专利名称：船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及船舶及海洋工程的试验装置，特别与一种X/Y/Z三轴向船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置有关。
背景技术：
船舶及诸如钻井平台之类的海洋工程的局部结构振动在海试实际状况时，所产生的是X/Y/Z三个方向的复合振动，一般地，船舶及海洋工程的振动海试程序要求在一定时间内实现数百个点的数据采集。现有的结构振动试验的做法通常是采用三向加速度传感器，三向加速度传感器与作为被测对象的基板之间粘接；或者，采用单向加速度传感器，单向加速度传感器与被测对象的基板之间通过磁吸座磁吸附连接，如此，每一个采样点需要按X/Y/Z三个轴向，进行三次测试/取样。现有做法存在以下不足a、对于粘接方式，由于使用粘接剂与基板粘接安装，这样一次试验，就需要反复数百次地循环涂抹粘接剂-粘接-检查确认粘接强度-数据采集-拆卸的过程，费时费力，工作效率较低，且容易出现因粘接不牢而导致试验误差的出现；b、对于磁吸附连接方式，仅能适用于基板为钢结构等金属材料的场合，不能适用于船舶及海洋工程的生活区域等大量采用非金属材料构件的情形；c、无论是粘接方式还是磁吸附连接方式，都无法实现快速、可靠与方便的统筹兼顾，在规定时间、约定工作量的前提下，很难完成工作。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置，可快速、可靠与方便地实现局部结构的振动试验。本实用新型的实用新型人通过研究发现，通过设置一安装座，对其结构进行设计，可以将加速度传感器装设到该安装座上，并可将该安装座连同装设其上的加速度传感器很方便地、以摆放的方式在被测试对象的大致水平的测试表面进行加速度传感器的布设，从而大大提高布设效率；并且，通过对该安装座连同装设其上的加速度传感器的材质、形状和几何尺寸进行设计，可以很方便地使该安装座连同装设其上的加速度传感器的固有频率避开振动试验的测试频率范围，从而提升试验的可靠性。本实用新型针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置，包括一安装座，其具有一本体和设置在该本体下方的一足部，通过该足部可以将该振动试验装置立放在船舶及海洋工程局部结构的测试表面；至少一加速度传感器，可拆卸地装设在该安装座上的本体上；该振动试验装置的固有频率是避开振动试验的测试频率范围的。该本体具有分别垂直于X-Y-Z轴的三个安装面，以对应装设该至少一加速度传感器。在一个实施例中，加速度传感器的数目为一，其装设在该本体的垂直于Z轴的顶面。[0008]在另一个实施例中，加速度传感器的数目为三，分别装设在该本体的垂直于Z轴的顶面、垂直于Y轴的侧面以及垂直于X轴的侧面。该至少一加速度传感器是粘接在该本体上；或者，该本体是金属材质的，该至少一加速度传感器是磁性吸附在该本体上。该本体为立方体，该本体的三个安装面分别设置有一螺纹孔以配合加速度传感器的装设。该振动试验的测试频率范围为1-100HZ。该本体的质量大致为IKg。该足部包括竖直地向下延伸的三条支腿，该些支腿是可调节高度的，每条支腿包括一基部；一配接部，由该基部向上延伸出，其为圆柱体，其上端为用以调节高度的螺纹段；以及一支撑部，由该基部向下延伸出，其为朝下的圆锥体。该船舶及海洋工程局部结构的测试表面的水平倾斜角度不大于10度。与现有技术相比，本实用新型的船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置，通过巧妙地设置一安装座，将加速度传感器安装在其上，并使该安装座能够以摆放的形式装设到测试点，可以大大提高加速度传感器的装设效率，能够快速、可靠与方便地实现局部结构 的振动试验。
图I是本实用新型的振动试验装置实施例一与被测对象的结构示意图。图2是本实用新型的振动试验装置实施例一中安装座的本体的结构示意图。图3是本实用新型的振动试验装置实施例一中安装座的支腿的结构示意图。图4是本实用新型的振动试验装置实施例二与被测对象的结构示意图。图5是本实用新型的振动试验方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型予以进一步地详尽阐述。参见图1，本实用新型的船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置实施例一大致包括一安装座80，其具有一本体I和设置在该本体I下方的足部，通过该足部可以将该振动试验装置立放在船舶及海洋工程局部结构的测试表面；一加速度传感器40，可拆卸地装设在该安装座80上的本体I上；该振动试验装置的固有频率是避开振动试验的测试频率范围的。其中，该船舶及海洋工程局部结构包括钢结构10和铺设在该钢结构10上的地板20。该测试频率范围为1-lOOHz。该加速度传感器40是粘接在该本体I上；或者，该本体I是金属材质的，该加速度传感器40是磁性吸附在该本体I上。参见图2，本实用新型的振动试验装置实施例一中安装座80的本体I为立方体，该本体I具有垂直于X轴的安装面11、垂直于Y轴的安装面12以及垂直于Z轴的安装面13。该加速度传感器为三向加速度传感器，其装设在该本体I的垂直于Z轴的顶面13上。为了方便加速度传感器40的可靠装设，该本体I的三个安装面11、12、13上分别设置有一螺纹孔111、121、131。在一个具体实施例中，该本体为钢结构，质量大致为lKg，体积大致为50*50*50mm3。在其它具体实施例中，该本体也可以是其他形状，比如长方体，又比如圆柱体。在需要较小的尺寸时，可以采用铜、铅之类的比重较大的材质，在允许较大的尺寸时，则可以采用铝甚至非金属材质。参见图3，本实用新型的振动试验装置实施例一中安装座80足部包括三条支腿2，该些支腿2是可调节高度的，每条支腿2包括一基部21 配接部22，由该基部21向上延伸出，其为圆柱体，其上端221为用以调节高度的螺纹段；以及一支撑部23，由该基部21向下延伸出，其为朝下的圆锥体，锥顶231即为立足点。这种足部结构，可以模拟人体脚部对地面的施力状况。在通常情况下，也就是人体所能承受的环境里，振动频率在l-SOHz，振动加速度在lOm/s2左右以内，地板20的倾斜程度符合海试条件的要求时(通常情况下倾斜角度不大于10度)，依靠这三个锥顶231的接触，振动试验装置能够牢靠地附着在测试点，而不会出现滑动、跳动等现象。参见图4，本实用新型的船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置实施例二与上述实施例一的区别主要在于加速度传感器由一个三向的变成三个单向的，包括装设在该 本体I的垂直于Z轴的顶面13上的Z轴加速度传感器、垂直于Y轴的侧面11上的X轴加速度传感器以及垂直于Y轴的侧面12上的Y轴加速度传感器。参见图5，本实用新型的船舶及海洋工程局部结构的振动试验方法的流程大致包括以下步骤S1 :参照规范、技术规格书、总体流程的要求，确定试验的目标；S2 :制定海试方法，确定试验流程；S3 :以摆放的形式，进行多点的振动试验装置的装设；S4 :多点信号采集和数据处理；S5 :分析结果；S6 :与标准比较，需要重做？是的话，返回步骤S3，否则的话，要么是试验满足要求，要么是离得太远，当前没有重做的必要，这时都是转向步骤S7 ；S7 出具报告。其中，还包括配合步骤S2的两个相应步骤S2_1 :确定水深、风向、风力和压载状态；S2-2 :确定所规定的时间和工况。还包括配合步骤S3和S4的一个相应步骤S3_1 :仪器校核。本实用新型的振动试验方法与现有的振动试验方法的区别主要体现在步骤S3，本实用新型的方法，根据试验条件，无论是通过采用上述振动试验装置实施例一的形式以装设一个三向加速度传感器40，或者，还是通过采用上述振动试验装置实施例二的形式以装设三个单向加速度传感器50、60、70的任意组合，都能够以摆放的形式，进行振动试验装置的装设。而无须像现有的那样对各个测试点，采用粘接或者磁吸附的方式进行振动试验装置的装设。由于其他步骤，属于现有成熟之技术，与本实用新型的技术无涉，在此不再赘述。应用本实用新型的振动试验方法的一个具体实施例，是在某深水半潜式钻井平台的海试现场，该钻井平台的结构尺寸有，总长104. 5m;型宽65. Om;型深36. 85m；甲板建筑81m*65m*7. 6m,其中生活区为20m*65m*7. 6m,机械区为60m*65m*7. 6m ;立柱13m*13m*19. 5m ;浮筒104. 5m*13m*9. 75m。局部结构振动采样点的总数为186个，每个采样点有X/Y/Z三个方向，采样点遍布整个钻井平台的甲板建筑，包括生活区、机械区和露天甲板等。图I所示的振动试验装置是布设在居住舱室的情况。三向加速度传感器40的信号线401与前端数据采集设备连接，在规定的时间内，即可准确无误的采集到真实的工况。应用本实用新型的振动试验方法的另一个具体实施例，是在某深水半潜式钻井平台的海试现场，其结构与上述具体实施例中的钻井平台类似。局部结构振动采样点的总数为131个，每个采样点有X/Y/Z三个方向，采样点遍布整个钻井平台的甲板建筑，其中包括生活区、机械区和露天甲板等。图4所示的振动试验装置是布设在生活区舱室的情况。三个单向加速度传感器50、60、70的信号线501、601、701与前端数据采集设备连接，在规定的时间内，即可准确无误的采集到真实的工况。需要说明的是，由于船舶与钻井平台在结构上存在很多共通之处，本实用新型的振动试验装置，并不限于上述的钻井平台，也能应用到工程船舶及一般船舶上，以至其它行业类似的振动环境中。与现有技术相比，本实用新型的船舶及海洋工程局部结构振动试验装置具有以下优点当需要分开X/Y/Z各向进行数据的采集和处理时，可以快速的在X/Y/Z三个方向直线振动试验间切换，省去粘接剂粘接安装、磁吸座安装或双头螺柱安装等工序，可大大提高振动试验的效率，尤其体现在船舶及海洋工程海试时的多点采样；可以真实地采集到X/Y/Z三个方向同时作用时复合振动信号，准确地复现出真实的工况，更接近自然真实的振动环境，从而大大提高振动试验结果的精度；通过将本体I采用钢等金属材质，可以同时方便地实现X/Y/Z三个方向加速度传感器的组合连接，从而在船舶及海洋工程的舾装地板上可以准确的传递来自于振源的振动力，以保证试验精度和试验效率；通过用摆放的方式替代传 动的布设方式，能够在规定的时间和工况条件下，在海试现场，可以准确高效的达到多点数据采集的目的。上述内容，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限制本实用新型的实施方案，本领域普通技术人员根据本实用新型的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本实用新型的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
权利要求1.一种船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置，其特征在于，包括 一安装座，其具有一本体和设置在该本体下方的足部，通过该足部可以将该振动试验装置立放在船舶及海洋工程局部结构的测试表面； 至少一加速度传感器，可拆卸地装设在该安装座上的本体上； 该振动试验装置的固有频率是避开振动试验的测试频率范围的。
2.依据权利要求I所述的振动试验装置，其特征在于，该本体具有分别垂直于X/Y/Z轴的三个安装面，以对应装设该至少一加速度传感器。
3.依据权利要求2所述的振动试验装置，其特征在于，加速度传感器的数目为一，其装设在该本体的垂直于Z轴的顶面。
4.依据权利要求2所述的振动试验装置，其特征在于，加速度传感器的数目为三，分别装设在该本体的垂直于Z轴的顶面、垂直于Y轴的侧面以及垂直于X轴的侧面。
5.依据权利要求I所述的振动试验装置，其特征在于，该至少一加速度传感器是粘接在该本体上；或者，该本体是金属材质的，该至少一加速度传感器是磁性吸附在该本体上。
6.依据权利要求2所述的振动试验装置，其特征在于，该本体为立方体，该本体的三个安装面分别设置有一螺纹孔以配合加速度传感器的装设。
7.依据权利要求I所述的振动试验装置，其特征在于，该振动试验的测试频率范围为1-lOOHz。
8.依据权利要求I所述的振动试验装置，其特征在于，该本体的质量大致为lKg。
9.依据权利要求I所述的振动试验装置，其特征在于，该足部包括竖直地向下延伸的三条支腿，该些支腿是可调节高度的，每条支腿包括一基部；一配接部，由该基部向上延伸出，其为圆柱体，其上端为用以调节高度的螺纹段；以及一支撑部，由该基部向下延伸出，其为朝下的圆锥体。
10.依据权利要求I所述的振动试验装置，其特征在于，该船舶及海洋工程局部结构的测试表面的水平倾斜角度不大于10度。
专利摘要一种船舶及海洋工程局部结构的振动试验装置，该振动试验装置包括一安装座，其具有一本体和设置在该本体下方的一足部，该足部是可以立放在船舶及海洋工程局部结构的测试表面；至少一加速度传感器，可拆卸地装设在该安装座的本体上；该振动试验装置的固有频率是避开振动试验的测试频率范围的。该振动试验方法包括用若干个如上所述的振动试验装置，将其摆放在一待测试的船舶及海洋工程局部结构的一大致水平的测试表面上。本实用新型可以大大提高加速度传感器的装设效率，能够快速、可靠与方便地实现局部结构的振动试验。
文档编号G01M7/06GK202522387SQ20122017552
公开日2012年11月7日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者李仁锋, 李峰, 李磊, 贺昌海, 韩华伟, 韩明良 申请人:中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司, 烟台中集来福士海洋工程有限公司