一种船体结构监测装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于船舶工程领域，尤其涉及一种船体结构监测装置。


背景技术：

[0002]
船舶在高海况中航行时，船体结构会承受较大的应力，造成形变。而船体结构的形变直接关系着船舶的寿命与航行安全，因此需要进行定时检查。现有的检查手段是将船舶送入船坞，由专业人员使用专门的工具进行检测。耗时长，花费高，增加了船舶的使用成本。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型提供了一种新型的船体结构监测装置，能够船体结构的形变进行实时监测。克服现有手段所存在的耗时长、花费高的问题。
[0004]
本实用新型通过如下方式解决该技术问题：
[0005]
一种船体结构监测装置，包括固定块、位移传感器与测量杆，所述固定块与位移传感器分别固定于船体上,所述测量杆的固定端与所述固定块固定连接，活动端与所述位移传感器配合感应。
[0006]
当船体结构发生形变时，测量杆的活动端会相对位移传感器产生微小的位移，位移传感器感应到测量杆的位移，将位移量数据传输至后续的分析设备进行处理，即可实现对船体结构形变的在线监测。
[0007]
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述位移传感器包括固定于船体上的壳体和设于所述壳体内的lvdt，所述lvdt包括壳筒、设于所述壳筒内的定子绕组、设于所述定子绕组内的活动铁芯以及与所述活动铁芯相连的顶杆，所述活动铁芯能够在所述定子绕组内轴向运动，所述顶杆从所述壳筒的侧端面处伸出，所述测量杆的活动端穿入所述壳体内并与所述顶杆相抵。通过顶杆来感应测量杆活动端的位移。
[0008]
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述顶杆伸出所述壳筒的一端设有顶头，所述顶杆上套设有一端与顶头相抵，另一端与壳筒端面相抵的弹簧，以使所述测量杆的活动端能够与所述顶杆弹性相抵，从而能够对活动端的位移做出实时响应。
[0009]
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述定子绕组包括线圈骨架，绕设于所述线圈骨架上的初级线圈、第一次级线圈与第二次级线圈，所述第一次级线圈与第二次级线圈反向串接，所述活动铁芯穿设于所述线圈骨架中。当活动铁芯移动时，第一次级线圈与第二次级线圈的电压差发生变化，从而能够将位移量转化为电信号，供后续设备进行读取。
[0010]
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述位移传感器还包括设于壳体内的变送器，所述变送器包括与所述初级线圈相连的振荡模块、与第一次级线圈和第二次级线圈的输出端相连的a/d模块，与所述a/d模块输出端相连的单片机以及与所述单片机的输出端相连的d/a模块，所述单片机能够求出所述第一次级线圈与第二次级线圈的电压差。由此实现对lvdt输出信号的收集、处理与输出。
[0011]
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述测量杆的长度为1500mm-2000mm。
[0012]
作为本实用新型的一种优选实施方式，在所述测量杆的中部设置支撑架，所述测量杆穿入所述支撑架中。避免测量杆因自重导致下垂。
[0013]
作为本实用新型的一种优选实施方式，还包括支撑于测量杆与支撑架之间、测量杆与壳体开孔之间的四氟乙烯圈。以起到减小测量杆运动时的摩擦阻力影响。
[0014]
作为本实用新型对的一种优选实施方式，还包括将所述测量杆、固定块与传感器封闭起来的外罩。以起到防护的作用。
[0015]
综合以上，本实用新型的船体结构监测装置，能够船体结构的形变进行实时监测，克服现有技术手段所存在的耗时长、花费高的问题，能够有效降低船舶的使用成本。
附图说明
[0016]
下面结合图片来对本实用新型进行进一步的说明：
[0017]
图1为本船体结构监测装置的侧视图；
[0018]
图2为本船体结构监测装置拆除壳体后的俯视图；
[0019]
图3为本船体结构监测装置的爆炸图；
[0020]
图4为a部分的局部放大图；
[0021]
图5为lvdt和变送器的线路图；
[0022]
图6为变送器的线路框图；
[0023]
图7为固定块的剖视图；
[0024]
图8为壳体的俯视图；
[0025]
图9为正装支撑架的剖视图；
[0026]
图10为反装支撑架的剖视图；
[0027]
图11为侧装支撑架的剖视图；
[0028]
其中：100-固定块，101-静止块，102-夹紧块，200-位移传感器，201-传感器支架，210-壳体，220-lvdt，221-壳筒，222-定子绕组，223-活动铁芯，224-顶杆，225-线圈骨架，226-初级线圈，227-第一次级线圈，228-第二次级线圈，229-弹簧，230-变送器，231-电源模块，232-振荡模块，233-检波电路，234-滤波模块，235-放大电路，236-a/d电路，237-单片机，238-d/a模块，300-测量杆，310-支撑架，311-正装支撑架，312-反装支撑架，313-侧装支撑架，320-四氟乙烯圈，330-钢套，400-基座，401-传感器基座，402-固定块基座，403-安装基座，500-外罩，501-线缆。
具体实施方式
[0029]
以下通过具体实施例来对本实用新型进行进一步阐述：
[0030]
图1显示了本船体结构监测装置的侧视图，其包括固定块100、位移传感器200、测量杆300、基座400与外罩500。
[0031]
该固定块100与位移传感器200通过基座400固定于船体上，如图7所示，固定块100由固定于基座400上的静止块101以及与所述静止块101通过螺栓相连的夹紧块102构成。
[0032]
如图4所示，该位移传感器200包括固定于基座400上的壳体210、通过传感器支架201固定于壳体210内的lvdt220(线性可变差动变压器)以及设于壳体210内并与lvdt220相连的变送器230。
[0033]
结合图4与图5所示，该lvdt220包括壳筒221，设于壳筒221内的定子绕组222、穿设于定子绕组222中的活动铁芯223以及一端与活动铁芯223相连的顶杆224。该定子绕组222包括一个管状的线圈骨架225、绕设于该线圈骨架225上的初级线圈226，第一次级线圈227与第二次级线圈228。该第一次级线圈227与第二次级线圈228反向串接。该活动铁芯223穿设于线圈骨架225中，能够相对于线圈骨架225进行轴向运动。该顶杆224的另一端伸出壳筒221外，其伸出壳筒221外的一端上设有顶头，顶杆224上还套设有一端与壳筒221端面相抵、另一端与顶头相抵的弹簧229。
[0034]
如图6所示，该变送器230包括电源模块231、振荡模块232、检波电路233、滤波模块234、放大电路235、a/d电路236、单片机237与d/a模块238。该电源231模块与外置电源相连，该振荡模块232与初级线圈226相连。两组检波电路233分别与第一次级线圈227与第二次级线圈228的输出端相连，两组滤波模块234分别与两组检波电路233的输出端相连，两组放大电路235分别与两组滤波模块234的输出端相连，两组放大电路235的输出端连接单片机237的输入端，单片机237的输出端与d/a模块238的输入端相连，d/a模块238的输出端将信号输出至数据采集中心。
[0035]
结合图1与图3所示，该测量杆300的固定端被夹持固定于固定块100的静止块101与夹紧块102之间、活动端伸入壳体210侧壁上的开孔内，与lvdt220的顶杆224弹性相抵。测量杆300为不锈钢材质，其长度为1500mm-2000mm。
[0036]
由于测量杆300长度较长、质量较大，因此在测量杆300中部靠近壳体210的位置处设有支撑架310，该支撑架310通过基座400固定于船体上，测量杆300穿设于支撑架310中，避免测量杆300因自重导致下垂。
[0037]
结合图1与图2所示，该基座400包括彼此相互独立的传感器基座401、固定块基座402以及并列设于传感器基座401与固定块基座402间的多个安装基座403。位移传感器200和支撑架310设于传感器基座401上，固定块100设于固定块基座402上。该传感器基座401、安装基座403与固定块基座402上均设有安装孔，外罩500通过安装孔固定于基座400上，将位移传感器200、测量杆300与固定块100封闭于外罩500内，起到保护的作用。该d/a模块238的输出信号线以及电源模块的电源接线被集中收束于从外罩500一端伸出的线缆501内。
[0038]
其中，基座400与外罩500根据安装环境的不同，可进行相应的调整。例如，当监测装置安装在一些人员走动较少或者不受外界海洋湿气影响的区域中时，可以选择不安装外罩500来节约成本；当监测装置在监测特殊区域时，可以调节监测装置的安装方式(正向安装、反顶安装和侧向安装)；当监测装置在扩大船体结构监测范围时，可以调节测量杆300、基座400和外罩500的长度。
[0039]
以上便是本船体结构监测装置的主体结构，运行时，船体结构的形变使测量杆300相对于位移传感器200产生一定微小的轴向位移，与测量杆300弹性相抵的顶杆224将位移传递至活动铁芯223，使第一次级线圈227与第二次级线圈228的输出电压随着活动铁芯223的位置变动而变化。第一次级线圈227与第二次级线圈228的输出电压经检波电路233、滤波模块234、放大电路235、a/d电路236的检查、滤波、放大，模数转化后输入单片机237，单片机237求出第一次级线圈227与第二次级线圈228的电压差，将电压差数据经过d/a模块238数模转化后输出至数据采集中心。数据采集中心根据所得的电压差数据，分析得出船体结构的形变量，就此实现船体结构的实时监测。
[0040]
需要说明的是，由于lvdt是现有技术，因此对于第一次级线圈227、第二次级线圈228的绕组结构以及产生电压差的具体原理不再进一步赘述。
[0041]
结合图3与图8所示，为降低测量杆300的运行阻力，提高测量精度，还包括支撑于测量杆300与支撑架310之间、测量杆300与壳体210开孔之间的四氟乙烯圈320，以降低测量杆300的摩擦阻力，提高测量精度。具体的来说，为使四氟乙烯圈320能够稳固固定在壳体210的开孔中，该四氟乙烯圈320上优选套有钢套330，该钢套330的外周面为阶梯面，钢套330直径较小的一端伸入壳体210开孔中，并使其阶梯端面与壳体210相抵。实现对四氟乙烯圈320的稳固放置。
[0042]
如图9至图11所示，更佳的，由于本船体结构监测装置存在正装(即装在甲板上)、反装(即装在天花板上)以及侧装(即装在墙面上)三种不同的安装方式，三种安装方式的受力点各不相同，因此支撑架310包括与三种安装方式分别对应的正装支撑架311、反装支撑架312与侧装支撑架313。
[0043]
如图10所示，该反装支撑架312的开孔偏离中心处，当反装支撑架312装到天花板上后，开孔孔壁距离反装支撑架312底面的间距l1大于其与反装支撑架312顶面的间距l2。
[0044]
如图11所示，该侧装支撑架313的开孔偏离中心处，当侧装支撑架313装到墙面上后，开孔孔壁距离侧装支撑架313底面的间距l3大于其与侧装支撑架313顶面的间距l4。
[0045]
反装支撑架312和侧装支撑架313采用这样的结构，能够提高结构刚度，更好的承受测量杆的重力。但对于正装支撑架来311说，由于测量杆的重力能够被向上的支持力抵消，无需特别设计开孔的位置，在本实用新型中，正装支撑架311的开孔处于该正装支撑架311的中心处。
[0046]
综合以上，本实用新型的船体结构监测装置，能够船体结构的形变进行实时监测，克服现有技术手段所存在的耗时长、花费高的问题，能够有效降低船舶的使用成本。
[0047]
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实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。