RU2715081C2 - Method of alignment of ship shaft line and optical strain gauge therefor - Google Patents

Method of alignment of ship shaft line and optical strain gauge therefor Download PDF

Info

Publication number
RU2715081C2
RU2715081C2 RU2017132921A RU2017132921A RU2715081C2 RU 2715081 C2 RU2715081 C2 RU 2715081C2 RU 2017132921 A RU2017132921 A RU 2017132921A RU 2017132921 A RU2017132921 A RU 2017132921A RU 2715081 C2 RU2715081 C2 RU 2715081C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
prism
shaft
line
strain gauge
shaft line
Prior art date
Application number
RU2017132921A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017132921A3 (en
RU2017132921A (en
Inventor
Лев Петрович Гаврилюк
Константин Николаевич Морозов
Original Assignee
Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС") filed Critical Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС")
Priority to RU2017132921A priority Critical patent/RU2715081C2/en
Publication of RU2017132921A publication Critical patent/RU2017132921A/en
Publication of RU2017132921A3 publication Critical patent/RU2017132921A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2715081C2 publication Critical patent/RU2715081C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32Other parts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques

Abstract

FIELD: vessels and other watercrafts.
SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, particularly, to installation of ship shaft lines. Disclosed is a method of aligning ship shaft line, in which prior to centring meters are installed, turn the shaft line at angle of 180° and twice (before and after turning) to measure inclinations of shaft sections, after which supports are moved according to readings of meters. Measuring devices used are an optical strain gauge with reflectors, which are installed in the specified sections of the shaft line, by means of which the angles of rotation of the sections and the actual elastic line of the shafting line are determined after deformations of the hull of the ship, and displacement of supports is carried out by value of difference between actual elastic line of shaft line and its elastic optimization along axes of main thrust bearing and deadwood shaft line. Disclosed optical strain gauge comprises a prism, an illuminator, a measuring unit and two reflectors connected to reference points on the surface of the tested shaft. At that the strain gauge is equipped with collimating lenses, two of which are installed between the prism and the reflectors, and the third one - between the prism and the measuring unit. Illuminator is installed along the axis of the triangular prism with reflecting facets, which makes it possible to divide the beam coming from the illuminator into two parts perpendicular to the axis of the prism. Reflectors are installed with possibility of beam reflection through prism on measuring unit, and measuring unit is installed in plane perpendicular to axis of prism, and is made in the form of position-sensitive matrix.
EFFECT: optimization of alignment of shaft line due to increased accuracy of determining actual elastic line of shaft line, as well as expansion of functional capabilities of strain gauge.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к монтажу судовых валопроводов.The invention relates to shipbuilding, in particular to the installation of ship shaft lines.

Традиционно по ОСТ5Р.4368-2013 [1] после центровки и сборки валопровода на стапеле под действием сил, возникающих при перемещении его опор в результате деформаций корпусных конструкций, на плаву производится перецентровка валопровода.Traditionally, according to OST5R.4368-2013 [1], after alignment and assembly of the shaft line on the slipway under the action of forces arising from the movement of its supports as a result of deformations of the hull structures, the shaft line is re-centered afloat.

В работе [2] предлагается метод перецентровки валопроводов и главных механизмов на плаву с использованием тензометрирования валов, позволяющим учитывать изменение напряжений валопровода при изменении упругой линии судна.In [2], a method is proposed for re-centering shaft shafts and main mechanisms afloat using shaft strain gauging, which allows one to take into account the change in shaft line stresses when the ship's elastic line changes.

Сущность метода заключается в том, что на поверхности валов в различных сечениях по их длине устанавливают по четыре тензодатчика, включенных в мостовую схему. При вращении изогнутого вала меняется нагрузка на вал от реакций опор (подшипников) и, соответственно, изменяются напряжения валопровода. Изменяя положение опор, можно добиться отсутствия изменений напряжения (стабильности нагрузок на вал от реакций опор) или, практически, добиться заданного уровня изменения напряжений.The essence of the method is that on the surface of the shafts in different sections along their length, four load cells are installed, included in the bridge circuit. When the curved shaft rotates, the load on the shaft changes from the reactions of the bearings (bearings) and, accordingly, the voltage of the shaft line changes. By changing the position of the supports, it is possible to achieve the absence of voltage changes (stability of the shaft loads from the reactions of the supports) or, in practice, to achieve a given level of voltage change.

Указанную регулировку положения опор выполняют на плаву при некоторой загрузке корпуса судна. При изменении загрузки судна изменится форма его упругой линии, изменится взаимное положение опор валопровода и нарушится достигнутая центровка.The specified adjustment of the position of the supports is carried out afloat with some loading of the hull. When the vessel load changes, the shape of its elastic line will change, the mutual position of the shaft support will change, and the achieved alignment will be violated.

Точность известного существующего метода существенно зависит от чувствительности тензометров, базы между ними, длины валопровода, жесткости корпуса судна и характера кривой упругой линии валопровода.The accuracy of the known existing method substantially depends on the sensitivity of the strain gauges, the base between them, the length of the shaft line, the rigidity of the hull and the nature of the curve of the elastic line of the shaft line.

Для оптимизации центрирования валопровода необходимо знать фактическую упругую линию как на момент центрирования, так и ее возможные изменения при изменении загрузки судна.To optimize the alignment of the shaft line, it is necessary to know the actual elastic line at the time of centering, as well as its possible changes when the vessel load changes.

Метод, указанный в [2], не позволяет определить фактическую кривую упругой линии валопровода и обеспечить оптимальность ее формы при различных загрузках судна.The method specified in [2], does not allow to determine the actual curve of the elastic line of the shaft line and to ensure the optimality of its shape for different ship loads.

Указанный в прототипе способа тензодатчик является основным компонентом тензометра и предназначен для измерения деформаций. Деформации валопровода обычно производятся с помощью тензометров [3], позволяющих оценить величину изменений напряжений валов при вращении в районе опор и, при необходимости, за счет дополнительного перемещения опор обеспечить допустимый уровень напряжений в валах.Specified in the prototype of the method, the strain gauge is the main component of the strain gauge and is designed to measure strains. Shafting deformations are usually carried out using strain gauges [3], which make it possible to estimate the magnitude of changes in shaft stresses during rotation in the vicinity of the supports and, if necessary, to provide an acceptable level of stresses in the shafts due to the additional movement of the supports.

В простейшем случае тензометр [3] представляет собой упругую конструкцию с закрепленным на ней тензорезистором, например, из проволоки, изогнутой в виде спирали (решетки), оклеенной с обеих сторон пластинками изоляции из пленки лака или бумаги. Для подключения к электрической цепи устройство снабжено двумя медными выводными проводниками. Они привариваются или припаиваются к концам проволочной спирали и подключаются мостовой электрической схеме. Тензорезистор крепится на контролируемом валу в заданном сечении с помощью клея.In the simplest case, the strain gauge [3] is an elastic structure with a strain gauge mounted on it, for example, of a wire curved in the form of a spiral (grating), glued on both sides with insulation plates made of varnish or paper film. To connect to an electrical circuit, the device is equipped with two copper lead wires. They are welded or soldered to the ends of the wire spiral and connected by a bridge electrical circuit. The strain gauge is mounted on a controlled shaft in a predetermined section with glue.

Напряжения при изгибе, измеряемые тензометрами, определяется по формуле:Bending stresses, measured by tensometers, are determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Δn - приращение показаний тензометра;where Δn is the increment of the tensometer readings;

K - цена деления тензометра;K is the division value of the strain gauge;

lб - база тензометра.l b - the base of the strain gauge.

Недостатком проволочного тензометра является невозможность измерения углов поворота сечений валопровода и сравнительно низкая точность измерений.The disadvantage of a wire tensometer is the inability to measure the angle of rotation of the cross sections of the shaft line and the relatively low accuracy of the measurements.

Известен оптический тензометр Мартенса [4], принятый в качестве прототипа заявляемого изобретения, включающий планку с неподвижным ножом на одном ее конце и поворачиваемую металлическую призму с зеркальцем на другом конце. Нож и призма установлены на известной базе (известном расстоянии) друг от друга. Планка прижимается струбцинкой к испытуемому образцу. На зеркальце падает свет от осветителя. При деформации образца (например, вала) призма с зеркальцем поворачивается на угол пропорциональный деформации. При этом смещается световой зайчик от зеркальца, отражающийся на удаленной шкале, по которой с помощью зрительной трубы снимается отсчет.Known Martens optical tensometer [4], adopted as a prototype of the claimed invention, comprising a bar with a fixed knife at one end and a rotatable metal prism with a mirror at the other end. The knife and prism are mounted on a known base (known distance) from each other. The bar is pressed with a clamp to the test sample. Light from the illuminator is incident on the mirror. When a sample (for example, a shaft) is deformed, a prism with a mirror is rotated by an angle proportional to the deformation. At the same time, the light bunny shifts from the mirror, reflected on a remote scale, according to which a count is taken using the telescope.

Несмотря на то, что поворотная призма с зеркалом позволяет обеспечить точность измерений деформаций до 2 мкм при габаритах тензометра до 1000 мм, по существу указанный тензометр измеряет только деформации от растяжения и сжатия на поверхности вала. Однако с помощью тензометра Мартенса нельзя измерить углы поворота сечений валопровода при его изгибе, а кроме того при измерении напряжений в судовых валах выявляется также их недостаточная точность при приемлемых в практических работах габаритах.Despite the fact that the rotary prism with a mirror makes it possible to ensure the accuracy of measurements of strains up to 2 μm with dimensions of the strain gauge up to 1000 mm, essentially the specified strain gauge measures only strains from tension and compression on the shaft surface. However, using the Martens tensometer, it is impossible to measure the rotation angles of the cross sections of the shaft line when it is bent, and in addition, when measuring the stresses in the ship’s shafts, their insufficient accuracy is also revealed at the dimensions acceptable in practical work.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи разработки способа центровки валопровода, отвечающего повышенным требованиям нормативных документов, с использованием современного оптического тензометра. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в оптимизации центровки валопровода за счет повышения точности определения фактической упругой линии валопровода, а также расширение функциональных возможностей тензометра.The present invention is directed to solving the problem of developing a method for aligning a shaft shaft that meets the increased requirements of regulatory documents using a modern optical strain gauge. The technical result achieved by the implementation of the invention is to optimize the alignment of the shaft line by increasing the accuracy of determining the actual elastic line of the shaft line, as well as expanding the functionality of the strain gauge.

Для решения поставленной задачи предлагается способ центровки судового валопровода, при котором перед началом центровки устанавливают в заданных сечениях валопровода отражатели, поворачивают валопровод на угол 180° и измеряют наклоны ряда сечений валопровода при его повороте на всей длине от фланца главного упорного подшипника до фланца, выходящего из дейдвудной трубы, относительно базового сечения, расположенного, например, в плоскости фланца главного упорного подшипника. На основании результатов измерений наклонов сечений определяют форму фактической упругой линии валопровода. Далее оптимизируют форму упругой линии и перемещают опоры валопровода на величину разницы оптимизированной и фактической упругой линии. При этом в качестве измерителей используют оптический тензометр, с помощью которого определяют углы поворота сечений и фактическую упругую линию валопровода после деформаций корпуса корабля.To solve this problem, a method for centering a ship shaft line is proposed, in which, before starting centering, reflectors are installed in predetermined sections of the shaft line, rotate the shaft line through an angle of 180 °, and the slopes of a number of sections of the shaft line are measured when it is rotated along the entire length from the main thrust bearing flange to the flange emerging from stern tube relative to the base section, located, for example, in the plane of the flange of the main thrust bearing. Based on the measurement results of the slopes of the cross sections, the shape of the actual elastic line of the shaft line is determined. Next, they optimize the shape of the elastic line and move the shaft support by the amount of the difference between the optimized and the actual elastic line. At the same time, an optical tensometer is used as measuring instruments, with the help of which the angles of rotation of the sections and the actual elastic line of the shaft line after deformations of the ship’s hull are determined.

Оптимизация формы упругой линии может быть осуществлена по данным измерений, например, графически с помощью гибкой линейки, концы которой фиксируются относительно изображений осей главного упорного подшипника и дейдвуда валопровода, либо расчетным методом по минимуму напряжений в валопроводе (при изгибе его с углами наклона касательных к упругой линии на главном упорном подшипнике и дейдвуде равными фактическим их значениям относительно оси валопровода). При изменении положения опор после спуска в результате деформаций корпуса по указанным схемам и действиям определяется фактическая упругая линия валопровода и осуществляется его подцентровка до состояния оптимальной упругой линии.The shape of the elastic line can be optimized according to the measurement data, for example, graphically using a flexible ruler whose ends are fixed relative to the images of the axes of the main thrust bearing and shaft shaft deadwood, or by the calculation method to minimize stresses in the shaft line (when bending it with the angles of inclination of the tangents to the elastic lines on the main thrust bearing and deadwood equal to their actual values relative to the axis of the shaft shaft). When changing the position of the supports after descent as a result of deformations of the housing according to the indicated schemes and actions, the actual elastic line of the shaft line is determined and it is centered to the state of the optimal elastic line.

Также для решения указанной задачи предлагается оптический тензометр, содержащий призму, осветитель, измеритель, выполненный на известной базе, и два отражателя, например, зеркала, связанные с реперными точками на поверхности испытуемого вала. Кроме того тензометр снабжен коллимирующими линзами, две из которых установлены между призмой и отражателями, а третья - между призмой и измерителем, осветитель установлен по оси треугольной призмы с отражающими гранями, обеспечивающей возможность деления луча, приходящего от осветителя, на две части, перпендикулярные оси призмы, отражатели установлены с возможностью отражения луча через призму на измерители, а измеритель установлен в плоскости, перпендикулярной оси призмы, и выполнен в виде позиционно-чувствительной матрицы или интерферометра.Also, to solve this problem, an optical strain gauge is proposed containing a prism, a illuminator, a meter made on a known basis, and two reflectors, for example, mirrors associated with reference points on the surface of the test shaft. In addition, the strain gauge is equipped with collimating lenses, two of which are installed between the prism and the reflectors, and the third is between the prism and the meter, the illuminator is installed along the axis of the triangular prism with reflective faces, which makes it possible to divide the beam coming from the illuminator into two parts perpendicular to the axis of the prism , the reflectors are installed with the possibility of reflecting the beam through the prism on the meters, and the meter is installed in a plane perpendicular to the axis of the prism, and is made in the form of a position-sensitive matrix or inter erometra.

В частном случае решения заявляемого тензометра один его отражатель выполнен в виде уголкового отражателя, между которым и призмой установлен разделительный кубик с полупрозрачной зеркальной гранью, обеспечивающий возможность деления луча, приходящего от призмы, на две части, а также снабжен вторым измерителем, выполненным в виде интерферометра, и зеркалом, установленные на одной оси с разных (двух) сторон от кубика в плоскости, перпендикулярной оси призмы уголкового отражателя.In the particular case of the solution of the inventive tensometer, one of its reflectors is made in the form of an angular reflector, between which a prism has a separation cube with a translucent mirror face, which makes it possible to divide the beam coming from the prism into two parts, and is also equipped with a second meter made in the form of an interferometer , and a mirror mounted on the same axis from different (two) sides of the cube in a plane perpendicular to the axis of the prism of the corner reflector.

В другом частном случае элементы измерительного блока тензометра размещены в корпусе, снабженном узлом крепления к испытуемому валу.In another particular case, the elements of the measuring unit of the strain gauge are placed in a housing equipped with a mounting unit to the test shaft.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings:

на фиг. 1 показана схема определения наклонов сечений валопровода и его центровки;in FIG. 1 shows a diagram for determining the slopes of cross sections of a shaft line and its alignment;

На фиг. 2 - схема оптического тензометра для определения углов поворота заданных сечений вала относительно его базового сечения;In FIG. 2 is a diagram of an optical tensometer for determining rotation angles of predetermined shaft sections relative to its base section;

На фиг. 3 - схема определения поворотов сечений;In FIG. 3 is a diagram for determining rotations of sections;

На фиг. 4 - схема оптического тензометра как для определения углов поворота заданных сечений вала относительно его базового сечения, так и напряжений вала. Правая часть измерительной схемы идентична рисунку 1 и служит для измерения только поворотов сечений вала, левая часть служит для измерения поворотов и напряжений вала.In FIG. 4 is a diagram of an optical tensometer for determining rotation angles of predetermined shaft sections relative to its base section, as well as shaft stresses. The right part of the measuring circuit is identical to Figure 1 and is used to measure only rotations of the shaft sections, the left part is used to measure rotations and stresses of the shaft.

На схеме фиг. 1 показаны: 1 - центруемый валопровод; 2 - опоры; 3 - фактическая линия валопровода; 4 - оптимальная кривая упругой линии валопровода; 5 - базовая плоскость (плоскость фланца главного упорного подшипника (ГУП); 6 - ось ГУП; 7 - плоскость фланца дейдвудного вала; 8 - ось дейдвудного вала; 9 - зеркала измерителя деформаций (отражатели), установленного в контролируемой плоскости сечения валопровода; 10 - измеритель угловых деформаций, установленный в заданном сечении валопровода; 11 - луч измерителя деформаций; 12 - луч, отраженный от зеркала 9; X - длина; Y - прогиб оси валопровода, xi - расстояние от ГУП до контролируемого сечения.In the diagram of FIG. 1 shows: 1 - centered shaft line; 2 - supports; 3 - the actual line of the shaft line; 4 - the optimal curve of the elastic line of the shaft line; 5 - the base plane (the plane of the flange of the main thrust bearing (GUP); 6 - the axis of the GUP; 7 - the plane of the flange of the stern shaft; 8 - the axis of the stern shaft; 9 - mirrors of the strain gauge (reflectors) installed in the controlled plane of the cross section of the shafting; 10 - angle strain gauge installed in a given section of the shaft line; 11 - beam of the strain gauge; 12 - beam reflected from the mirror 9; X - length; Y - deflection of the shaft axis, x i - distance from the unitary unit to the controlled section.

Из фиг. 1 видно, что в ряде сечений валопровода 1, расположенного на опорах 2, устанавливают измерители поворотов 10 сечений (оптические тензометры) и их отражатели 9, например, зеркала, в том числе устанавливается зеркало на фланце главного упорного подшипника 5. Лучи 11 измерителей 10 направляются на зеркала 9. Отраженные лучи 12, несущие информацию об углах поворота зеркал 9 (и, следовательно, о повороте сечений изогнутого валопровода), поступают на измерители 10.From FIG. 1 it can be seen that in a number of cross sections of the shaft line 1 located on the supports 2, rotary meters of 10 sections (optical strain gauges) and their reflectors 9, for example, mirrors, are installed, including a mirror mounted on the flange of the main thrust bearing 5. The beams 11 of the 10 gauges 10 are guided on the mirrors 9. The reflected rays 12, carrying information about the angles of rotation of the mirrors 9 (and, therefore, on the rotation of the cross-sections of a curved shaft), are fed to the meters 10.

Тензометр, показанный на фиг. 2, содержит: 1 - валопровод; 21 - матрица позиционно-чувствительного элемента (измеритель изгиба). 9 - два отражателя (зеркала), устанавливаемые в контролируемых сечения вала; 10 - измеритель угловых деформаций, 13 - корпус измерителя 10, устанавливаемый в базовом сечении вала; 14 - две шарнирные планки известной длины (базы), позиционирующие зеркала 9 относительно измерительного блока (после позиционирования и измерений удаляются, либо исполняются с возможностью свободного перемещения зеркал относительно измерителя); 15 - пояс крепления измерительного блока на валу; 16 - пояс крепления зеркала на валу; 17 - стеклянная призма измерительного блока; 18 - коллимирующая линза; 19 - коллимирующая линза; 20 - осветитель (светодиод).The strain gauge shown in FIG. 2, contains: 1 - shaft shaft; 21 - matrix position-sensitive element (bending meter). 9 - two reflectors (mirrors) installed in a controlled section of the shaft; 10 - meter of angular deformations, 13 - meter body 10, installed in the base section of the shaft; 14 - two hinge bars of known length (base), positioning mirrors 9 relative to the measuring unit (after positioning and measurements are deleted, or executed with the possibility of free movement of the mirrors relative to the meter); 15 - belt mounting the measuring unit on the shaft; 16 - belt mounting mirrors on the shaft; 17 - glass prism of the measuring unit; 18 - collimating lens; 19 - collimating lens; 20 - illuminator (LED).

Лазерный луч от светодиода 20 попадает на призму 17 и делится ею на две части, перпендикулярные оси светодиода и призмы. Далее эти два луча коллимируются линзами 18 и поступают на зеркала 9. После отражения от зеркал 9 лучи возвращаются в измерительный блок и после отражения от призмы 17, проходя коллимирующую линзу 19, попадают на матрицу 21 позиционно-чувствительного элемента, вырабатывающую измерительный сигнал. При повороте зеркал 9 отраженные лучи меняют свое положение на матрице 21 и дают сигнал, пропорциональный повороту зеркал и, следовательно, после тарировки, измеряют угол поворота контролируемых сечений вала относительно базового сечения.The laser beam from the LED 20 enters the prism 17 and is divided into two parts, perpendicular to the axis of the LED and the prism. Further, these two rays are collimated by the lenses 18 and fed to the mirrors 9. After reflection from the mirrors 9, the rays are returned to the measuring unit and, after reflection from the prism 17, passing through the collimating lens 19, they enter the matrix 21 of the position-sensitive element generating the measuring signal. When you rotate the mirrors 9, the reflected rays change their position on the matrix 21 and give a signal proportional to the rotation of the mirrors and, therefore, after calibration, measure the angle of rotation of the controlled sections of the shaft relative to the base section.

На фиг. 3 представлена схема определения поворотов сечений относительно сечения ГУП после поворота валопровода на 180°. Здесь 9 - отражатель (зеркало); 10 - измеритель угловых деформаций; βi1 - углы в сечениях i - при положении системы измеритель-зеркало сверху вала, βi2 - углы в сечениях i - при положении системы измеритель-зеркало после поворота вала на 180°.In FIG. 3 is a diagram for determining rotations of cross sections relative to a GUP cross section after a 180 ° rotation of a shaft line. Here 9 is a reflector (mirror); 10 - a meter of angular deformations; βi1 - angles in sections i - at the position of the measuring-mirror system on top of the shaft, βi2 - angles in sections i - at the position of the measuring-mirror system after turning the shaft through 180 °.

Поворот сечения I:Section I rotation:

Figure 00000002
Figure 00000002

Поворот сечения II:Section II rotation:

Figure 00000003
Figure 00000003

Поворот сечения III:Section III rotation:

Figure 00000004
Figure 00000004

Поворот сечения i:Section i rotation:

Figure 00000005
Figure 00000005

Получив значения углов наклона сечений относительно ГУП можно получить уравнение, коэффициенты которого определяются аппроксимированием по методу наименьших квадратов уравнением параболы третьей степениHaving obtained the values of the slope angles of the cross sections relative to the PMU, one can obtain an equation whose coefficients are determined by the least squares approximation by the parabola equation of the third degree

β=ƒ+ах+bx2+сх3,β = ƒ + a x + bx 2 + cx 3 ,

где β - наклон касательной в данном сечении относительно ЦКП, рад.;where β is the slope of the tangent in this section relative to the CCP, rad .;

х - расстояние между ГУП и сечением, в котором расположено данное зеркало, м;x is the distance between the PMU and the cross section in which this mirror is located, m;

ƒ - свободный член, характеризующий наклон ГУП относительно оси X, рад;ƒ - free term characterizing the slope of the PMU relative to the X axis, rad;

ƒ, а, b, с - коэффициенты, рассчитываемые на ПЭВМ на основе результатов измерений наклонов зеркал относительно измерителей и ГУП.ƒ, а , b, с - coefficients calculated on a PC based on the measurement results of the tilt of the mirrors relative to the meters and PMU.

Коэффициенты ƒ, a, b, с уравнения следует определять из решения следующей системы уравнений:The coefficients ƒ, a , b, c of the equation should be determined from the solution of the following system of equations:

Figure 00000006
Figure 00000006

где n - количество сечений (без сечения ГУП);where n is the number of sections (without section GUP);

β(xi) - результаты измерений наклонов зеркал относительно зеркала ГУП (в направлении, параллельном ДП) в данном сечении, угл.с.β (x i ) - the measurement results of the tilt of the mirrors relative to the PMU mirror (in the direction parallel to the DP) in this section, angular s

В результате интегрирования уравнения наклонов уравнение упругой линии судна примет вид:As a result of integration of the slope equation, the equation of the elastic line of the vessel will take the form:

V(x)=4,848⋅10-3ƒx+2,424⋅10-3 ax2+1,616⋅10-3bx3+1,212⋅10-3cx4,V (x) = 4.848⋅10 -3 ƒx + 2.424⋅10 -3 a x 2 + 1.616⋅10 -3 bx 3 + 1.212⋅10 -3 cx 4 ,

где V(x) - прогиб данного сечения корпуса корабля, мм.where V (x) is the deflection of a given section of the ship's hull, mm.

После определения формы фактической упругой линии валопровода выполняют оптимизацию формы упругой линии, например, графически с помощью гибкой линейки, концы которой фиксируются относительно изображений осей главного упорного подшипника и валопровода, либо расчетным методом по минимуму напряжений в валопроводе по ОСТ5Р.4368-2013.After determining the shape of the actual elastic line of the shaft line, the shape of the elastic line is optimized, for example, graphically using a flexible ruler, the ends of which are fixed relative to the images of the axes of the main thrust bearing and shaft line, or by the calculation method to minimize stresses in the shaft line according to OST5P.4368-2013.

Затем осуществляют подцентровку валопровода, перемещая его опоры на разницу расстояний между фактической и оптимизированной упругими линиями валопровода.Then, the shaft line is centered, moving its supports by the distance difference between the actual and optimized elastic shaft line lines.

При центровке валопровода по напряжениям используют тензометр, показанный на фиг. 4, и обеспечивающий более высокую точность в сравнении существующими тензометрами. Этот же тензометр может быть использован для центровки валопровода по узлам поворота сечений, аналогично тензометру, представленному на фиг. 3.When aligning the shafting with respect to voltage, the strain gauge shown in FIG. 4, and providing higher accuracy in comparison with existing strain gauges. The same strain gauge can be used to center the shaft line along the knots for turning sections, similarly to the strain gauge shown in FIG. 3.

Тензометр, показанный на фиг. 4, включает в себя: 1 - вал; 9 - отражатель (зеркало); 13 - корпус измерителя 10; 14 - шарнирная планка известной длины (база); 15 - пояс крепления измерительного блока на валу; 16 - пояс крепления отражателей на валу; 17 - призма; 18 - коллимирующая линза; 19 - коллимирующая линза; 20 - осветитель (светодиод); 21 - матрица позиционно-чувствительного элемента (измеритель); 22 - зеркало; 23 - уголковый отражатель; 24 - кубик с полупрозрачной зеркальной гранью; 25 - интерферометр.The strain gauge shown in FIG. 4, includes: 1 - shaft; 9 - reflector (mirror); 13 - meter housing 10; 14 - hinge strip of known length (base); 15 - belt mounting the measuring unit on the shaft; 16 - belt mounting reflectors on the shaft; 17 - a prism; 18 - collimating lens; 19 - collimating lens; 20 - illuminator (LED); 21 - a matrix of a position-sensitive element (meter); 22 - a mirror; 23 - corner reflector; 24 - a cube with a translucent mirror face; 25 - interferometer.

Источники информацииSources of information

1. ОСТ5Р.4368-2013. Валопроводы судовых движительных установок. Монтаж. Технические требования, правила приемки и методы контроля1. OST5R. 4368-2013. Shafting of ship propulsion systems. Mounting. Technical requirements, acceptance rules and control methods

2. Vassilopoulos L. Static and Underway Alignment of Main Propulsion Shaft Systems. "Naval Engineers Journal", 19882. Vassilopoulos L. Static and Underway Alignment of Main Propulsion Shaft Systems. "Naval Engineers Journal", 1988

3. Мехеда В.А. Тензометрический метод измерения деформаций изд. СГАУ, Самара, 20113. Meheda V.A. Strain-strain method for measuring strains ed. SSAU, Samara, 2011

4. Шапошников Н.А. Механические испытания металлов, 2 изд., М. - Л., 1954.4. Shaposhnikov N.A. Mechanical testing of metals, 2nd ed., M. - L., 1954.

Claims (4)

1. Способ центровки судового валопровода, при котором перед началом центровки устанавливают измерители, поворачивают валопровод на угол 180° и дважды (до и после поворота) измеряют наклоны сечений валопровода, после чего перемещают опоры по показаниям измерителей, отличающийся тем, что в качестве измерителей используют оптический тензометр с отражателями, которые устанавливают в заданных сечениях валопровода, с помощью которого определяют углы поворота сечений и фактическую упругую линию валопровода после деформаций корпуса корабля, а перемещение опор осуществляют на величину разницы между фактической упругой линией валопровода и ее упругой оптимизацией по осям главного упорного подшипника и дейдвуда валопровода.1. The method of centering the ship’s shaft line, in which meters are installed before centering, the shaft line is rotated through an angle of 180 °, and the slopes of the shaft line are measured twice (before and after the turn), and then the supports are moved according to the readings of the meters, characterized in that they use as meters an optical strain gauge with reflectors that are installed in predetermined sections of the shaft line, with which the angles of rotation of the sections and the actual elastic line of the shaft line after deformations of the ship’s hull are determined, and eremeschenie supports carried by the difference between the actual line resilient shafting and optimization of its elastic main axis of the thrust bearing and the lower unit shafting. 2. Оптический тензометр, содержащий призму, осветитель, измерительный блок и два отражателя, связанные с реперными точками на поверхности испытуемого вала, отличающийся тем, что тензометр снабжен коллимирующими линзами, две из которых установлены между призмой и отражателями, а третья - между призмой и измерительным блоком, осветитель установлен по оси треугольной призмы с отражающими гранями, обеспечивающей возможность деления луча, приходящего от осветителя, на две части, перпендикулярные оси призмы, отражатели установлены с возможностью отражения луча через призму на измерительный блок, а измерительный блок установлен в плоскости, перпендикулярной оси призмы, и выполнен в виде позиционно-чувствительной матрицы.2. An optical strain gauge containing a prism, a illuminator, a measuring unit and two reflectors associated with reference points on the surface of the test shaft, characterized in that the strain gauge is equipped with collimating lenses, two of which are installed between the prism and reflectors, and the third - between the prism and the measuring unit, the illuminator is mounted on the axis of a triangular prism with reflective faces, providing the possibility of dividing the beam coming from the illuminator into two parts perpendicular to the axis of the prism, reflectors are installed with the possibility the reflection of the beam through a prism to the measuring unit, and the measuring unit is installed in a plane perpendicular to the axis of the prism, and is made in the form of a position-sensitive matrix. 3. Оптический тензометр по п. 2, отличающийся тем, что один его отражатель выполнен в виде уголкового отражателя, между которым и призмой установлен разделительный кубик с полупрозрачной зеркальной гранью, обеспечивающий возможность деления луча, приходящего от призмы, на две части, а также снабжен вторым измерительным блоком, выполненным в виде интерферометра, и зеркалом, установленнымми на одной оси с разных (двух) сторон от кубика в плоскости, перпендикулярной оси призмы уголкового отражателя.3. The optical strain gauge according to claim 2, characterized in that one of its reflectors is made in the form of an angular reflector, between which and a prism there is a separation cube with a translucent mirror face, which provides the possibility of dividing the beam coming from the prism into two parts, and is also equipped the second measuring unit, made in the form of an interferometer, and a mirror mounted on the same axis from different (two) sides of the cube in a plane perpendicular to the axis of the prism of the corner reflector. 4. Оптический тензометр по п. 2 или 3, отличающийся тем, что элементы его измерительного блока размещены в корпусе, снабженном узлом крепления к испытуемому валу.4. The optical strain gauge according to claim 2 or 3, characterized in that the elements of its measuring unit are placed in a housing equipped with a mount to the test shaft.
RU2017132921A 2017-09-20 2017-09-20 Method of alignment of ship shaft line and optical strain gauge therefor RU2715081C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132921A RU2715081C2 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Method of alignment of ship shaft line and optical strain gauge therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132921A RU2715081C2 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Method of alignment of ship shaft line and optical strain gauge therefor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017132921A RU2017132921A (en) 2019-03-20
RU2017132921A3 RU2017132921A3 (en) 2019-11-06
RU2715081C2 true RU2715081C2 (en) 2020-02-25

Family

ID=65759343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132921A RU2715081C2 (en) 2017-09-20 2017-09-20 Method of alignment of ship shaft line and optical strain gauge therefor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715081C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1081074A1 (en) * 1982-12-24 1984-03-23 Астраханский технический институт рыбной промышленности и хозяйства Method of centering the ship propeller shaft
SU1468818A1 (en) * 1987-08-24 1989-03-30 Ленинградское высшее инженерное морское училище им.адм.С.О.Макарова Method of aligning marine shaft line
RU125687U1 (en) * 2012-11-07 2013-03-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" DEVICE FOR DETERMINING THE MINIMUM VALUE OF THE GAP BETWEEN THE ELEMENTS OF THE ROTOR AND HOUSING OF THE FLOWING PART OF THE TURBO MACHINE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1081074A1 (en) * 1982-12-24 1984-03-23 Астраханский технический институт рыбной промышленности и хозяйства Method of centering the ship propeller shaft
SU1468818A1 (en) * 1987-08-24 1989-03-30 Ленинградское высшее инженерное морское училище им.адм.С.О.Макарова Method of aligning marine shaft line
RU125687U1 (en) * 2012-11-07 2013-03-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" DEVICE FOR DETERMINING THE MINIMUM VALUE OF THE GAP BETWEEN THE ELEMENTS OF THE ROTOR AND HOUSING OF THE FLOWING PART OF THE TURBO MACHINE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Шапошников Н.А. Механические испытания металлов, 2 изд., М. - Л., 1954. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017132921A3 (en) 2019-11-06
RU2017132921A (en) 2019-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111580072B (en) Surveying instrument and method of calibrating a surveying instrument
US4815855A (en) Interferometric load sensor and strain gage
RU2715081C2 (en) Method of alignment of ship shaft line and optical strain gauge therefor
Qian et al. Precision calibration and systematic error reduction in the long trace profiler
CN108731593B (en) Front and back binocular position and attitude optical measurement structure and method
JP2014228514A (en) Angle calibrator and angle calibration method
Xu et al. Rotatable single wedge plate shearing interference technique for collimation testing
CN110207587B (en) Method for measuring optical vertex of pyramid prism
JP5290038B2 (en) Measuring apparatus and measuring method
CN110082071B (en) Device and method for measuring optical parallel difference of right-angle prism
US9255788B1 (en) Measuring method for linear stage
US4738532A (en) Method of calibrating an optical measuring system
CN109544637A (en) Binocular calibration verifies device
CN110375708B (en) Three-dimensional angle measurement system
WO1982004319A1 (en) Structure deflection measurement method and apparatus
TW200842320A (en) One optoelectronic 6 degree of freedom measurement system based multi-reflection principle
Ehret et al. A new flatness reference measurement system based on deflectometry and difference deflectometry
CN110686620B (en) Measuring device and method for grating integration precision and measuring system for planar grating ruler
SU280880A1 (en) TENTVO- | l '' 'SPECIFICATION' * 'Special Design Bureau for Designers * ^ HHKkj, - y_w.tr ". grinding equipment ^ "" "" iO1EKA.OuCLX tttJtiHH
RU2581440C1 (en) Method of measuring local radius of curvature of elastically deformed reference beam and device therefor
US20240044642A1 (en) Orbital Goniometer Autocollimation Device
RU2180428C2 (en) Applied instrument to measure geometric parameters of cylindrical surface of large-sized parts
Larichev et al. Dynamic angle measurements involving different optical null-indicator types
CN117570878A (en) Optical interference type dip angle measuring device and method based on phase scanning
SU1529038A1 (en) Device for measuring complex surface