[發(fā)明專利]水下耐壓微變形測量裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610137373.2
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105571510A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張強(qiáng);孔維軒;劉寧;邊鳴秋;隋軍;龐永超;劉士棟;盧效東;劉敬喜
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋標(biāo)準(zhǔn)計量中心
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 崔立增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋儀器設(shè)備檢測裝置，特別是涉及海洋儀器設(shè)備水下耐壓變形檢測 裝置。

背景技術(shù)

隨著海洋開發(fā)事業(yè)的發(fā)展，急需大量水下測量儀器，而研發(fā)此類儀器首先遇到的 技術(shù)難點(diǎn)就是解決儀器殼體的水下耐壓和形變問題。特別是，深海高壓環(huán)境下儀器殼體的 水下耐壓和形變問題更為突出。

目前，在海洋儀器設(shè)備殼體強(qiáng)度設(shè)計中，通過采用有限元分析，進(jìn)行耐壓強(qiáng)度設(shè) 計、殼體厚度計算、耐壓殼體質(zhì)量評價等，得出儀器殼體允許變形量數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行高壓 現(xiàn)場試驗(yàn)，以檢驗(yàn)儀器設(shè)備殼體水下耐壓和形變的具體狀況。

但是，設(shè)計中有限元分析得出的殼體允許微變形數(shù)據(jù)與在高壓水體中試驗(yàn)實(shí)際出 現(xiàn)的微變形數(shù)據(jù)有較大差距，無法相互印證。而且，目前尚沒有可在高壓水體環(huán)境中實(shí)時進(jìn) 行儀器設(shè)備的微變形現(xiàn)場檢測的裝置，這都影響海洋水下測量儀器設(shè)備殼體強(qiáng)度的設(shè)計和 海洋水下測量儀器設(shè)備的研發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中計算海洋儀器設(shè)備殼體允許變形量和在高壓水體中試驗(yàn)無法得 到相互印證的問題，本發(fā)明推出一種水下耐壓微變形測量裝置，其目的在于，利用耐水壓攝 像機(jī)和耐水壓激光微測量探頭對設(shè)置在高壓水體試驗(yàn)艙中移動平臺上的海洋儀器殼體進(jìn) 行測量，實(shí)時獲得不同水壓下海洋儀器殼體微變形數(shù)據(jù)，為海洋水下測量儀器設(shè)備殼體強(qiáng) 度的設(shè)計提供更實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明涉及的水下耐壓微變形測量裝置，包括試驗(yàn)艙、觀測平臺、數(shù)據(jù)采集處理單 元、壓力傳感器和加壓泵，觀測平臺設(shè)置在試驗(yàn)艙內(nèi)，數(shù)據(jù)采集處理單元設(shè)置在試驗(yàn)艙外， 觀測平臺的測量裝置與數(shù)據(jù)采集處理單元連接，壓力傳感器的測量探頭設(shè)置在試驗(yàn)艙內(nèi)， 壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集處理單元連接，設(shè)置在試驗(yàn)艙外部的加壓泵與試驗(yàn)艙內(nèi)部連通，加 壓泵與數(shù)據(jù)采集處理單元連接。

所述的試驗(yàn)艙為圓筒狀的高壓密封試驗(yàn)艙，具有不銹鋼艙體外殼。試驗(yàn)艙與試驗(yàn) 艙外的加壓泵連通，試驗(yàn)艙內(nèi)觀測平臺的測量裝置與試驗(yàn)艙外的數(shù)據(jù)采集處理單元由穿過 試驗(yàn)艙艙蓋的水密電纜連接。

所述的觀測平臺包括固定底座、固定支架、豎直移動托架、豎直移動電機(jī)、水平旋 轉(zhuǎn)電機(jī)；觀測平臺的測量裝置設(shè)置在豎直移動托架上，包括耐水壓照明燈、耐水壓攝像機(jī)和 耐水壓激光微測量模塊。

固定底座為圓柱狀結(jié)構(gòu)，固定在試驗(yàn)艙的艙底上。固定底座上設(shè)置固定支架以及 豎直移動電機(jī)和水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

固定支架為框架結(jié)構(gòu)，包括固定桿、豎直滑動導(dǎo)軌和連接橫桿。固定桿和豎直滑動 導(dǎo)軌豎直設(shè)置在固定底座上，固定桿下端固定在固定底座的側(cè)面，豎直滑動導(dǎo)軌的下端固 定在固定底座的頂面上，固定桿和豎直滑動導(dǎo)軌與固定底座的頂面垂直。連接橫桿將固定 桿和豎直滑動導(dǎo)軌的上端固定連接，連接橫桿與固定桿和豎直滑動導(dǎo)軌垂直。

豎直移動電機(jī)和水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別固定在固定底座上，豎直移動電機(jī)和水平旋轉(zhuǎn) 電機(jī)分別通過穿過試驗(yàn)艙艙蓋的水密電纜連接數(shù)據(jù)采集處理單元。

水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)上側(cè)設(shè)置載物托盤，載物托盤與水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電機(jī)軸連接，水平 旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動載物托盤及其托盤上的被測物體水平轉(zhuǎn)動。

豎直移動電機(jī)的電機(jī)軸連接豎直設(shè)置的絲杠，絲杠與固定支架的豎直滑動導(dǎo)軌平 行，絲杠上端插入固定支架的連接橫桿中并與連接橫桿轉(zhuǎn)動配合。絲杠上設(shè)置升降螺母，豎 直移動電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，升降螺母可沿絲杠上下移動。

豎直移動托架為條形塊，沿與豎直移動電機(jī)的電機(jī)軸連接的絲杠平行設(shè)置，與絲 杠上的升降螺母固定在一起。豎直移動托架條形塊與絲杠上的升降螺母一起在豎直移動電 機(jī)帶動下沿絲杠上下運(yùn)動。

耐水壓照明燈、耐水壓攝像機(jī)和耐水壓激光微測量模塊作為觀測平臺的測量裝置 固定安裝在豎直移動托架上，并分別通過穿過試驗(yàn)艙艙蓋的水密電纜連接數(shù)據(jù)采集處理單 元。耐水壓照明燈、耐水壓攝像機(jī)和耐水壓激光微測量模塊可以隨豎直移動托架沿絲杠上 下移動，以便對準(zhǔn)載物托盤上的被測物體。

耐水壓激光測量模塊包括兩個結(jié)構(gòu)相同、性能一致的激光位移微測量探頭，激光 位移微測量探頭的光軸與固定支架的豎直滑動導(dǎo)軌垂直。激光位移微測量探頭的耐水壓殼 體選用鈦合金材料，前端耐高水壓視窗選用高透光率高強(qiáng)度的圓柱形玻璃構(gòu)件，后端設(shè)置 耐高水壓電器接插件，耐高水壓電器接插件連接水密電纜，水密電纜連接試驗(yàn)艙外的數(shù)據(jù) 采集處理單元。