【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种张力及角度测量装置，具体涉及一种拖缆张力及角度测量装置，属于水下拖曳探测。
技术介绍
1、拖曳系统主要由拖曳平台、拖缆和拖体组成，拖缆经拖曳平台尾部导缆轮后入水与拖体连接，负责传递拖曳平台与拖体之间的电力、信号与拖力。实际拖曳中，拖缆在水下拖体和自身受力的共同作用下与水平面之间形成拖曳角，与拖曳平台中垂面之间形成侧偏角。通过在拖曳平台处测量拖缆干端的张力、拖曳角和侧偏角，可进一步完善试验数据，为拖曳性能分析和设计准确性验证提供支撑，有效指导拖曳系统的优化设计。
2、当前，对张力测量，一般采用在导缆轮和绞车之间增加一个专门测量张力的滑轮组式的机构，结构比较复杂，对安装空间具有一定的要求。
3、对拖曳角测量，已有采用倾角传感器或者磁性感应原理的装置直接与拖缆连接的方法，对拖曳角进行数据采集分析，但拖缆在流的作用下产生涡激振动导致测量精度差，对传感器的精度和数据处理要求较高。实际拖曳试验中，也有由测量人员手持数显水平尺贴于舷外拖缆上沿，目测读数以测量干端拖曳角，该方法存在测量频率低、测量精度差、安全风险高等问题，且无法对收放缆、加减速、转向等非稳定拖曳工况下的干端拖曳角进行有效监测。
4、对侧偏角测量，水平尺无法进行，目前还没有较好的方法。
5、为此，有必要开发出一种简便易拆装、集成测量、能自动高精度实时监测和全工况通用工作的拖缆张力及干端角度测量装置。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种拖缆张力及干端角度测量
2、本专利技术的技术方案是：一种拖缆张力及干端角度测量装置，包括：固定架ⅰ、张力传感器、固定架ⅱ、测量支架、图像采集单元、无线通信模块和导缆轮；
3、所述固定架ⅱ固定在拖曳平台上，固定架ⅱ上设置有与水平面呈设定夹角的台阶接口，所述张力传感器安装在所述台阶接口与所述固定架ⅰ之间；
4、所述固定架ⅰ上安装有用于对拖缆起导向作用的导缆轮；所述固定架ⅱ上导缆轮的出缆位置处设置具有竖直开口的导缆口，拖缆平行于固定架ⅱ表面穿入导缆轮后从导缆口穿过；
5、所述固定架ⅱ下方设置有测量支架，图像采集单元和无线通信模块安装在测量支架上；所述图像采集单元包括设置在拖曳航向方向上的相机和设置在水平面内与拖曳航向方向垂直方向上的相机；所述相机用于拍摄对应方向上的拖缆图像；
6、所述无线通信模块分别与张力传感器和各相机点连接，用于供电和数据采集。
7、作为本专利技术的一种优选方式，所述测量支架左右两侧的下端设置有能够绕自身轴线转动的导缆辊，所述导缆辊的轴线沿拖曳航向方向。
8、作为本专利技术的一种优选方式，所述测量支架与固定架ⅱ在拖曳航向方向上的相对位置可调。
9、作为本专利技术的一种优选方式，所述测量支架左右两侧的下端为弧形外翻形式。
10、作为本专利技术的一种优选方式，所述导缆口可拆卸的安装在所述固定架ⅱ上。
11、作为本专利技术的一种优选方式，所述导缆口的中心孔为喇叭状。
12、作为本专利技术的一种优选方式，所述台阶接口与水平面夹角为45°。
13、作为本专利技术的一种优选方式，所述张力传感器为盘式张力传感器，所述张力传感器中心具有贯穿的螺纹孔，所述张力传感器中心的螺纹孔一端连入螺杆ⅰ，另一端连入螺杆ⅱ；所述螺杆ⅰ与所述固定架ⅰ连接，所述螺杆ⅱ与所述固定架ⅱ上的台阶接口连接；
14、所述张力传感器两端四周留有以螺纹孔为中心的若干个通孔，用于和导向杆配合实现对所述张力传感器的导向。
15、作为本专利技术的一种优选方式，所述导缆口由结构相同的导缆块ⅰ和导缆块ⅱ对接形成，所述导缆块ⅰ和导缆块ⅱ上设置有条形槽，导缆块ⅰ和导缆块ⅱ对接后，两个条形槽对接形成轴向沿竖直方向的中心孔。
16、此外，基于上述测量装置，本专利技术还提供一种拖缆张力及干端角度测量方法，
17、拖曳过程中，所述无线通信模块实时采集图像采集单元拍摄的具有拖缆图像的照片和张力传感器测得的张力值，并按下述方法计算拖缆拖曳角、侧偏角以及张力；
18、拖缆干端拖曳角α的计算公式为：
19、
20、其中水平面内与拖曳航向方向垂直方向上的相机拍摄的照片中：拖缆顶部距照片后端边缘距离为s2，拖缆底部距照片后端边缘距离为s1，拖缆在水深方向高度为h；
21、拖缆干端侧偏角β的计算公式为：
22、
23、其中拖曳航向方向上的相机拍摄的照片中：拖缆顶部距照片前端边缘距离为l2，底部距照片边缘距离为l1，拖缆在水深方向高度为h；
24、拖缆张力f的计算公式为：
25、f＝f1sinδ
26、其中：f1为所述张力传感器测得的张力，δ为固定架ⅱ上的台阶接口与水平面间的夹角。
27、有益效果：
28、(1)本专利技术的测量装置可实现在一个装置上同时测量拖缆拖曳角、侧偏角和张力；1个张力传感器直接布置在固定架ⅰ和固定架ⅱ之间，直接测量拖缆张力，左右方向高速相机测量拖缆与水平面之间的拖曳角，前后方向高速相机测量拖缆与测量装置中垂面间的侧偏角；能够实现水下拖曳全工况(收放缆、稳定拖曳、加减速和转向等)情况下，自动实时监测拖缆张力及干端角度的功能。该测量装置不受拖曳平台姿态影响，可在拖曳系统全工况下使用，适用性强。
29、(2)本专利技术的测量装置无需人员参与测量过程，可实时测量、上传拖缆张力及干端角度；采用高速相机直接对拖缆缆形拍照，进而计算出拖缆干端角度，而不与拖缆发生物理接触，高速相机安装降低了来自拖缆涡激振动带来的影响，且高速相机底座装有隔振垫，进一步降低了振动，大大提高了测量精度。
30、(3)本专利技术的测量装置中导缆口可拆卸，通过更换不同内径导缆口即可对不同缆径的拖缆进行张力及干端角度测量。
31、(4)本专利技术的测量装置中测量支架与固定架ⅱ在拖曳航行方向位置可变，可适应大范围的拖缆拖曳角测量，提高了测量装置的通用性。
32、(5)本专利技术的测量装置中测量支架下端弧形外翻的设计，避免拖曳平台转向时对拖缆的弯折。
33、(6)本专利技术的测量装置中测量支架下端在拖曳航向垂直方向装有导缆辊，避免拖曳平台转向时对拖缆的磨损，提高了整个测量装置的可使用性和安全性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种拖缆张力及干端角度测量装置，其特征在于：包括：固定架Ⅰ(2)、张力传感器(3)、固定架Ⅱ(4)、测量支架(5)、图像采集单元、无线通信模块(10)和导缆轮(11)；
2.如权利要求1所述的拖缆张力及干端角度测量装置，其特征在于：所述测量支架(5)左右两侧的下端设置有能够绕自身轴线转动的导缆辊(6)，所述导缆辊(6)的轴线沿拖曳航向方向。
3.如权利要求1所述的拖缆张力及干端角度测量装置，其特征在于：所述测量支架(5)与固定架Ⅱ(4)在拖曳航向方向上的相对位置可调。
4.如权利要求3所述的拖缆张力及干端角度测量装置，其特征在于：所述测量支架(5)左右两侧的下端为弧形外翻形式。
5.如权利要求1所述的拖缆张力及干端角度测量装置，其特征在于：所述导缆口(9)可拆卸的安装在所述固定架Ⅱ(4)上。
6.如权利要求5所述的拖缆张力及干端角度测量装置，其特征在于：所述导缆口(9)的中心孔为喇叭状。
7.如权利要求1-6任一项所述的拖缆张力及干端角度测量装置，其特征在于：所述台阶接口与水平面夹角为45°。
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。