一种耐压壳体空间位移测量机构和方法技术

本发明专利技术一种耐压壳体空间位移测量机构和方法，属于位移测量技术领域；该测量机构包括工作平台、图像模块、高压釜釜体，所述高压釜釜体放置于工作平台上，图像模块设置于高压釜釜体正上方；通过所述工作平台使得高压釜釜体底面水平放置，保证其轴向垂直于地面；通过所述高压釜釜体进行壳体耐压实验；通过所述图像模块捕获壳体内壁空间位置图像，并进行解算，得到壳体在静水压力作用下的位移值。所述高压釜为敞开式，当壳体进行压力测试时能够时刻观察壳体内壁面的变形情况。数字图像相关系统是通过光学原理测量物体变形的，它可以测量空间瞬时位移值；将两者结合可以在一次实验中同时获得壳体结构在受外压的过程中某一位置处的三维空间位移值。维空间位移值。维空间位移值。

【技术实现步骤摘要】
一种耐压壳体空间位移测量机构和方法


[0001]本专利技术属于位移测量
，具体涉及一种耐压壳体空间位移测量机构和方法。

技术介绍

[0002]为了能够充分利用水下航行器耐压壳体的内部空间，就需要在有限的空间内尽可能多的安装各种仪器设备，这就导致一些设备离壳体的内壁面较近。当壳体在承受外压时，壳体的形变可能会对壳体内部的仪器设备造成挤压，从而影响内部仪器设备的正常工作。因此在实际使用之前有必要对壳体进行压力测试，获得壳体在外压作用下的空间位移变化情况，确保壳体受压之后的变形不会影响壳体内部仪器设备的正常工作。
[0003]目前对壳体进行压力测试时，主要是通过在壳体内壁面粘贴应变片的方式获取变形数据，例如“夹层复合材料耐压圆柱壳深水静压承载特性分析.(海军工程大学学报,2018,30(02):83
‑
87.)”中所采用的方法。它不能同时获得壳体在三维空间的位移数据。因此采用该方法所获得的数据无法判定壳体受压之后的变形是否会影响壳体内部仪器设备的正常工作。

技术实现思路

[0004]要解决的技术问题：
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种耐压壳体空间位移测量机构和方法，能够准确获得圆柱形耐压壳体在承受外压之后的空间位移。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种耐压壳体空间位移测量机构，其特征在于：包括工作平台、图像模块、高压釜釜体，所述高压釜釜体放置于工作平台上，图像模块设置于高压釜釜体正上方；
[0007]通过所述工作平台使得高压釜釜体底面水平放置，保证其轴向垂直于地面；
[0008]通过所述高压釜釜体进行壳体耐压实验；
[0009]通过所述图像模块捕获壳体内壁空间位置图像，并进行解算，得到壳体在静水压力作用下的位移值。
[0010]本专利技术的进一步技术方案是：所述高压釜釜体为中空且上端开口的柱状结构，其开口端密封安装有高压釜密封端盖；所述高压釜密封端盖开有中心通孔，作为观察窗。
[0011]本专利技术的进一步技术方案是：所述耐压壳体为一端开口的套筒结构，置于高压釜釜体内，其开口端通过法兰结构与高压釜密封端盖的下端面同轴密封连接，其外壁面和高压釜釜体内壁面之间形成密封环腔，注水、增压后对壳体产生静水压力；
[0012]若干个涂有散斑点的标定物沿周向均布于耐压壳体的内周面，所述摄像机从观察窗捕捉壳体内壁面上标定物的位置变化信息。
[0013]本专利技术的进一步技术方案是：所述高压釜密封端盖为双层法兰盘，其大径端与高压釜釜体开口端的法兰结构密封连接，小径端伸入高压釜釜体内；高压釜密封端盖的小径
端外径与高压釜釜体内径一致，端面与耐压壳体的法兰结构密封连接；
[0014]所述高压釜密封端盖上安装有注水接头，所述注水接头一端通过螺纹旋入高压釜的密封端盖内，另一端与加压控制台的水管连接，使其能够按照设置的增压速率对壳体进行注水加压。
[0015]本专利技术的进一步技术方案是：所述高压釜密封端盖通过沿周向设置多组螺栓、弹性垫圈、螺母与高压釜釜体开口端的法兰结构固定，通过密封圈实现安装面的密封；
[0016]所述高压釜密封端盖的大端外周面上对称设置有两个把手，便于安装和拆卸。
[0017]本专利技术的进一步技术方案是：所述图像模块包括摄像机和数字图像相关模块，两个所述摄像机通过安装架固定于高压釜釜体的观察窗正上方，用于拍摄记录壳体内标定物的位置变化信息，并将记录的位置信息传入数字图像相关模块中进行解算，进而求出壳体在外压作用下的位移值。
[0018]本专利技术的进一步技术方案是：所述安装架包括相机支架、云台、铝合金型材、摄像机安装底座；所述相机支架为三脚架结构，支撑于工作平台上；所述云台安装于相机支架上；所述摄像机通过摄像机安装底座和铝合金型材固定于云台上。
[0019]本专利技术的进一步技术方案是：所述云台的下端与相机支架转动连接，能够调整安装于其上的摄像机的角度，其上端为可移动开口钳结构，作为铝合金型材安装槽；通过安装于可移动开口钳活动端的紧固旋钮，调节铝合金型材安装槽的宽度，实现铝合金型材的紧固。
[0020]本专利技术的进一步技术方案是：两个所述铝合金型材通过型材连接螺母垂直固定，位于下方的铝合金型材固定于云台的铝合金型材安装槽内；所述摄像机通过摄像机安装底座安装于位于上方的铝合金型材。
[0021]一种耐压壳体空间位移测量机构的安装方法，其特征在于具体步骤如下：
[0022]步骤一：将所述工作平台置于水平地面上，并将所述高压釜釜体和相机支架放置在工作台上；
[0023]步骤二：向所述高压釜釜体内注入一定量的水，保证后续加压时，以较少的注水量即可达到加压的效果；
[0024]步骤三：用胶水将喷涂有散斑点的标识物粘贴在壳体内壁面的指定位置，且保证涂有散斑点的平面朝上；
[0025]步骤四：在所述高压釜密封端盖的密封槽内放入密封圈，将贴有标定物的耐压壳体通过内六角螺钉固定连接在高压釜密封端盖上；
[0026]步骤五：在所述高压釜釜体的法兰结构上密封槽内放置密封圈，将高压釜密封端盖放置与高压釜釜体的法兰结构上，通过螺栓、螺母、弹性垫圈将高压釜釜体和高压釜密封端盖固连；
[0027]步骤六：将所述注水接头一端旋入高压釜密封端盖端面上的螺纹孔中，另一端与控制台上的水管相连，完成高压釜加压装置的安装；
[0028]步骤七：通过螺栓、螺母将云台安装在相机支架上，然后将第一个铝合金型材沿其凹槽放入云台中，转动云台上的紧固旋钮带动可移动开口钳运动，与铝合金型材形成型面约束并夹紧型材，确保型材不会发生移动；
[0029]步骤八：将第二个铝合金型材通过内六角螺钉、型材连接件和型材连接螺母固定
在第一个铝合金型材上；
[0030]步骤九：将所述摄像机安装在摄像机安装底座上，然后将摄像机安装底座沿凹槽插入铝合金型材中，最后通过内六角螺钉、型材连接件、型材连接螺母将摄像机安装底座固定；
[0031]步骤十：将摄像机通过网线与数字图像相关模块相连，调整摄像机的视角及相机支架的高度、位置，使两个摄像机均能清晰的捕捉到标定物上的散斑点；完成整个测量机构的安装。
[0032]有益效果
[0033]本专利技术的有益效果在于：
[0034](1)本专利技术中所述的高压釜为敞开式高压釜，其特点是当壳体进行压力测试时也能够时刻观察壳体内壁面的变形情况。本专利技术中所述数字图像相关DIC系统是通过光学原理测量物体变形的，它可以测量任意形状、任意位置处的空间瞬时位移值。将这种敞开式的高压釜系统与DIC系统相结合，可以在一次实验中同时获得壳体结构在受外压的过程中某一位置处的三维空间位移值。解决了本专利技术专利背景中的技术问题。
[0035](2)可以在壳体多个关键位置粘贴标定物，在一次实验中就能获得壳体内壁面上任意多个关键位置处的空间位移值。
[0036](3)DIC系统是通过光学原理测量物体变形量，精度较高，图10和11分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐压壳体空间位移测量机构，其特征在于：包括工作平台、图像模块、高压釜釜体，所述高压釜釜体放置于工作平台上，图像模块设置于高压釜釜体正上方；通过所述工作平台使得高压釜釜体底面水平放置，保证其轴向垂直于地面；通过所述高压釜釜体进行壳体耐压实验；通过所述图像模块捕获壳体内壁空间位置图像，并进行解算，得到壳体在静水压力作用下的位移值。2.根据权利要求1所述耐压壳体空间位移测量机构，其特征在于：所述高压釜釜体为中空且上端开口的柱状结构，其开口端密封安装有高压釜密封端盖；所述高压釜密封端盖开有中心通孔，作为观察窗。3.根据权利要求2所述耐压壳体空间位移测量机构，其特征在于：所述耐压壳体为一端开口的套筒结构，置于高压釜釜体内，其开口端通过法兰结构与高压釜密封端盖的下端面同轴密封连接，其外壁面和高压釜釜体内壁面之间形成密封环腔，注水、增压后对壳体产生静水压力；若干个涂有散斑点的标定物沿周向均布于耐压壳体的内周面，所述摄像机从观察窗捕捉壳体内壁面上标定物的位置变化信息。4.根据权利要求3所述耐压壳体空间位移测量机构，其特征在于：所述高压釜密封端盖为双层法兰盘，其大径端与高压釜釜体开口端的法兰结构密封连接，小径端伸入高压釜釜体内；高压釜密封端盖的小径端外径与高压釜釜体内径一致，端面与耐压壳体的法兰结构密封连接；所述高压釜密封端盖上安装有注水接头，所述注水接头一端通过螺纹旋入高压釜密封端盖内，另一端与加压控制台的水管连接，使其能够按照设置的增压速率对壳体进行注水加压。5.根据权利要求4所述耐压壳体空间位移测量机构，其特征在于：所述高压釜密封端盖通过沿周向设置多组螺栓、弹性垫圈、螺母与高压釜釜体开口端的法兰结构固定，通过密封圈实现安装面的密封；所述高压釜密封端盖的大端外周面上对称设置有两个把手，便于安装和拆卸。6.根据权利要求2所述耐压壳体空间位移测量机构，其特征在于：所述图像模块包括摄像机和数字图像相关模块，两个所述摄像机通过安装架固定于高压釜釜体的观察窗正上方，用于拍摄记录壳体内标定物的位置变化信息，并将记录的位置信息传入数字图像相关模块中进行解算，进而求出壳体在外压作用下的位移值。7.根据权利要求6所述耐压壳体空间位移测量机构，其特征在于：所述安装架包括相机支架、云台、铝合金型材、摄像机安装底座；所述相机支架为三脚架结构，支撑于工作平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈克纯，蒋雷雷，潘光，施瑶，黄桥高，杨兆骐，魏然峰，姜军，张新虎，王鹏飞，宋江，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：