CN113701031A - 一种船舶垂荡测量设备的自平衡装置 - Google Patents

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唐刚
雷金曼
顾碧函
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Abstract

本发明提出一种船舶垂荡测量设备的自平衡装置，包括：工字钢、夹具、安装支座，自平衡环，传感器配重装置，传感器盒。所述夹具有两个，用于连接工字钢和安装支架，保持左右平衡；所述平衡环共有两个，内平衡环与外平衡环共轴排列；所述传感器配重装置，上部和下部均设有传感器安装板，与传感器盒连接，传感器配重装置呈圆锥形，下部有支撑杆，在支撑杆上安装砝码可以调节配重；所述传感器盒有两个，在上下均可安装传感器，便于工程中的切换。本发明可用于测量船舶垂荡方向上的时变非线性运动，使加速度传感器安装板始终与水平面保持平行，提高测量精确度；配重调节方式多样，成本低更容易实现。

Description

一种船舶垂荡测量设备的自平衡装置
技术领域
本发明涉及机械式自平衡***，特别一种船舶垂荡测量设备的自平衡装置。
背景技术
目前船舶垂荡测量方法主要通过加速度传感器测量，由于海洋环境复杂，船舶会收到外环境的影响，产生六自由度的运动，包括垂荡、横荡、纵荡、横摇、纵摇、艏摇。对垂荡方向的测量主要是通过对加速度传感器的二次积分，就可以得到相应的船舶垂荡的位移。如何更加准确地获得垂直加速度、进一步提高船舶垂荡测量的精准度为本发明需要解决的技术问题。
中国发明专利CN105864355A提出了一种波高测量设备的自平衡装置，通过自平衡环和配重芯实现垂直加速度的测量，该设置的配重芯不可调节重量。在中国专利CN104199540A中使用基于陀螺及原理的设备对传感器进行稳定，但该设备只能实现对角速度的测量，这为测量垂直加速度提供了一种思路。
本发明提出了一种船舶垂荡测量设备的自平衡装置，保证测量垂直加速度，并且和调节配重及传感器的安装位置，具有广泛的适用性。
发明内容：为解决上述垂直加速度传感器稳定装置的问题，设计一种船舶垂荡测量设备。其方案如下：一种船舶垂荡测量设备的自平衡装置，其特征在于，包括：工字钢、夹具、安装架、平衡环机构、传感器配重机构、传感器盒；
所述工字钢为放置在船舶上设备的边缘，用于悬挂船舶垂荡测量设备的自平衡装置；所述夹具用于连接工字钢及船舶垂荡测量设备的自平衡装置，夹在工字钢的左右两侧，保持自平衡装置整体平衡。所述夹具通过丝杠螺旋拧紧，便于拆卸。所述安装架左右两侧设置两对孔，用于连接平衡环；外平衡环上的轴承与安装支架下部的孔通过滚动轴承连接，减小摩擦，实现在纵摇方向震荡的减少；平衡环分为内平衡环与外平衡环，两者共轴排列。外平衡环在0°和180°方位角上设有孔，外平衡环上的孔与内平衡环上的轴通过滚动轴承配合，内平衡环在0°，90°，180°，270°四个方位角上设置四对孔，用于配重上，配重下及内平衡环，通过销连接。当船舶发生在纵荡、横荡等方向以及两者的复合位移时，通过平衡环机构实现加速度稳定装置通过平衡环机构可以实现位置的补偿，减少震动对传感器的影响。
所述配重装置机构包括配重上，配重下，螺纹杆，水砝码，传感器安装板。所述配重上呈圆形薄片，均有小凸块，凸块中部凿孔，通过螺纹连接于内平衡环；配重上属于配重下的盖，属于一个薄片装置，用于配重上表面凿有孔，薄片内部距离圆心x mm处，180度对角孔位置与大小与传感器盒上一致，两者共同使用，用于稳定传感器。配重上矩形缺口，用于传感器走线；配重下内部是半中空，用于放置传感器盒；配重下底部有螺纹孔；螺纹杆上部攻有螺纹，螺纹长度和配重下的螺纹孔长度设置为一致，两者通过螺纹连接配合；螺纹杆底部焊接传感器安放板，传感器安放板呈圆形薄片，传感器安放板有圆弧缺口，用于传感器走线，传感器安放板上凿有孔，位置设置在距离传感器安装板内部距离圆心x mm处，180度，x取决于传感器盒、及传感器自身孔距中心的距离。用于和传感器盒连接，传感器安放板上承载水砝码，水砝码是通过螺纹杆进行拆卸，可通过调节水砝码的个数实现多种环境下的船舶垂荡测量。传感器盒可安装在配重下的内部也可安装在传感器安装板上，具体可通过实际改变放置位置。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1为本发明船舶垂荡测量设备的自平衡装置整体结构示意图；
图2为本发明船舶垂荡测量设备的自平衡装置夹具示意图；
图3为本发明船舶垂荡测量设备的自平衡装置平衡环机构示意图；
图4为本发明船舶垂荡测量设备的自平衡装置传感器配重装置机构示意图；
其中：1工字钢、2夹具、3安装支架、4自平衡环、5传感器配重、6传感器盒、201螺杆、202工字架、401轴承、402外平衡环、403孔、404轴承、405内平衡环、501配重上、502配重下、503螺纹杆、504水砝码、505传感器安置板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种船舶垂荡测量设备的自平衡装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提出船舶垂荡测量设备的自平衡装置能够作为垂直加速度传感器稳定可靠的放置支撑，通过自平衡环机构和配重装置机构配合使用来实现对外界干扰的去除，降低设备运动过程中在平动过程中加速度测量中带来的干扰，满足复杂环境中测量升沉方向加速度要求；同时结构简单，平衡环机构和配重装置机构配合使用实现机构的平衡；并且结构可靠，能够实现测量的准确性。
所述工字钢为放置在船舶上设备的边缘，用于悬挂船舶垂荡测量设备的自平衡装置；所述夹具用于连接工字钢及船舶垂荡测量设备的自平衡装置，夹在工字钢的左右两侧，保持自平衡装置整体平衡。所述夹具通过丝杠螺旋拧紧，便于拆卸。所述安装架左右两侧设置两对孔，用于连接平衡环；外平衡环上的轴承与安装支架下部的孔通过滚动轴承连接，减小摩擦，实现在纵摇方向震荡的减少；平衡环分为内平衡环与外平衡环，两者共轴排列。外平衡环在0°和180°方位角上设有孔，外平衡环上的孔与内平衡环上的轴通过滚动轴承配合，内平衡环在0°，90°，180°，270°四个方位角上设置四对孔，用于配重上，配重下及内平衡环，通过销连接。当船舶发生在纵荡、横荡等方向以及两者的复合位移时，通过平衡环机构实现加速度稳定装置通过平衡环机构可以实现位置的补偿，减少震动对传感器的影响。
所述配重装置机构包括配重上，配重下，螺纹杆，水砝码，传感器安装板。所述配重上呈圆形薄片，均有小凸块，凸块中部凿孔，通过螺纹连接于内平衡环；配重上属于配重下的盖，属于一个薄片装置，用于配重上表面凿有孔，薄片内部距离圆心x mm处，180度对角孔位置与大小与传感器盒上一致，两者共同使用，用于稳定传感器。配重上矩形缺口，用于传感器走线；配重下内部是半中空，用于放置传感器盒；配重下底部有螺纹孔；螺纹杆上部攻有螺纹，螺纹长度和配重下的螺纹孔长度设置为一致，两者通过螺纹连接配合；螺纹杆底部焊接传感器安放板，传感器安放板呈圆形薄片，传感器安放板有圆弧缺口，用于传感器走线，传感器安放板上凿有孔，位置设置在距离传感器安装板内部距离圆心x mm处，180度，x取决于传感器盒、及传感器自身孔距中心的距离。用于和传感器盒连接，传感器安放板上承载水砝码，水砝码是通过螺纹杆进行拆卸，可通过调节水砝码的个数实现多种环境下的船舶垂荡测量。传感器盒可安装在配重下的内部也可安装在传感器安装板上，具体可通过实际改变放置位置。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种船舶垂荡测量设备的自平衡装置，其特征在于，包括：工字钢(1)、夹具(2)、安装架(3)、平衡环机构(4)、传感器配重机构(5)、传感器盒(6)；
所述工字钢(1)为放置在船舶上设备的边缘，用于悬挂船舶垂荡测量设备的自平衡装置；所述夹具(2)用于连接工字钢及船舶垂荡测量设备的自平衡装置；所述安装架(3)用于连接平衡环(4)与夹具；所述平衡环包括：外平衡环、滚动轴承、内平衡环；所述传感器配重机构(5)包括：圆形盖、传感器放置盒、螺纹悬挂杆、水砝码、传感器安装板；所述传感器盒(6)设置在传感器放置盒与传感器安装板处连接。
2.如权利要求1所述的船舶垂荡测量设备的自平衡装置，其特征在于平衡环和配重机构共同构成自平衡装置，实现多种方式消除外界震荡影响：平衡环用于消除左右方向的振动；通过改变螺纹悬挂杆的长度来实现配重的改变；通过水砝码调节配重的重量；通过改变传感器安装板的大小来调节配重；适合用于不同场景的船舶垂荡测量；
3.如权利要求1所述的船舶垂荡测量设备的自平衡装置，其特征在于传感器安装盒设置在配重顶部或者底部，可根据实际应用进行调节。
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