RU2032144C1 - Способ определения деформаций протяженного объекта - Google Patents
Способ определения деформаций протяженного объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032144C1 RU2032144C1 SU5048534A RU2032144C1 RU 2032144 C1 RU2032144 C1 RU 2032144C1 SU 5048534 A SU5048534 A SU 5048534A RU 2032144 C1 RU2032144 C1 RU 2032144C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ship
- deformation
- reference direction
- members
- laser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам измерения угловых деформаций протяженного объекта, например надводного транспортного средства. Определяют углы отклонения элементов конструкции относительно опорного направления, используя в качестве опорного направления излучение лазерного источника, направленное от объекта, визируют области рассеянного назад лазерного излучения, определяют углы отклонения разнесенных элементов конструкции относительно опорного направления и сравнивают измеренные углы, по которым определяют величину деформации объекта. Способ позволяет улучшить качество управления специальным оборудованием, размещенным на корабле, повысить эффективность использования корабельных систем, измерить деформации корпуса корабля или угловое рассогласование конструктивных элементов, например базовых площадок, находящихся на удалении одна от другой. 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам измерения относительных угловых деформаций, изгибов протяженных объектов посредством оптических лазерных устройств и может быть использовано для определения взаимного углового положения конструктивных элементов надводного корабля, например площадок со специальным оборудованием, расположенных в разных точках палубы, на разных уровнях.
Широко известен оптический способ измерения прогибов и углов скручивания корпуса корабля при помощи геодезических приборов [1]. Данный способ требует применения громоздкого оборудования и поэтому непригоден для измерения деформации корабля, находящегося в открытом море.
В настоящее время интенсивно внедряется способ определения геометрических параметров объекта лазерными методами [2,3]. В частности, известен способ, основанный на измерении линейных отклонений элементов объекта относительно реперной оси - лазерного луча. Измерения осуществляют с помощью квадратных фотодетекторов, установленных вместе с объективами на конструктивных элементах объекта. Путем сравнения сигналов, снимаемых с фотодетекторов, определяют величину относительного линейного смещения элементов конструкции.
Разновидностью этого способа можно считать измерение деформации объекта автоколлимационным методом [5]. Данный способ, выбранный в качестве прототипа, предполагает использование лазерного коллиматора и зеркала, связанных с элементами конструкции. При взаимном смещении последних изменяется сигнал, снимаемый с оптических приемников. По этой информации определяют величину деформации объекта.
Описанный способ реализуем в том случае, если есть возможность осуществить прямую оптическую связь между элементами объекта. Очевидно, для измерения деформации кораблей при жестких требованиях к целостности межотсековых переборок указанный способ практически не применим. Помимо этого, при использовании данного способа затруднено измерение углов скручивания корпуса корабля.
Задачей изобретения является разработка способа измерения деформации корабля при отсутствии прямой оптической связи между элементами деформируемого корпуса. При этом должны быть обеспечены достаточная точность и автономность работы системы измерений.
Сущность решения поставленной задачи заключается в том, что с помощью подсветки атмосферы коллимированные лазерным лучом, направленным от объекта (от корабля) в свободную точку пространства, формируют светящуюся область. Визируют положения светящейся области относительно элементов деформируемой конструкции посредством оптических приемников, связанных с элементами, и по результатам измерений углов визирования определяют взаимное угловое смещение элементов, т.е. величину деформации корабля. Очевидно, визируемая область излучения должна находиться на достаточном удалении от средств наблюдения.
Сопоставительный анализ с прототипом показал, что отличительными признаками предложенного способа являются формирование с помощью коллимированного лазерного луча светящейся области в свободном пространстве и определение угловой деформации по результатам измерений, осуществляемых относительно направления визирования светящейся области.
Указанная совокупность отличительных признаков обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в отсутствии необходимости врезки оптических окон в конструкцию корпуса и в обеспечении измерения деформации, в том числе и углов скручивания корпуса, независимо от взаимного положения элементов конструкции корабля, что способствует повышению эффективности применения специальных систем, размещенных на корабле, а также положительно сказывается на увеличении срока службы корабля.
На фиг.1, 2, 3 показана схема размещения на корабле устройств, обеспечивающих реализацию способа.
Для осуществления предложенного способа используют лазерный источник 1, установленный на корабле, оптические приемники 2, 3 с объективами, установленные посредством двухстепенных подвесов на элементах конструкции 4, 5, например на площадках, относительное угловое положение которых необходимо контролировать. Измерительные оси подвесов снабжены датчиками 6, 7 угла. Аналогичный подвес используется для установки лазерного источника 1.
На чертеже показаны двойной стрелкой оси связанной системы координат, относительно которых производят измерение деформации при заданной ориентации приборов, а также направление распространения прямого и обратного лазерных лучей.
Для измерения углов деформации при изгибах корпуса вокруг оси ОХ луч лазерного источника 1 направляют в верхнюю полусферу, ориентируя луч в плоскости, ортогональной продольной оси корабля, как это показано на фиг.1. Выбор угла места зависит от ориентации корабля относительно сторон света, времени суток. Основным условием для выбора является отсутствие мешающего излучения Солнца и других источников. При использовании средств наблюдения с достаточно узким полем зрения сложностей с выбором направления лазерного луча, как правило, не возникает. В процессе измерения определяют с помощью оптических приемников 2, 3 направление на источник рассеянного назад лазерного излучения. Затем, сравнивая показания датчиков углов 6, 7, определяют взаимное угловое положение элементов конструкции 4, 5, т.е. наличие деформации корпуса относительно продольной оси, в том числе углов скручивания корпуса. Первоначально все перечисленные операции производят перед выходом в море на спокойной воде, с целью определения исходного положения приборов, относительно которого осуществляют отсчет.
Для измерения углов деформации, возникающих при смещении элементов конструкции в плоскости палубы вокруг оси ОY, лук лазерного источника 1 направляют в точку, расположенную впереди по курсу корабля под острым углом к горизонту, как это показано на фиг.2. Возможна также ориентация лазерного луча в обратном направлении, от кормы корабля. Последовательность операций при измерении деформаций не отличается от описанной.
Для измерения деформации корабля, возникающей при изгибах корпуса в диаметральной плоскости вокруг оси OZ, луч лазерного источника 1 направляют также вперед или назад под острым углом к горизонту, как это показано на фиг. 3. Последовательность операций при измерении полностью аналогична описанной.
Дальность обнаружения рассеянного назад лазерного излучения, как это следует, например из [4], даже в условиях ограниченной видимости составляет несколько километров. Это позволяет при малой расходимости лазерного луча достичь достаточно высокой точности определения ориентации луча и, следовательно, измерения угловых деформаций объекта.
Для автоматической ориентации оптических приемников 2,3 можно использовать электромеханическое устройство, аналогичное приводу типовой головки, описание которой дано в [5]. Подобное устройство применимо также для стабилизации лазерного источника 1. При этом непосредственно в качестве источника может служить твердотельный импульсный лазер, работающий в ближней инфракрасной области. Для обеспечения "захвата" луча (светящейся области) на удалении от корабля целесообразно ограничить угол поворота оптического приемника в плоскости, проходящей через измерительную ось и точку визирования. Контроль и управление дальностью "захвата" луча легко осуществить, измеряя амплитуду сигнала, снимаемого с оптических приемников.
Автономность функционирования средств, обеспечивающих реализацию предложенного способа, очевидна. Возможность применения способа не зависит от места нахождения корабля.
Предложенный способ может быть использован для определения деформации любого наземного или надводного транспортного средства, а также летательного аппарата, совершающего полет в атмосфере.
Claims (1)
- СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ПРОТЯЖЕННОГО ОБЪЕКТА, основанный на измерении отклонений элементов конструкции объекта относительно реперной оси, задаваемой лазерным лучом, отличающийся тем, что с помощью подсветки атмосферы лазерным излучением формируют светящуюся область, визируют положение светящейся области относительно элементов деформируемых конструкций объекта, например, с помощью оптических приемников, связанных с элементами, измеряют направления визирования и по результатам измерений судят о деформации объекта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5048534 RU2032144C1 (ru) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Способ определения деформаций протяженного объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5048534 RU2032144C1 (ru) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Способ определения деформаций протяженного объекта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2032144C1 true RU2032144C1 (ru) | 1995-03-27 |
Family
ID=21607415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5048534 RU2032144C1 (ru) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Способ определения деформаций протяженного объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2032144C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445572C1 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" | Устройство для контроля деформаций протяженного объекта |
RU2691776C1 (ru) * | 2018-06-28 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Способ определения деформации корпуса объекта преимущественно космического аппарата |
-
1992
- 1992-06-18 RU SU5048534 patent/RU2032144C1/ru active
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
1. Шлемов Ф.С. и Масягин А.В. Строительная механика надводного корабля. М.: Воениздат, 1958, с.526-530. * |
2. Применение лазеров / Под ред. В.П.Тычинского. М.: Мир, 1974, с.88, 89. * |
3. Лазерный контроль атмосферы / Под ред. Э.Д.Хинкли. М.: Мир, 1979, с.121-123. * |
4. Козелкин В.В. и Усольцев И.Ф. Основы инфракрасной техники. М.: Машиностроение, 1985, с.204-208. * |
5. Вагнер Е.Т., Митрофанов А.А. и Барков В.Н. Лазерные и оптические методы контроля в самолетостроении. М.: Машиностроение, 1977, с.96-101. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445572C1 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" | Устройство для контроля деформаций протяженного объекта |
RU2691776C1 (ru) * | 2018-06-28 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Способ определения деформации корпуса объекта преимущественно космического аппарата |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2015340110B2 (en) | Underwater positioning system | |
Kondo et al. | Navigation of an AUV for investigation of underwater structures | |
US6693561B2 (en) | System for and method of wide searching for targets in a marine environment | |
US4992990A (en) | Method for determining the position of seismic streamers in a reflection seismic measuring system | |
CA1339834C (en) | Sensor array dynamic position and orientation determination system | |
US4926050A (en) | Scanning laser based system and method for measurement of distance to a target | |
US4688937A (en) | Methods of, and systems, for monitoring and/or controlling mobile cutting means | |
EP3265843A1 (en) | Method and target for underwater scanning of an object | |
US5046259A (en) | Underwater measuring systems and methods | |
RU2032144C1 (ru) | Способ определения деформаций протяженного объекта | |
US3731264A (en) | Apparatus for determining the position of a surface vessel with respect to a signal source | |
Maki et al. | AUV navigation around jacket structures I: relative localization based on multi-sensor fusion | |
CN114089750A (zh) | 一种基于人工势场法的半物理无人船靠泊***及测评方法 | |
JP2007101512A (ja) | 淡水域並びに海域の探査装置 | |
Kim et al. | Imaging sonar based navigation method for backtracking of AUV | |
JP2728332B2 (ja) | 移動体の位置・姿勢自動計測装置 | |
US3202040A (en) | Submarine positioner system | |
Felski | Measuring the Speed of Docking Ship with Total Station | |
Kondo et al. | Underwater structure observation by the AUV with laser pointing device | |
JPH0340803B2 (ru) | ||
US11781866B1 (en) | Alignment system | |
RU2736231C1 (ru) | Способ определения распределения скорости звука | |
WO2023286361A1 (ja) | 船舶航行支援システム、および、船舶航行支援方法 | |
JP2728326B2 (ja) | 移動体の位置・姿勢自動計測装置 | |
JPH0534451A (ja) | 音響測位装置 |