取两个测量点之间直线距离的变化量，角度测量一键调零控制机构5设于球窝转动自动锁止机构3上，通过角度测量一键调零控制机构5能够一键完成空心角度测量浮球6和摆动球窝本体23的复位。

如图1、图2、图3、图5、图9、图13所示，球窝转动自动锁止机构3包括转动基准组件36和转动锁止离合组件37，转动锁止离合组件37设于转动基准组件36上；转动基准组件36包括方形底座38、转动离合基准盘39、转动离合盘底板40和转动调零基座41，方形底座38上设有底座镂空避位部45，转动离合基准盘39设于方形底座38上，转动离合基准盘39上设有转动离合盘内腔46，转动离合盘底板40卡合设于转动离合盘内腔46的底部，转动离合盘底板40上设有转动底座进排液孔47，转动调零基座41转动设于转动离合基准盘39中，转动离合基准盘39通过转动离合盘内腔46和控制座横置圆孔63的其中一组贯通，当摆动离合盘内腔33中的传动液增加时，能够推动伸缩式转动离合摩擦片42伸出，通过转动摩擦片凸台48和转动调零基座41的挤压和摩擦，使转动调零基座41锁止在相对于转动基准组件36固定的位置；转动锁止离合组件37包括伸缩式转动离合摩擦片42、转动摩擦片挡止环43和转动基座挡止环44，伸缩式转动离合摩擦片42和转动离合盘内腔46滑动密封接触，伸缩式转动离合摩擦片42在转动离合盘内腔46中只能升降运动，伸缩式转动离合摩擦片42上设有转动摩擦片凸台48，伸缩式转动离合摩擦片42在伸出时，转动摩擦片凸台48和转动调零基座41的底部之间存在挤压力和摩擦力，转动摩擦片挡止环43固接于转动离合基准盘39上，转动摩擦片凸台48卡合滑动设于转动摩擦片挡止环43中，转动基座挡止环44固接于转动离合基准盘39上，转动基座挡止环44具有防止自适应球窝角度调零机构1脱落的作用。

如图1、图2、图4、图8、图12所示，球窝摆动自动锁止机构2包括摆动基准组件21、摆动锁止离合组件22和摆动球窝本体23，摆动基准组件21设于球窝转动自动锁止机构3上，摆动锁止离合组件22设于摆动基准组件21上，摆动球窝本体23转动设于摆动锁止离合组件22上，空心角度测量浮球6转动设于摆动球窝本体23中，摆动球窝本体23的侧面对称设有球窝侧面转轴29和球窝凸出摩擦环30，球窝侧面转轴29和球窝凸出摩擦环30呈同轴布置，摆动球窝本体23上环形均布设有球窝顶部吊耳31，钢丝调零绳15的另一端设于球窝顶部吊耳31上；摆动基准组件21包括L形摆动基准侧架板24、摆动离合基准盘25和摆动离合盘底板26，L形摆动基准侧架板24设于球窝转动自动锁止机构3上，L形摆动基准侧架板24上设有架板镂空部32，摆动离合基准盘25固接于L形摆动基准侧架板24上，摆动离合基准盘25通过摆动底座进排液孔34和控制座横置圆孔63的其中一组贯通，当摆动离合盘内腔33中的传动液增加时，能够推动伸缩式摆动离合摩擦片27伸出，通过摆动摩擦片凸台35和球窝凸出摩擦环30的挤压和摩擦，使摆动球窝本体23锁止在相对于摆动基准组件21固定的位置，摆动球窝本体23通过球窝侧面转轴29转换的设于摆动离合基准盘25中，摆动离合基准盘25上设有摆动离合盘内腔33，摆动离合盘底板26卡合设于摆动离合盘内腔33的底部，摆动离合盘底板26上设有摆动底座进排液孔34；摆动锁止离合组件22包括伸缩式摆动离合摩擦片27和摆动摩擦片挡止环28，伸缩式摆动离合摩擦片27和摆动离合盘内腔33的滑动密封接触，伸缩式摆动离合摩擦片27上设有摆动摩擦片凸台35，摆动摩擦片凸台35在伸出时和球窝凸出摩擦环30之间存在挤压力和摩擦力，摆动摩擦片挡止环28设于摆动离合基准盘25上，摆动摩擦片凸台35卡合滑动设于摆动摩擦片挡止环28中。

如图1、图5、图7、图14所示，自适应球窝角度调零机构1包括空心角度测量浮球6、射线式刚性纵杆7和顶升式调零组件8，空心角度测量浮球6转动设于球窝摆动自动锁止机构2中，空心角度测量浮球6上设有浮球顶部圆孔9，空心角度测量浮球6以浮球顶部圆孔9的轴线为轴线，环形均布设有浮球转动方向刻度10，通过浮球转动方向刻度10能够读取两点之间偏转的方向，空心角度测量浮球6沿着浮球转动方向刻度10阵列设置有浮球转动角度刻度11，通过浮球转动角度刻度11能够读取两点之间偏转的距离，射线式刚性纵杆7上设有纵杆底座12，射线式刚性纵杆7通过纵杆底座12卡合设于浮球顶部圆孔9中，顶升式调零组件8设于射线式刚性纵杆7上，顶升式调零组件8包括固定式顶升基座13、滑动式顶升法兰14和钢丝调零绳15，固定式顶升基座13卡合设于射线式刚性纵杆7上，固定式顶升基座13上设有基座内腔16，固定式顶升基座13的底部设有基座底部进排液孔17，滑动式顶升法兰14上设有法兰活塞盘18，法兰活塞盘18和基座内腔16滑动密封接触，滑动式顶升法兰14上设有法兰导向环19，滑动式顶升法兰14通过法兰导向环19卡合滑动设于射线式刚性纵杆7上，滑动式顶升法兰14上设有法兰翼环20，钢丝调零绳15环形均布设于法兰翼环20上，通过均匀布置、等长度的钢丝调零绳15，能够拉动摆动球窝本体23，使空心角度测量浮球6和摆动球窝本体23转变到并保持在同轴状态。

如图1、图4、图6、图10、图15所示，伸缩形变动态测量机构4包括动态伸缩组件49和钢丝绳卷转组件50，动态伸缩组件49设于射线式刚性纵杆7上，钢丝绳卷转组件50设于动态伸缩组件49上；动态伸缩组件49包括固定卡环51、预紧弹簧52和伸缩套筒53，固定卡环51固接于射线式刚性纵杆7的顶端，固定卡环51上设有卡环指针56，预紧弹簧52的一端设于固定卡环51上，预紧弹簧52的另一端设于伸缩套筒53中，伸缩套筒53卡合滑动设于射线式刚性纵杆7上，通过伸缩套筒53和射线式刚性纵杆7的相对滑动，使卡环指针56和套筒刻度部58发生相对位置变化，从而反馈出两个测量点之间的距离的接近和远离，伸缩套筒53上设有套筒侧滑槽57，卡环指针56滑动设于套筒侧滑槽57中，伸缩套筒53沿着套筒侧滑槽57阵列设有套筒刻度部58；钢丝绳卷转组件50包括磁吸底座54和钢丝绳卷筒55，钢丝绳卷筒55设于磁吸底座54上，钢丝绳卷筒55上设有钢丝绳端部59，钢丝绳端部59设于伸缩套筒53的顶端。

如图1、图2、图3、图6、图11所示，角度测量一键调零控制机构5包括液压控制座60、横向手动滑轴61和控制座进排液端部盘62，液压控制座60固接于方形底座38的侧面，液压控制座60上对称设有控制座横置圆孔63，液压控制座60上设有控制座横向滑槽64，液压控制座60在控制座横向滑槽64的两端设有控制座挡止槽65，横向手动滑轴61的两端对称设有滑轴端部活塞盘66，滑轴端部活塞盘66和控制座横置圆孔63的内壁滑动密封接触，横向手动滑轴61上设有滑轴中心拨杆67，滑轴中心拨杆67滑动设于控制座横向滑槽64和控制座挡止槽65中，控制座进排液端部盘62对称设于控制座横置圆孔63的端部；基座内腔16和控制座横置圆孔63的其中一组通过液力管道贯通连接，摆动离合盘内腔33、转动离合盘内腔46和控制座横置圆孔63的另外一组通过液力管道贯通连接，通过横向手动滑轴61的滑动，能够同时驱动滑动式顶升法兰14、伸缩式摆动离合摩擦片27和伸缩式转动离合摩擦片42，从而实现一键调零的技术目标。

具体使用时，首先用户需要将需要测试的钢结构固定在动态模拟装置上，然后将方形底座38固定在一个测量点附近，将磁吸底座54固定在另一个测量点附近；

通过拨动滑轴中心拨杆67的方式带着横向手动滑轴61滑动至端部，并且将横向手动滑轴61转入控制座挡止槽65中，从而将摆动离合盘内腔33和转动离合盘内腔46中的传动液吸入控制座横置圆孔63的其中一组中，同时将另一组控制座横置圆孔63中的传动液排入基座内腔16中；

当基座内腔16内的传动液增加时，滑动式顶升法兰14从固定式顶升基座13中被顶出，从而将钢丝调零绳15拉直，由于各组钢丝调零绳15均匀布置且长度相等，因此摆动球窝本体23和空心角度测量浮球6将自动复位至同轴状态并保持相对静止，此时摆动球窝本体23的上沿与各组浮球转动方向刻度10的交点均位于零点位置；

通过钢丝绳卷筒55收卷至钢丝绳端部59和射线式刚性纵杆7呈一条直线的状态；并且将伸缩套筒53拉出至卡环指针56指示零点的位置；

反方向拨动滑轴中心拨杆67，将控制座横置圆孔63的其中一组中的传动液排入摆动离合盘内腔33和转动离合盘内腔46中，同时将基座内腔16中的传动液吸入另一组控制座横置圆孔63中，此时钢丝调零绳15呈松弛状态；

当摆动离合盘内腔33中的传动液增加时，伸缩式摆动离合摩擦片27被液体挤压伸出，直到摆动摩擦片凸台35和球窝凸出摩擦环30接触并挤压，产生摩擦阻力；同理，当转动离合盘内腔46传动液增加时，伸缩式转动离合摩擦片42被液体挤压伸出，直到转动摩擦片凸台48和转动调零基座41的底部接触并挤压，产生摩擦阻力，完成测量前的调零；

启动动态模拟装置，在钢结构运动的过程中，摆动球窝本体23的上沿与各组浮球转动方向刻度10的交点处的浮球转动角度刻度11的数值将不再相等，取浮球转动角度刻度11的最大值即为两个基准点连线相对于底部基准点的转动角度，最大的浮球转动角度刻度11所在的浮球转动方向刻度10所示的方向，即为两个基准点连线相对于底部基准点的转动方向，通过卡环指针56和套筒刻度部58的相对位置变化读取两个测试点的接近和远离数值；

通过录制两处读数位置的视频的方式保存测量结果、方便详细分析测量结果；

以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：包括自适应球窝角度调零机构（1）、球窝摆动自动锁止机构（2）、球窝转动自动锁止机构（3）、伸缩形变动态测量机构（4）和角度测量一键调零控制机构（5），所述自适应球窝角度调零机构（1）转动设于球窝摆动自动锁止机构（2）中，所述球窝摆动自动锁止机构（2）转动设于球窝转动自动锁止机构（3）上，所述伸缩形变动态测量机构（4）设于自适应球窝角度调零机构（1）上，所述角度测量一键调零控制机构（5）设于球窝转动自动锁止机构（3）上；所述自适应球窝角度调零机构（1）包括空心角度测量浮球（6）、射线式刚性纵杆（7）和顶升式调零组件（8），所述空心角度测量浮球（6）转动设于球窝摆动自动锁止机构（2）中，所述空心角度测量浮球（6）上设有浮球顶部圆孔（9），所述空心角度测量浮球（6）以浮球顶部圆孔（9）的轴线为轴线，环形均布设有浮球转动方向刻度（10），所述空心角度测量浮球（6）沿着浮球转动方向刻度（10）阵列设置有浮球转动角度刻度（11），所述射线式刚性纵杆（7）上设有纵杆底座（12），所述射线式刚性纵杆（7）通过纵杆底座（12）卡合设于浮球顶部圆孔（9）中，所述顶升式调零组件（8）设于射线式刚性纵杆（7）上，所述顶升式调零组件（8）包括固定式顶升基座（13）、滑动式顶升法兰（14）和钢丝调零绳（15），所述固定式顶升基座（13）卡合设于射线式刚性纵杆（7）上，所述固定式顶升基座（13）上设有基座内腔（16），所述固定式顶升基座（13）的底部设有基座底部进排液孔（17），所述滑动式顶升法兰（14）上设有法兰活塞盘（18），所述法兰活塞盘（18）和基座内腔（16）滑动密封接触，所述滑动式顶升法兰（14）上设有法兰导向环（19），所述滑动式顶升法兰（14）通过法兰导向环（19）卡合滑动设于射线式刚性纵杆（7）上，所述滑动式顶升法兰（14）上设有法兰翼环（20），所述钢丝调零绳（15）环形均布设于法兰翼环（20）上。

2.根据权利要求1所述的一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：所述球窝摆动自动锁止机构（2）包括摆动基准组件（21）、摆动锁止离合组件（22）和摆动球窝本体（23），所述摆动基准组件（21）设于球窝转动自动锁止机构（3）上，所述摆动锁止离合组件（22）设于摆动基准组件（21）上，所述摆动球窝本体（23）转动设于摆动锁止离合组件（22）上，所述空心角度测量浮球（6）转动设于摆动球窝本体（23）中，所述摆动球窝本体（23）的侧面对称设有球窝侧面转轴（29）和球窝凸出摩擦环（30），所述球窝侧面转轴（29）和球窝凸出摩擦环（30）呈同轴布置，所述摆动球窝本体（23）上环形均布设有球窝顶部吊耳（31），所述钢丝调零绳（15）的另一端设于球窝顶部吊耳（31）上。

3.根据权利要求2所述的一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：所述摆动基准组件（21）包括L形摆动基准侧架板（24）、摆动离合基准盘（25）和摆动离合盘底板（26），所述L形摆动基准侧架板（24）设于球窝转动自动锁止机构（3）上，所述L形摆动基准侧架板（24）上设有架板镂空部（32），所述摆动离合基准盘（25）固接于L形摆动基准侧架板（24）上，所述摆动球窝本体（23）通过球窝侧面转轴（29）转换的设于摆动离合基准盘（25）中，所述摆动离合基准盘（25）上设有摆动离合盘内腔（33），所述摆动离合盘底板（26）卡合设于摆动离合盘内腔（33）的底部，所述摆动离合盘底板（26）上设有摆动底座进排液孔（34）。

4.根据权利要求3所述的一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：所述摆动锁止离合组件（22）包括伸缩式摆动离合摩擦片（27）和摆动摩擦片挡止环（28），所述伸缩式摆动离合摩擦片（27）和摆动离合盘内腔（33）的滑动密封接触，所述伸缩式摆动离合摩擦片（27）上设有摆动摩擦片凸台（35），摆动摩擦片凸台（35）在伸出时和球窝凸出摩擦环（30）之间存在挤压力和摩擦力，所述摆动摩擦片挡止环（28）设于摆动离合基准盘（25）上，所述摆动摩擦片凸台（35）卡合滑动设于摆动摩擦片挡止环（28）中。

5.根据权利要求4所述的一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：所述球窝转动自动锁止机构（3）包括转动基准组件（36）和转动锁止离合组件（37），所述转动锁止离合组件（37）设于转动基准组件（36）上；所述转动基准组件（36）包括方形底座（38）、转动离合基准盘（39）、转动离合盘底板（40）和转动调零基座（41），所述方形底座（38）上设有底座镂空避位部（45），所述转动离合基准盘（39）设于方形底座（38）上，所述转动离合基准盘（39）上设有转动离合盘内腔（46），所述转动离合盘底板（40）卡合设于转动离合盘内腔（46）的底部，所述转动离合盘底板（40）上设有转动底座进排液孔（47），所述转动调零基座（41）转动设于转动离合基准盘（39）中。

6.根据权利要求5所述的一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：所述转动锁止离合组件（37）包括伸缩式转动离合摩擦片（42）、转动摩擦片挡止环（43）和转动基座挡止环（44），所述伸缩式转动离合摩擦片（42）和转动离合盘内腔（46）滑动密封接触，所述伸缩式转动离合摩擦片（42）在转动离合盘内腔（46）中只能升降运动，所述伸缩式转动离合摩擦片（42）上设有转动摩擦片凸台（48），所述伸缩式转动离合摩擦片（42）在伸出时，转动摩擦片凸台（48）和转动调零基座（41）的底部之间存在挤压力和摩擦力，所述转动摩擦片挡止环（43）固接于转动离合基准盘（39）上，所述转动摩擦片凸台（48）卡合滑动设于转动摩擦片挡止环（43）中，所述转动基座挡止环（44）固接于转动离合基准盘（39）上，所述转动基座挡止环（44）具有防止自适应球窝角度调零机构（1）脱落的作用。

7.根据权利要求6所述的一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：所述伸缩形变动态测量机构（4）包括动态伸缩组件（49）和钢丝绳卷转组件（50），所述动态伸缩组件（49）设于射线式刚性纵杆（7）上，所述钢丝绳卷转组件（50）设于动态伸缩组件（49）上；所述动态伸缩组件（49）包括固定卡环（51）、预紧弹簧（52）和伸缩套筒（53），所述固定卡环（51）固接于射线式刚性纵杆（7）的顶端，所述固定卡环（51）上设有卡环指针（56），所述预紧弹簧（52）的一端设于固定卡环（51）上，所述预紧弹簧（52）的另一端设于伸缩套筒（53）中，所述伸缩套筒（53）卡合滑动设于射线式刚性纵杆（7）上，所述伸缩套筒（53）上设有套筒侧滑槽（57），所述卡环指针（56）滑动设于套筒侧滑槽（57）中，所述伸缩套筒（53）沿着套筒侧滑槽（57）阵列设有套筒刻度部（58）。

8.根据权利要求7所述的一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：所述钢丝绳卷转组件（50）包括磁吸底座（54）和钢丝绳卷筒（55），所述钢丝绳卷筒（55）设于磁吸底座（54）上，所述钢丝绳卷筒（55）上设有钢丝绳端部（59），所述钢丝绳端部（59）设于伸缩套筒（53）的顶端。

9.根据权利要求8所述的一种船舶钢结构动态形变测量装置，其特征在于：所述角度测量一键调零控制机构（5）包括液压控制座（60）、横向手动滑轴（61）和控制座进排液端部盘（62），所述液压控制座（60）固接于方形底座（38）的侧面，所述液压控制座（60）上对称设有控制座横置圆孔（63），所述液压控制座（60）上设有控制座横向滑槽（64），所述液压控制座（60）在控制座横向滑槽（64）的两端设有控制座挡止槽（65），所述横向手动滑轴（61）的两端对称设有滑轴端部活塞盘（66），所述滑轴端部活塞盘（66）和控制座横置圆孔（63）的内壁滑动密封接触，所述横向手动滑轴（61）上设有滑轴中心拨杆（67），所述滑轴中心拨杆（67）滑动设于控制座横向滑槽（64）和控制座挡止槽（65）中，所述控制座进排液端部盘（62）对称设于控制座横置圆孔（63）的端部；所述基座内腔（16）和控制座横置圆孔（63）的其中一组通过液力管道贯通连接，所述摆动离合盘内腔（33）、转动离合盘内腔（46）和控制座横置圆孔（63）的另外一组通过液力管道贯通连接。

10.一种根据权利要求9所述的船舶钢结构动态形变测量装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将需要测试的钢结构固定在动态模拟装置上，然后将方形底座（38）固定在一个测量点附近，将磁吸底座（54）固定在另一个测量点附近；

步骤二：通过拨动滑轴中心拨杆（67）的方式带着横向手动滑轴（61）滑动至端部，并且将横向手动滑轴（61）转入控制座挡止槽（65）中，从而将摆动离合盘内腔（33）和转动离合盘内腔（46）中的传动液吸入控制座横置圆孔（63）的其中一组中，同时将另一组控制座横置圆孔（63）中的传动液排入基座内腔（16）中；

步骤三：当基座内腔（16）内的传动液增加时，滑动式顶升法兰（14）从固定式顶升基座（13）中被顶出，从而将钢丝调零绳（15）拉直，由于各组钢丝调零绳（15）均匀布置且长度相等，因此摆动球窝本体（23）和空心角度测量浮球（6）将自动复位至同轴状态并保持相对静止；

步骤四：通过钢丝绳卷筒（55）收卷至钢丝绳端部（59）和射线式刚性纵杆（7）呈一条直线的状态；并且将伸缩套筒（53）拉出至卡环指针（56）指示零点的位置；

步骤五：反方向拨动滑轴中心拨杆（67），将控制座横置圆孔（63）的其中一组中的传动液排入摆动离合盘内腔（33）和转动离合盘内腔（46）中，同时将基座内腔（16）中的传动液吸入另一组控制座横置圆孔（63）中，此时钢丝调零绳（15）呈松弛状态；

步骤六：当摆动离合盘内腔（33）中的传动液增加时，伸缩式摆动离合摩擦片（27）被液体挤压伸出，直到摆动摩擦片凸台（35）和球窝凸出摩擦环（30）接触并挤压，产生摩擦阻力；同理，当转动离合盘内腔（46）传动液增加时，伸缩式转动离合摩擦片（42）被液体挤压伸出，直到转动摩擦片凸台（48）和转动调零基座（41）的底部接触并挤压，产生摩擦阻力，完成测量前的调零；

步骤七：启动动态模拟装置，在钢结构运动的过程中，摆动球窝本体（23）的上沿与各组浮球转动方向刻度（10）的交点处的浮球转动角度刻度（11）的数值将不再相等，取浮球转动角度刻度（11）的最大值即为两个基准点连线相对于底部基准点的转动角度，最大的浮球转动角度刻度（11）所在的浮球转动方向刻度（10）所示的方向，即为两个基准点连线相对于底部基准点的转动方向，通过卡环指针（56）和套筒刻度部（58）的相对位置变化读取两个测试点的接近和远离数值。

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