拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，包括圓柱殼體、導(dǎo)向塊、密封端蓋、彈簧片、傳動(dòng)螺桿、壓力補(bǔ)償腔以及應(yīng)變片組等組成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，制作與操作方便，本發(fā)明所述的圓柱殼體、導(dǎo)向塊和密封端蓋等結(jié)構(gòu)件采用不銹鋼材料，圓柱殼體內(nèi)注滿變壓器油，采用壓力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)使得圓柱殼體內(nèi)油壓與外部水高壓保持均衡，測(cè)量應(yīng)變片組采用密封處理而且應(yīng)變片導(dǎo)線經(jīng)水密連接件引出殼體外，結(jié)構(gòu)小巧、安裝方便，可以在深海高壓水環(huán)境條件中對(duì)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行測(cè)量。
【專利說(shuō)明】
拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]水下耐壓結(jié)構(gòu)在深海高壓環(huán)境下的結(jié)構(gòu)變形及結(jié)構(gòu)相互之間變形協(xié)調(diào)等問(wèn)題不容忽視，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形及變形協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方法研究，并進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證。在試驗(yàn)驗(yàn)證中，對(duì)耐壓結(jié)構(gòu)在高壓水環(huán)境下的結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行精確測(cè)量，具有重要的意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)耐壓結(jié)構(gòu)在高壓水環(huán)境下的結(jié)構(gòu)變形分析主要是采用有限元分析軟件在確定的結(jié)構(gòu)尺寸和設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行模擬計(jì)算，由于缺少高壓水環(huán)境中對(duì)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行測(cè)量的裝置，因而無(wú)法對(duì)理論計(jì)算值進(jìn)行實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本 申請(qǐng)人:針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理的拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，從而適應(yīng)高壓水環(huán)境條件中對(duì)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行測(cè)量，使用與安裝方便，滿足實(shí)際測(cè)試需求。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，包括圓柱殼體，所述圓柱殼體端部密封安裝有密封端蓋，在圓柱殼體內(nèi)形成密閉空間；所述密封端蓋上設(shè)有平行的第一支撐臺(tái)和第二支撐臺(tái)，所述第一支撐臺(tái)上固定有第一彈簧片，所述第二支撐臺(tái)上固定有第二彈簧片，所述第一彈簧片和第二彈簧片平行并形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，所述第一彈簧片和第二彈簧片上均設(shè)置有應(yīng)變片組；還包括位于圓柱殼體后部的楔形導(dǎo)向滑塊，所述第一彈簧片和第二彈簧片的尾部分別與導(dǎo)向滑塊的兩個(gè)平緩坡面接觸；所述導(dǎo)向滑塊頂端中部設(shè)有內(nèi)螺紋孔，傳動(dòng)螺桿的一端與所述內(nèi)螺紋孔旋緊連接，另一端穿過(guò)密封端蓋上的活塞桿密封槽與被測(cè)結(jié)構(gòu)件連接；位于傳動(dòng)螺桿的兩側(cè)分別安裝有第一導(dǎo)向桿和第二導(dǎo)向桿，所述第一導(dǎo)向桿上纏繞第一平衡彈簧，所述第二導(dǎo)向桿上纏繞第二平衡彈簧，所述第一導(dǎo)向桿一端穿過(guò)導(dǎo)向滑塊上的第一導(dǎo)向孔，另外一端與密封端蓋上的第一安裝底座螺紋連接，所述第二導(dǎo)向桿一端穿過(guò)導(dǎo)向滑塊上的第二導(dǎo)向孔，另一端與第二安裝底座螺紋連接；所述導(dǎo)向滑塊尾部設(shè)置有壓力補(bǔ)償腔，所述壓力補(bǔ)償腔的一端開(kāi)有通孔和溢油孔，壓力補(bǔ)償腔另一端開(kāi)有溢水孔，所述溢水孔處設(shè)置有補(bǔ)償活塞，活塞桿一端穿過(guò)通孔，活塞桿的另一端連接補(bǔ)償活塞。
[0006]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
所述圓柱殼體的端部圓周方向均勻開(kāi)有八個(gè)螺栓孔，所述密封端蓋內(nèi)表面設(shè)有橡膠密封墊，固定螺栓通過(guò)密封端蓋與螺栓孔旋緊連接，將密封端蓋、密封墊與圓柱殼體緊密貼合固定；
所述應(yīng)變片組的結(jié)構(gòu)為:包括四個(gè)單向應(yīng)變片，在第一彈簧片和第二彈簧片的頂端兩面分別粘貼一個(gè)單向應(yīng)變片組成半橋，應(yīng)變片表面采用密封膠密封；應(yīng)變片組的電信號(hào)導(dǎo)線經(jīng)水密連接件引出圓柱殼體外與應(yīng)變采集儀連接； 所述導(dǎo)向滑塊上設(shè)置有橡膠密封圈，所述導(dǎo)向滑塊尾部通過(guò)橡膠密封圈與圓柱殼體的內(nèi)壁面接觸；
所述圓柱殼體的尾部外側(cè)設(shè)置有與輕外殼連接固定的第一安裝孔和第二安裝孔；
圓柱殼體、導(dǎo)向滑塊和密封端蓋均采用不銹鋼材料。
[0007]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，制作與操作方便，本發(fā)明所述的圓柱殼體、導(dǎo)向塊和密封端蓋等結(jié)構(gòu)件采用不銹鋼材料，圓柱殼體內(nèi)注滿變壓器油，采用壓力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)使得圓柱殼體內(nèi)油壓與外部水高壓保持均衡，測(cè)量應(yīng)變片組采用密封處理而且應(yīng)變片導(dǎo)線經(jīng)水密連接件引出殼體外，結(jié)構(gòu)小巧、安裝方便，可以在深海高壓水環(huán)境條件中對(duì)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行測(cè)量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(省略圓柱殼體
[0009]圖2為本發(fā)明的全剖視圖。
[0010]其中:1、圓柱殼體；2、導(dǎo)向滑塊；3、密封端蓋；4、第一彈簧片；5、傳動(dòng)螺桿；6、壓力補(bǔ)償腔；7、應(yīng)變片組；101、第一安裝孔；102、第二安裝孔；103、溢水孔；104、螺栓孔；201、橡膠密封圈；202、第一導(dǎo)向孔；203、第二導(dǎo)向孔；204、第一導(dǎo)向桿；205、第二導(dǎo)向桿；206、第一平衡彈簧；207、第二平衡彈簧；208、內(nèi)螺紋孔；301、固定螺栓；302、第一安裝底座；303、第二安裝底座；304、第一支撐臺(tái)；305、第二支撐臺(tái)；306、活塞桿密封槽；307、密封墊；308、水密連接件；401、第二彈簧片；601、活塞桿；602、通孔；603、補(bǔ)償活塞；604、溢油孔。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0012]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，包括圓柱殼體1，圓柱殼體1端部密封安裝有密封端蓋3，在圓柱殼體1內(nèi)形成密閉空間；密封端蓋3上設(shè)有平行的第一支撐臺(tái)304和第二支撐臺(tái)305，第一支撐臺(tái)304上固定有第一彈簧片4，第二支撐臺(tái)305上固定有第二彈簧片401，第一彈簧片4和第二彈簧片401平行并形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，第一彈簧片4和第二彈簧片401上均設(shè)置有應(yīng)變片組7 ；還包括位于圓柱殼體1后部的楔形導(dǎo)向滑塊2，第一彈簧片4和第二彈簧片401的尾部分別與導(dǎo)向滑塊2的兩個(gè)平緩坡面接觸；第一彈簧片4和第二彈簧片401隨著導(dǎo)向滑塊2的移動(dòng)產(chǎn)生彎曲變形，并由應(yīng)變片組7檢測(cè)得到端部的結(jié)構(gòu)應(yīng)變。導(dǎo)向滑塊2頂端中部設(shè)有內(nèi)螺紋孔208，傳動(dòng)螺桿5的一端與內(nèi)螺紋孔208旋緊連接，另一端穿過(guò)密封端蓋3上的活塞桿密封槽306與被測(cè)結(jié)構(gòu)件連接；由傳動(dòng)螺桿5的牽引作用，導(dǎo)向滑塊2能快速響應(yīng)被測(cè)結(jié)構(gòu)件的變形而產(chǎn)生移動(dòng)。位于傳動(dòng)螺桿5的兩側(cè)分別安裝有第一導(dǎo)向桿204和第二導(dǎo)向桿205，第一導(dǎo)向桿204上纏繞第一平衡彈簧206，第二導(dǎo)向桿205上纏繞第二平衡彈簧207，第一導(dǎo)向桿204 —端穿過(guò)導(dǎo)向滑塊2上的第一導(dǎo)向孔202，另外一端與密封端蓋3上的第一安裝底座302螺紋連接，第二導(dǎo)向桿205 —端穿過(guò)導(dǎo)向滑塊2上的第二導(dǎo)向孔203，另一端與第二安裝底座303螺紋連接；導(dǎo)向滑塊2由傳動(dòng)螺桿5的牽引作用向前移動(dòng)時(shí)，第一平衡彈簧206和第二平衡彈簧207收縮變形，產(chǎn)生頂推導(dǎo)向滑塊2的反向壓縮力矩。導(dǎo)向滑塊2尾部設(shè)置有壓力補(bǔ)償腔6，壓力補(bǔ)償腔6的一端開(kāi)有通孔602和溢油孔604，壓力補(bǔ)償腔6另一端開(kāi)有溢水孔103，溢水孔103處設(shè)置有補(bǔ)償活塞603，活塞桿601 —端穿過(guò)通孔602，活塞桿601的另一端連接補(bǔ)償活塞603。壓力補(bǔ)償腔6的設(shè)計(jì)，用于將圓柱殼體1內(nèi)外壓力保持一致。使用前，將圓柱殼體1內(nèi)注滿液壓油，利用固定螺栓301將密封端蓋3與圓柱殼體1緊密貼合，在圓柱殼體1內(nèi)形成一個(gè)密閉的油環(huán)境。使用時(shí)，將該測(cè)量裝置緩慢放置于高壓水環(huán)境中，高壓水由溢水孔103進(jìn)入補(bǔ)償活塞603的右側(cè)腔內(nèi)，補(bǔ)償活塞603在右側(cè)水壓的作用下向左側(cè)移動(dòng)，壓力補(bǔ)償腔6內(nèi)的液壓油由溢油孔604進(jìn)入圓柱殼體1內(nèi)，使得圓柱殼體1內(nèi)的油壓力升高，直至與外部水壓環(huán)境保持一致。
[0013]圓柱殼體1的端部圓周方向均勻開(kāi)有八個(gè)螺栓孔104，密封端蓋3內(nèi)表面設(shè)有橡膠密封墊307，固定螺栓301通過(guò)密封端蓋3與螺栓孔104旋緊連接，將密封端蓋3、密封墊307與圓柱殼體1緊密貼合固定。
[0014]應(yīng)變片組7的結(jié)構(gòu)為:包括四個(gè)單向應(yīng)變片，在第一彈簧片4和第二彈簧片401的頂端兩面分別粘貼一個(gè)單向應(yīng)變片組成半橋，應(yīng)變片表面采用密封膠密封；應(yīng)變片組7的電信號(hào)導(dǎo)線經(jīng)水密連接件308引出圓柱殼體1外與應(yīng)變采集儀連接。
[0015]導(dǎo)向滑塊2上設(shè)置有橡膠密封圈201，導(dǎo)向滑塊2尾部通過(guò)橡膠密封圈201與圓柱殼體1的內(nèi)壁面接觸。
[0016]圓柱殼體1的尾部外側(cè)設(shè)置有與輕外殼連接固定的第一安裝孔101和第二安裝孔102。
[0017]圓柱殼體1、導(dǎo)向滑塊2和密封端蓋3均采用不銹鋼材料。
[0018]本發(fā)明的工作原理及實(shí)施如下:
以常規(guī)的水下耐壓結(jié)構(gòu)變形測(cè)量為例，本發(fā)明所述的耐壓結(jié)構(gòu)主要由耐壓殼體和輕外殼兩個(gè)部分組成，在深海高壓水環(huán)境中，耐壓殼體受壓產(chǎn)生收縮變形，與輕外殼之間產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相對(duì)變形，利用該裝置對(duì)雙殼體在高壓水下的結(jié)構(gòu)相對(duì)變形進(jìn)行測(cè)量。利用固定螺栓通過(guò)圓柱殼體1尾部的第一安裝孔101和第二安裝孔102將該裝置與輕外殼固定，利用鋼絲將傳動(dòng)螺桿5 —端與耐壓殼體固定。在安裝時(shí)，將導(dǎo)向滑塊2移動(dòng)到中位,使第一彈簧片4和第二彈簧片401產(chǎn)生一定的預(yù)彎曲(在彈簧片的線彈性范圍內(nèi)彎曲在深海高壓水環(huán)境中，耐壓殼體與輕外殼之間產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相對(duì)變形，傳動(dòng)螺桿5在能夠隨著耐壓殼體的變形而產(chǎn)生移動(dòng)，從而帶動(dòng)與傳動(dòng)螺桿5連接的導(dǎo)向滑塊2產(chǎn)生徑向的位移，使得與導(dǎo)向滑塊2表面接觸的第一彈簧片4和第二彈簧片401的端部產(chǎn)生撓度變形。由于第一彈簧片4和第二彈簧片401的根部固定，根據(jù)懸臂梁原理，在彈簧片的線彈性范圍內(nèi)，彈簧片的頂部撓度位移與根部產(chǎn)生的應(yīng)變呈良好的線性關(guān)系。因此在第一彈簧片4和第二彈簧片401的根部粘貼應(yīng)變片組7，通過(guò)獲得彈簧片根部的應(yīng)變變化，即能夠測(cè)量得到耐壓殼體和輕外殼之間的相對(duì)變形量。
[0019]以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
【權(quán)利要求】
1.一種拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，其特征在于:包括圓柱殼體(I )，所述圓柱殼體(I)端部密封安裝有密封端蓋(3)，在圓柱殼體(I)內(nèi)形成密閉空間；所述密封端蓋(3)上設(shè)有平行的第一支撐臺(tái)(304)和第二支撐臺(tái)(305)，所述第一支撐臺(tái)(304)上固定有第一彈簧片(4)，所述第二支撐臺(tái)(305)上固定有第二彈簧片(401)，所述第一彈簧片(4)和第二彈簧片(401)平行并形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，所述第一彈簧片(4)和第二彈簧片(401)上均設(shè)置有應(yīng)變片組(7);還包括位于圓柱殼體(I)后部的楔形導(dǎo)向滑塊(2)，所述第一彈簧片(4)和第二彈簧片(401)的尾部分別與導(dǎo)向滑塊(2)的兩個(gè)平緩坡面接觸；所述導(dǎo)向滑塊(2)頂端中部設(shè)有內(nèi)螺紋孔(208)，傳動(dòng)螺桿(5)的一端與所述內(nèi)螺紋孔(208)旋緊連接，另一端穿過(guò)密封端蓋(3)上的活塞桿密封槽(306)與被測(cè)結(jié)構(gòu)件連接；位于傳動(dòng)螺桿(5)的兩側(cè)分別安裝有第一導(dǎo)向桿(204)和第二導(dǎo)向桿(205)，所述第一導(dǎo)向桿(204)上纏繞第一平衡彈簧(206)，所述第二導(dǎo)向桿(205)上纏繞第二平衡彈簧(207)，所述第一導(dǎo)向桿(204) —端穿過(guò)導(dǎo)向滑塊(2)上的第一導(dǎo)向孔(202),另外一端與密封端蓋(3)上的第一安裝底座(302)螺紋連接，所述第二導(dǎo)向桿(205)—端穿過(guò)導(dǎo)向滑塊(2)上的第二導(dǎo)向孔(203)，另一端與第二安裝底座(303)螺紋連接；所述導(dǎo)向滑塊(2)尾部設(shè)置有壓力補(bǔ)償腔(6)，所述壓力補(bǔ)償腔(6)的一端開(kāi)有通孔(602)和溢油孔(604)，壓力補(bǔ)償腔(6)另一端開(kāi)有溢水孔(103)，所述溢水孔(103)處設(shè)置有補(bǔ)償活塞(603)，活塞桿(601)—端穿過(guò)通孔(602)，活塞桿(601)的另一端連接補(bǔ)償活塞(603)。
2.如權(quán)利要求1所述的拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，其特征在于:所述圓柱殼體(O的端部圓周方向均勻開(kāi)有八個(gè)螺栓孔(104)，所述密封端蓋(3)內(nèi)表面設(shè)有橡膠密封墊(307 )，固定螺栓(301)通過(guò)密封端蓋(3 )與螺栓孔(104 )旋緊連接，將密封端蓋(3 )、密封墊(307 )與圓柱殼體(I)緊密貼合固定。
3.如權(quán)利要求1所述的拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，其特征在于:所述應(yīng)變片組(7)的結(jié)構(gòu)為:包括四個(gè)單向應(yīng)變片，在第一彈簧片(4)和第二彈簧片(401)的頂端兩面分別粘貼一個(gè)單向應(yīng)變片組成半橋，應(yīng)變片表面采用密封膠密封；應(yīng)變片組(7)的電信號(hào)導(dǎo)線經(jīng)水密連接件(308 )引出圓柱殼體(I)外與應(yīng)變采集儀連接。
4.如權(quán)利要求1所述的拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，其特征在于:所述導(dǎo)向滑塊(2)上設(shè)置有橡膠密封圈(201)，所述導(dǎo)向滑塊(2)尾部通過(guò)橡膠密封圈(201)與圓柱殼體(I)的內(nèi)壁面接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，其特征在于:所述圓柱殼體(I)的尾部外側(cè)設(shè)置有與輕外殼連接固定的第一安裝孔(101)和第二安裝孔(102)。
6.如權(quán)利要求1所述的拉桿式水下結(jié)構(gòu)變形測(cè)量裝置，其特征在于:所述圓柱殼體(I)、導(dǎo)向滑塊(2 )和密封端蓋(3 )均采用不銹鋼材料。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK104359392SQ201410629886
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】吳國(guó)慶, 王永軍, 張震, 沈永春 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所