CN115508034B - 船舶复合振动试验系统及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器测试技术领域，具体涉及船舶复合振动试验系统及其构建方法，包括：控制终端，是系统的主控端，用于发出控制命令：捕捉模块，用于捕捉目标船舶的外观型体及内部构造分布；构建模块，用于接收捕捉模块运行所得数据，参考所得数据构建目标船舶三维模型；模拟模块，用于模拟目标船舶应用场景存在的振动源；本发明能够通过对船舶进行三维模型的构建，通过构建的船舶三维模型来进行振动试验位置的分析与选择，较大限度的提升了船舶在进行振动试验时试验位置选取的科学性，从而进一步有效的减少了船舶在进行振动试验过程中所受到的振动，达到降低因振动试验而降低船舶使用寿命的目的。

Description

船舶复合振动试验系统及其构建方法

技术领域

本发明涉及机器测试技术领域，具体涉及船舶复合振动试验系统及其构建方法。

背景技术

船舶振动指船舶在机械、轴系、螺旋桨运转及波浪的激励下，所引起船舶总体或局部结构的振动，现也泛指船舶自身各位置在受力状态下产生的振动，为了保证船舶在制造后能够稳定安全且长久的使用，需要对于船舶上各区域进行振动试验。

现今，人们大都通过振动设备模拟船舶使用场景所能够受到的振动，再进一步对船舶各区域部件进行力学性能检测来判定船舶是否合格符合使用需求，但这一过程会长时间的对船舶自身带来较强的振动，这些振动虽是为了试验，但也会对船舶造成一定程度的寿命损耗，目前对于船舶的振动试验无法降低因试验所带来的振动损伤。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了船舶复合振动试验系统及其构建方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，船舶复合振动试验系统，包括：

控制终端，是系统的主控端，用于发出控制命令：

捕捉模块，用于捕捉目标船舶的外观型体及内部构造分布；

构建模块，用于接收捕捉模块运行所得数据，参考所得数据构建目标船舶三维模型；

模拟模块，用于模拟目标船舶应用场景存在的振动源；

试验模块，用于应用模拟模块中的振动源对目标船舶三维模型各板块上试验位置对应的实体目标船舶进行振动试验；

递增模块，用于控制试验模块当前应用振动源逐步提升振动做功；

反馈模块，用于向控制终端反馈不合格的目标船舶上对应的目标船舶三维模型板块；

其中，所述递增模块运行通过用户设置有振动提升上限，所述反馈模块反馈的不合格目标船舶三维模型板块于视觉检测单元中产出。

更进一步地，所述捕捉模块下级设置有子模块，包括：

载入单元，用于载入系统目标船舶构造电子图纸；

扫描单元，用于扫描目标船舶外观型体的设备安装及分布；

其中，所述扫描单元运行对目标船舶的扫描方位为目标船舶的六个正方位。

更进一步地，所述构建模块下级设置有子模块，包括：

分解单元，用于分解构建模块构建的目标船舶三维模型，将目标船舶三维模型转换为若干个板块；

受力分析单元，用于分析分解单元中各目标船舶三维模型板块的受力能力需求标准；

选择单元，用于随机选择目标船舶三维模型板块上的一处位置作为试验位置。

更进一步地，所述分解单元运行时将目标船舶三维模型发送至控制终端，用户在控制终端上操作对目标船舶三维模型进行手动分割；

其中，在对目标船舶三维模型进行分割时应用目标船舶三维模型可读应用程序进行分割操作。

更进一步地，所述受力分析单元在分析目标船舶三维模型板块受力能力需求标准时，同步获取目标船舶三维模型板块上理论受力能力最差的三处位置，所述选择单元选择试验位置目标从受力分析单元中获取的三处理论受力能力最差的位置中进行随机选择。

更进一步地，所述模拟模块内部设置有子模块，包括：

配置单元，用于分析目标船舶三维模型各板块的安装位置，参考目标船舶三维模型板块安装位置配置模拟模块模拟的振动源；

其中，模拟模块模拟的振动源包括：螺旋桨激振力、目标船舶主机激振力、目标船舶安装设备激振力、目标船舶应用场景波浪水锤激振力、水下非人为爆炸爆破冲击波、抛锚引发激振力。

更进一步地，所述递增模块下级设置有子模块，包括：

记载单元，用于记载递增模块对振动源逐步提升振动做功时所传导的振动力；

视觉检测单元，用于获取目标船舶上试验位置图像数据及其对应的目标船舶三维模型板块，判定目标船舶三维模型板块规格参数比例是否与目标船舶上试验位置图像数据规格参数比例一致；

其中，视觉检测单元对检测结果为否的目标船舶三维模型板块发送至反馈模块。

更进一步地，所述递增模块运行用户设置的振动提升上限根据目标船舶三维模型板块极限振动负载进行设定，目标船舶三维模型板块极限振动负载通过如下公式进行计算，公式为：

；

式中：

为目标船舶三维模型板块最大负载振动动能；

为目标船舶三维模型板块第k谐固有振型；

为目标船舶三维模型板块剖面惯性矩；

L为目标船舶设计吃水水位高度；

x为当前计算目标船舶三维模型板块及其对应目标船舶总质量占比系数；

E为目标船舶三维模型板块对应目标船舶位置重力势能。

更进一步地，所述控制终端通过介质电性连接有捕捉模块，所述捕捉模块下级通过介质电性连接有载入单元及扫描单元，所述捕捉模块通过介质电性来接有构建模块，所述构建模块通过介质电性与载入单元及扫描单元相连接，所述构建模块下级通过介质电性连接有分解单元、受力分析单元及选择单元，构建模块通过介质电性连接有模拟模块，所述模拟模块内部通过介质电性连接有配置单元，所述模拟模块通过介质电性连接有试验模块，所述试验模块通过介质电性与配置单元相连接，所述试验模块通过介质电性连接有递增模块，所述递增模块下级通过介质电性连接有记载单元及视觉检测单元，所述递增模块通过介质电性连接有反馈模块。

第二方面，船舶复合振动试验构建方法，包括以下步骤：

步骤1：获取目标船舶规格参数及其表面安装设备设施，构建目标船舶的三维模型；

步骤2：将目标船舶三维模型反馈至用户端，用户端对目标船舶三维模型进行板块分割，进一步在分割的目标船舶三维模型板块上进行试验点位的设计；

步骤3：根据目标船舶使用场景设置模拟振动源，分析目标船舶三维模型板块上设计的试验点位位置，参考试验点位位置配置模拟振动源；

步骤4：设计振动源提升上限及振动源递增逻辑数值，应用配置振动源及振动源递增逻辑数值，对目标船舶三维模型板块试验点位所对应的目标船舶上区域进行试验；

步骤5：试验结束后对目标船舶上各目标船舶三维模型板块对应区域进行图像数据的获取，将获取到的图像数据与目标船舶三维模型对应板块进行规格比例比对，判断二者规格比例是否一致，将判断结果为否的目标船舶图像数据对应区域位置向用户端反馈。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明提供一种船舶复合振动试验系统，该系统能够通过对船舶进行三维模型的构建，通过构建的船舶三维模型来进行振动试验位置的分析与选择，较大限度的提升了船舶在进行振动试验时试验位置选取的科学性，从而进一步有效的减少了船舶在进行振动试验过程中所受到的振动，达到降低因振动试验而降低船舶使用寿命的目的。

2、本发明中系统在运行过程中能够同步的对于船舶进行问题位置的捕捉与反馈，使得用户通过该系统能够更加快速的完成船舶的振动试验及了解船舶当前存在的问题。

3、本发明提供一种船舶复合振动试验构建方法，通过该方法中的步骤执行能够进一步的维护系统运行的稳定，同时在其方法的步骤执行过程中还能够提供准确的用于船舶振动试验的振动源递增逻辑，从而确保船舶振动试验能够安全、稳定的实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。

图1为船舶复合振动试验系统的结构示意图；

图2为船舶复合振动试验构建方法的流程示意图；

图中的标号分别代表：1、控制终端；2、捕捉模块；21、载入单元；22、扫描单元；3、构建模块；31、分解单元；32、受力分析单元；33、选择单元；4、模拟模块；41、配置单元；5、试验模块；6、递增模块；61、记载单元；62、视觉检测单元；7、反馈模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的船舶复合振动试验系统，如图1所示，包括：

控制终端1，是系统的主控端，用于发出控制命令：

捕捉模块2，用于捕捉目标船舶的外观型体及内部构造分布；

构建模块3，用于接收捕捉模块2运行所得数据，参考所得数据构建目标船舶三维模型；

模拟模块4，用于模拟目标船舶应用场景存在的振动源；

试验模块5，用于应用模拟模块4中的振动源对目标船舶三维模型各板块上试验位置对应的实体目标船舶进行振动试验；

递增模块6，用于控制试验模块5当前应用振动源逐步提升振动做功；

反馈模块7，用于向控制终端1反馈不合格的目标船舶上对应的目标船舶三维模型板块；

其中，递增模块6运行通过用户设置有振动提升上限，反馈模块7反馈的不合格目标船舶三维模型板块于视觉检测单元62中产出。

在本实施例中，控制终端1控制捕捉模块2运行捕捉目标船舶的外观型体及内部构造分布，再由构建模块3接收捕捉模块2运行所得数据，参考所得数据构建目标船舶三维模型，进一步的模拟模块4模拟目标船舶应用场景存在的振动源，随即试验模块5启动应用模拟模块4中的振动源对目标船舶三维模型各板块上试验位置对应的实体目标船舶进行振动试验，递增模块6后置运行控制试验模块5当前应用振动源逐步提升振动做功，最后反馈模块7向控制终端1反馈不合格的目标船舶上对应的目标船舶三维模型板块，用户在控制终端1上读取。

实施例2

在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图1所示对实施例1中船舶复合振动试验系统做进一步具体说明：

如图1所示，捕捉模块2下级设置有子模块，包括：

载入单元21，用于载入系统目标船舶构造电子图纸；

扫描单元22，用于扫描目标船舶外观型体的设备安装及分布；

其中，扫描单元22运行对目标船舶的扫描方位为目标船舶的六个正方位。

通过捕捉模块2中子模块的设置，提供以构建模块3构建船舶三维模型的数据支持，确保构建的船舶三维模型能够完整的生成。

如图1所示，构建模块3下级设置有子模块，包括：

分解单元31，用于分解构建模块3构建的目标船舶三维模型，将目标船舶三维模型转换为若干个板块；

受力分析单元32，用于分析分解单元31中各目标船舶三维模型板块的受力能力需求标准；

选择单元33，用于随机选择目标船舶三维模型板块上的一处位置作为试验位置。

如此设置能够准确的分析出船舶桑各位置的理论受力能力需求标准，且以此进一步的选择出最佳的振动试验位置。

如图1所示，分解单元31运行时将目标船舶三维模型发送至控制终端1，用户在控制终端1上操作对目标船舶三维模型进行手动分割；

其中，在对目标船舶三维模型进行分割时应用目标船舶三维模型可读应用程序进行分割操作。

如图1所示，受力分析单元32在分析目标船舶三维模型板块受力能力需求标准时，同步获取目标船舶三维模型板块上理论受力能力最差的三处位置，选择单元33选择试验位置目标从受力分析单元32中获取的三处理论受力能力最差的位置中进行随机选择。

通过上述设置，可以使得船舶在进行振动试验时，所得数据更能够体现船舶的实际性能。

如图1所示，模拟模块4内部设置有子模块，包括：

配置单元41，用于分析目标船舶三维模型各板块的安装位置，参考目标船舶三维模型板块安装位置配置模拟模块4模拟的振动源；

其中，模拟模块4模拟的振动源包括：螺旋桨激振力、目标船舶主机激振力、目标船舶安装设备激振力、目标船舶应用场景波浪水锤激振力、水下非人为爆炸爆破冲击波、抛锚引发激振力。

实施例3

在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图1所示对实施例1中船舶复合振动试验系统做进一步具体说明：

如图1所示，递增模块6下级设置有子模块，包括：

记载单元61，用于记载递增模块6对振动源逐步提升振动做功时所传导的振动力；

视觉检测单元62，用于获取目标船舶上试验位置图像数据及其对应的目标船舶三维模型板块，判定目标船舶三维模型板块规格参数比例是否与目标船舶上试验位置图像数据规格参数比例一致；

其中，视觉检测单元62对检测结果为否的目标船舶三维模型板块发送至反馈模块7。

如图1所示，递增模块6运行用户设置的振动提升上限根据目标船舶三维模型板块极限振动负载进行设定，目标船舶三维模型板块极限振动负载通过如下公式进行计算，公式为：

；

式中：

为目标船舶三维模型板块最大负载振动动能；

为目标船舶三维模型板块第k谐固有振型；

为目标船舶三维模型板块剖面惯性矩；

L为目标船舶设计吃水水位高度；

x为当前计算目标船舶三维模型板块及其对应目标船舶总质量占比系数；

E为目标船舶三维模型板块对应目标船舶位置重力势能。

如图1所示，控制终端1通过介质电性连接有捕捉模块2，捕捉模块2下级通过介质电性连接有载入单元21及扫描单元22，捕捉模块2通过介质电性来接有构建模块3，构建模块3通过介质电性与载入单元21及扫描单元22相连接，构建模块3下级通过介质电性连接有分解单元31、受力分析单元32及选择单元33，构建模块3通过介质电性连接有模拟模块4，模拟模块4内部通过介质电性连接有配置单元41，模拟模块4通过介质电性连接有试验模块5，试验模块5通过介质电性与配置单元41相连接，试验模块5通过介质电性连接有递增模块6，递增模块6下级通过介质电性连接有记载单元61及视觉检测单元62，递增模块6通过介质电性连接有反馈模块7。

实施例4

在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图2所示对实施例1中船舶复合振动试验系统做进一步具体说明：

船舶复合振动试验构建方法，包括以下步骤：

步骤1：获取目标船舶规格参数及其表面安装设备设施，构建目标船舶的三维模型；

步骤2：将目标船舶三维模型反馈至用户端，用户端对目标船舶三维模型进行板块分割，进一步在分割的目标船舶三维模型板块上进行试验点位的设计；

步骤3：根据目标船舶使用场景设置模拟振动源，分析目标船舶三维模型板块上设计的试验点位位置，参考试验点位位置配置模拟振动源；

步骤4：设计振动源提升上限及振动源递增逻辑数值，应用配置振动源及振动源递增逻辑数值，对目标船舶三维模型板块试验点位所对应的目标船舶上区域进行试验；

步骤5：试验结束后对目标船舶上各目标船舶三维模型板块对应区域进行图像数据的获取，将获取到的图像数据与目标船舶三维模型对应板块进行规格比例比对，判断二者规格比例是否一致，将判断结果为否的目标船舶图像数据对应区域位置向用户端反馈。

综上所述，通过上述实施例中系统能够通过对船舶进行三维模型的构建，通过构建的船舶三维模型来进行振动试验位置的分析与选择，较大限度的提升了船舶在进行振动试验时试验位置选取的科学性，从而进一步有效的减少了船舶在进行振动试验过程中所受到的振动，达到降低因振动试验而降低船舶使用寿命的目的；此外系统在运行过程中能够同步的对于船舶进行问题位置的捕捉与反馈，使得用户通过该系统能够更加快速的完成船舶的振动试验及了解船舶当前存在的问题；同时提供一种船舶复合振动试验构建方法，通过该方法中的步骤执行能够进一步的维护系统运行的稳定，同时在其方法的步骤执行过程中还能够提供准确的用于船舶振动试验的振动源递增逻辑，从而确保船舶振动试验能够安全、稳定的实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.船舶复合振动试验系统，其特征在于，包括：

控制终端（1），是系统的主控端，用于发出控制命令：

捕捉模块（2），用于捕捉目标船舶的外观型体及内部构造分布；

构建模块（3），用于接收捕捉模块（2）运行所得数据，参考所得数据构建目标船舶三维模型；

模拟模块（4），用于模拟目标船舶应用场景存在的振动源；

试验模块（5），用于应用模拟模块（4）中的振动源对目标船舶三维模型各板块上试验位置对应的实体目标船舶进行振动试验；

递增模块（6），用于控制试验模块（5）当前应用振动源逐步提升振动做功；

反馈模块（7），用于向控制终端（1）反馈不合格的目标船舶上对应的目标船舶三维模型板块；

其中，所述递增模块（6）运行通过用户设置有振动提升上限，所述反馈模块（7）反馈的不合格目标船舶三维模型板块于视觉检测单元（62）中产出。

2.根据权利要求1所述的船舶复合振动试验系统，其特征在于，所述捕捉模块（2）下级设置有子模块，包括：

载入单元（21），用于载入系统目标船舶构造电子图纸；

扫描单元（22），用于扫描目标船舶外观型体的设备安装及分布；

其中，所述扫描单元（22）运行对目标船舶的扫描方位为目标船舶的六个正方位。

3.根据权利要求1所述的船舶复合振动试验系统，其特征在于，所述构建模块（3）下级设置有子模块，包括：

分解单元（31），用于分解构建模块（3）构建的目标船舶三维模型，将目标船舶三维模型转换为若干个板块；

受力分析单元（32），用于分析分解单元（31）中各目标船舶三维模型板块的受力能力需求标准；

选择单元（33），用于随机选择目标船舶三维模型板块上的一处位置作为试验位置。

4.根据权利要求3所述的船舶复合振动试验系统，其特征在于，所述分解单元（31）运行时将目标船舶三维模型发送至控制终端（1），用户在控制终端（1）上操作对目标船舶三维模型进行手动分割；

其中，在对目标船舶三维模型进行分割时应用目标船舶三维模型可读应用程序进行分割操作。

5.根据权利要求3所述的船舶复合振动试验系统，其特征在于，所述受力分析单元（32）在分析目标船舶三维模型板块受力能力需求标准时，同步获取目标船舶三维模型板块上理论受力能力最差的三处位置，所述选择单元（33）选择试验位置目标从受力分析单元（32）中获取的三处理论受力能力最差的位置中进行随机选择。

6.根据权利要求1所述的船舶复合振动试验系统，其特征在于，所述模拟模块（4）内部设置有子模块，包括：

配置单元（41），用于分析目标船舶三维模型各板块的安装位置，参考目标船舶三维模型板块安装位置配置模拟模块（4）模拟的振动源；

其中，模拟模块（4）模拟的振动源包括：螺旋桨激振力、目标船舶主机激振力、目标船舶安装设备激振力、目标船舶应用场景波浪水锤激振力、水下非人为爆炸爆破冲击波、抛锚引发激振力。

7.根据权利要求1所述的船舶复合振动试验系统，其特征在于，所述递增模块（6）下级设置有子模块，包括：

记载单元（61），用于记载递增模块（6）对振动源逐步提升振动做功时所传导的振动力；

视觉检测单元（62），用于获取目标船舶上试验位置图像数据及其对应的目标船舶三维模型板块，判定目标船舶三维模型板块规格参数比例是否与目标船舶上试验位置图像数据规格参数比例一致；

其中，视觉检测单元（62）对检测结果为否的目标船舶三维模型板块发送至反馈模块（7）。

8.根据权利要求1所述的船舶复合振动试验系统，其特征在于，所述递增模块（6）运行用户设置的振动提升上限根据目标船舶三维模型板块极限振动负载进行设定，目标船舶三维模型板块极限振动负载通过如下公式进行计算，公式为：

；

式中：

为目标船舶三维模型板块最大负载振动动能；

为目标船舶三维模型板块第k谐固有振型；

为目标船舶三维模型板块剖面惯性矩；

L为目标船舶设计吃水水位高度；

x为当前计算目标船舶三维模型板块及其对应目标船舶总质量占比系数；

E为目标船舶三维模型板块对应目标船舶位置重力势能。

9.根据权利要求1所述的船舶复合振动试验系统，其特征在于，所述控制终端（1）通过介质电性连接有捕捉模块（2），所述捕捉模块（2）下级通过介质电性连接有载入单元（21）及扫描单元（22），所述捕捉模块（2）通过介质电性来接有构建模块（3），所述构建模块（3）通过介质电性与载入单元（21）及扫描单元（22）相连接，所述构建模块（3）下级通过介质电性连接有分解单元（31）、受力分析单元（32）及选择单元（33），构建模块（3）通过介质电性连接有模拟模块（4），所述模拟模块（4）内部通过介质电性连接有配置单元（41），所述模拟模块（4）通过介质电性连接有试验模块（5），所述试验模块（5）通过介质电性与配置单元（41）相连接，所述试验模块（5）通过介质电性连接有递增模块（6），所述递增模块（6）下级通过介质电性连接有记载单元（61）及视觉检测单元（62），所述递增模块（6）通过介质电性连接有反馈模块（7）。

10.船舶复合振动试验构建方法，所述方法是对如权利要求1-9中任意一项所述船舶复合振动试验系统的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取目标船舶规格参数及其表面安装设备设施，构建目标船舶的三维模型；

步骤2：将目标船舶三维模型反馈至用户端，用户端对目标船舶三维模型进行板块分割，进一步在分割的目标船舶三维模型板块上进行试验点位的设计；

步骤3：根据目标船舶使用场景设置模拟振动源，分析目标船舶三维模型板块上设计的试验点位位置，参考试验点位位置配置模拟振动源；

步骤4：设计振动源提升上限及振动源递增逻辑数值，应用配置振动源及振动源递增逻辑数值，对目标船舶三维模型板块试验点位所对应的目标船舶上区域进行试验；

步骤5：试验结束后对目标船舶上各目标船舶三维模型板块对应区域进行图像数据的获取，将获取到的图像数据与目标船舶三维模型对应板块进行规格比例比对，判断二者规格比例是否一致，将判断结果为否的目标船舶图像数据对应区域位置向用户端反馈。

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