一种轴系在线监测系统及船舶的制作方法

1.本技术涉及轴系监测技术领域，具体而言，涉及一种轴系在线监测系统及船舶。


背景技术：

2.轴系是船舶推进系统的重要组成部分，轴系安装质量是影响船舶动力性能的关键因素，因此轴系安装的质量问题一直是船舶建造中最为关注的问题。轴系安装直接受船体结构位移变化影响。由于船体结构受环境温度、干坞及下水后船态、舾装重量、船体焊缝收缩和楞木布置等多种因素影响，不同船型的船体结构位移变化规律又不尽相同，这影响轴系安装的质量和效率。
3.目前针对不同船型的船体结构变形仅是通过仿真计算，并没有真实的测量数据。并且，在轴系的校验计算所依据的船体变形数据也仅是来自仿真计算结果。因此，不管是轴系的安装还是校验都与实际轴系存在偏差。在实际安装时，一旦船体结构发生位移变化，就会给轴系的安装、后续轴系负荷调整以及轴系运行带来挑战。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种轴系在线监测系统及船舶，其通过在轴系上布设监测系统，可以实时监测船体贯通后至船舶下水后，在重大件吊装、总段搭载、干坞及下水后等船体状态发生较大变化期间对轴系区域船体结构及基座的变化情况，为轴系拉线照光提供数据支撑，有效加快轴系安装进度。
5.第一方面，提供了一种轴系在线监测系统，所述轴系包括轴和用于承载所述轴的多个轴承座，所述多个轴承座的安装位置构成多个沉降监测采集点，所述监测系统包括：
6.监测系统，包括多个静力水准仪、液罐和连通管路，每个所述沉降监测采集点处布置一个所述静力水准仪，所述多个静力水准仪布置在一个水平面内，所述多个静力水准仪的高度一致，所述多个静力水准仪的高度与所述轴系的中心线齐平；所述液罐通过所述连通管路与所述多个静力水准仪串联连接并构成回路，所述液罐内的液体沿所述连通管路和所述多个静力水准仪回流，所述多个静力水准仪内的液体的初始高度一致；
7.数据采集系统，用于按照预设采集时间和预设采集频率采集每个所述静力水准仪内液体的高度数据；
8.数据分析系统，用于处理所述数据采集系统采集到的高度数据以分析出沉降结果及所述轴系的不同轴承座处的变形情况。
9.在一种实施方案中，所述数据采集系统包括485总线和数据采集仪，所述数据采集仪通过所述485总线连通并采集每个所述静力水准仪内液体的高度数据。
10.在一种实施方案中，所述液罐的布置高度高于所述静力水准仪的高度预设值，所述预设值大于等于2m。
11.在一种实施方案中，所述数据分析系统包括pc机和分析处理软件，所述pc机获取所述数据采集系统采集到的高度数据，所述分析处理软件分析沉降结果。
12.在一种实施方案中，所述监测系统采用有线通讯方式，所述多个沉降监测采集点同步监测。
13.在一种实施方案中，所述静力水准仪采用晶硅式静力水准仪，所述晶硅式静力水准仪包括储液器、差压式传感器、处理模块、保护罩和支撑架，通过所述差压式传感器实时监测所述沉降监测采集点的压力值，利用所述沉降监测采集点之间的压力值变化计算出沉降量。
14.在一种实施方案中，所述液罐内的液体为硅油。
15.在一种实施方案中，所述数据采集系统和数据分析系统设有数据自动获取与保存、自定义采集时间和采集频率和数据查看与下载功能。
16.在一种实施方案中，相邻的两个所述静力水准仪间隔预设距离布置，当所述预设距离大于4m时，两个所述静力水准仪之间还设有临时支撑，所述临时支撑用于支撑固定两个所述静力水准仪之间的连通管路。
17.根据本技术的第二方面，还提供了一种船舶，其特征在于，包括如第一方面中任一种实施方案所述的轴系在线监测系统。
18.本技术中的轴系在线监测系统及船舶具有的有益效果：
19.本发明通过在轴系位置布设监测系统，间隔预设时间采集静力水准仪内的液位高度，利用连通器原理得出轴系中心线变化规律，通过定期收集整理数据，可以实时监测船体贯通后至船舶下水后，在重大件吊装、总段搭载、干坞及下水后等船体状态发生较大变化期间对轴系区域船体结构及基座的变化情况，为轴系拉线照光提供数据支撑，有效加快轴系安装进度。解决了船舶建造过程中由于船体变形导致轴系安装难度大、周期长的问题，该在线监测系统使用方便简易，使用过程安全可靠，达到了很好的使用效果，提高了设备安装效率，有效降低了现场施工风险，为工程节点的顺利完成提供了保障。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为根据本技术实施例示出的一种轴系在线监测系统的安装示意图；
22.图2为根据本技术实施例示出的一种监测系统的结构示意图；
23.图3为根据本技术实施例示出的一种轴系在线监测系统的组成结构示意图。
24.100、轴系；110、轴；120、轴承座；130、甲板；200、监测系统；210、静力水准仪；220、液罐；230、连通管路；300、数据采集系统；310、通讯总线；320、数据采集仪；400、数据分析系统。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.第一方面，本技术提供一种轴系在线监测系统，图1为根据本技术实施例示出的一种轴系在线监测系统的安装示意图。参见图1，其中，轴系100包括轴110和用于所述轴110的多个轴承座120，轴承座120的安装位置构成多个沉降监测采集点。具体，参见图1，在一种实施例中，轴承座120位于船体的甲板130上，并排列成一条直线。本技术的监测系统包括监测系统200、数据采集系统300和数据分析系统400。
28.其中监测系统200包括多个静力水准仪210、液罐220和连通管路230，每个沉降监测采集点处布置一个静力水准仪210，多个静力水准仪210布置在一个水平面内，多个静力水准仪210的高度一致，多个静力水准仪210的高度与轴系100的中心线齐平。用于准确获取轴系区域船体结构及轴承座的变化情况。液罐220通过连通管路230与多个静力水准仪210串联连接并构成回路，液罐220内的液体沿连通管路230和多个静力水准仪210回流，多个静力水准仪210内的液体的初始高度一致。
29.数据采集系统300用于按照预设采集时间和预设采集频率采集每个静力水准仪210内液体的高度数据。
30.数据分析系统400用于处理数据采集系统300采集到的高度数据以分析出沉降结果及轴系100的不同轴承座120处的变形情况。
31.在上述实施过程中，各个静力水准仪通过连通管路连接，通过大液罐将硅油充满整个连通管路，数据采集系统每间隔一定时间采集一次各个静力水准仪内部液体高度，从而得出轴系中心线变化规律。通过定期收集整理数据，可以实时监测船体贯通后至船舶下水后，在重大件吊装、总段搭载、干坞及下水后等船体状态发生较大变化期间对轴系区域船体结构及轴承座的变化情况，为轴系拉线照光提供数据支撑，有效加快轴系安装进度。本发明有效的解决了船舶建造过程中由于船体变形导致轴系安装难度大、周期长的问题，该在线监测系统使用方便简易，使用过程安全可靠，达到了很好的使用效果，提高了设备安装效率，有效降低了现场施工风险，为工程节点的顺利完成提供了保障。
32.在一种实施方案中，参见图3，数据采集系统300包括通讯总线310和数据采集仪320，通讯总线310可以是485总线。数据采集仪320通过485总线连通并采集每个静力水准仪210内液体的高度数据。
33.图2为根据本技术实施例示出的一种监测系统的结构示意图，参见图2，液罐220的布置高度高于所述静力水准仪的高度预设值，预设值大于等于2m。将液罐220位置需要设置高于静力水准仪210的位置，因为该轴系在线监测系统安装和运行时，液罐220出来的液体硅油需要一定的压力将静力水准仪210和连通管路230内的空气排尽。另外，连通管路230的尾部出口要放开，以便静力水准仪210和连通管路230的空气排出。硅油要充满整个连通管路230，确保连通管路230及静力水准仪210内部无气泡，将连通管路230的尾部出口封住，并与液罐220连通。
34.参见图3，在一种实施方案中，数据分析系统400包括pc机和分析处理软件，其中pc
机获取数据采集系统300的数据采集仪320采集到的高度数据，分析处理软件分析沉降结果。
35.在一种实施方案中，监测系统200采用有线通讯方式，多个沉降监测采集点同步监测。可以保证船体轴承座处的沉降监测采集点的位置数据监测时船体姿态不发生变化。
36.在一种实施方案中，静力水准仪210采用晶硅式静力水准仪，晶硅式静力水准仪包括储液器、差压式传感器、处理模块、保护罩和支撑架，通过差压式传感器实时监测沉降监测采集点的压力值，利用所述沉降监测采集点之间的压力值变化计算出沉降量。传感器具有体积小、量程大，在其量程之内，可以随着地面走势安装而不需要调平。
37.在一种实施方案中，液罐220内的液体为硅油。
38.在一种实施方案中，数据采集系统300和数据分析系统400设有数据自动获取与保存、自定义采集时间和采集频率和数据查看与下载功能。其中，数据采集系统300通过设置每个沉降监测采集点的采集时间和采集频率，同时将多个沉降监测采集点的数据通过485总线汇集到数据采集仪。
39.在一种实施方案中，相邻的两个静力水准仪210间隔预设距离布置，当预设距离大于4m时，两个静力水准仪210之间还设有临时支撑，临时支撑用于支撑固定两个静力水准仪210之间的连通管路230。
40.需要说明的是，该轴系在线监测系统应由专人定期对监测数据做好记录和存档，监测数据应包含监测点完整的数据、监测时间和天气情况。若发现监测数据有较大变化，及时向项目主管部门汇报，分析数据变化原因，并采取相应措施，预防轴系载荷过大，从而导致轴系变形。
41.该轴系在线监测系统具体监测使用过程为：
42.安装静力水准仪210和液罐220，液罐220的安装位置高于静力水准仪2m以上，安装连通管路230将各静力水准仪210和液罐220串联起来。安装数据采集仪320，并通过485总线将数据采集仪320、静力水准仪210和pc机连接。
43.将硅油倒入液罐220，将连通管路230的尾部出口放开，以便静力水准仪210和连通管路230的空气排出，直至硅油充满整个连通管路230，确保连通管路230及静力水准仪210内部无气泡，将连通管路230的尾部出口封住，并与液罐220连通。
44.以船艏方向第一台静力水准仪210的位置为基准进行校零、取初值，进行系统校零。
45.设置采集时间和采集频率，对船舶在不同建造阶段以及不同设备安装阶段进行监测。利用数据采集仪320将监测数据传送至pc机，通过分析处理软件分析沉降结果，并提交不同工况变形情况报告和长周期数据积累分析报告。
46.经使用验证，本发明可有效对船体轴系部分变形进行实时监测，在重大设备安装前后，分析其载荷对轴系变形的影响，预防载荷过大，导致出现安装风险。通过该在线监测系统，可实现在船舶建造过程中，对整个船体的变形更加清晰掌控，实时分析变形原因，进行风险评估，采取相应的措施，有效降低现场施工风险，为工程节点的顺利完成提供保障。
47.第二方面，本技术还提供一种船舶，包括如第一方面中任一种实施方案所述的轴系在线监测系统。
48.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技
术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种轴系在线监测系统，其特征在于，所述轴系包括轴和用于承载轴的多个轴承座，所述多个轴承座的安装位置构成多个沉降监测采集点，所述监测系统包括：监测系统，包括多个静力水准仪、液罐和连通管路，每个所述沉降监测采集点处布置一个所述静力水准仪，所述多个静力水准仪布置在一个水平面内，所述多个静力水准仪的高度一致，所述多个静力水准仪的高度与所述轴系的中心线齐平；所述液罐通过所述连通管路与所述多个静力水准仪串联连接并构成回路，所述液罐内的液体沿所述连通管路和所述多个静力水准仪回流，所述多个静力水准仪内的液体的初始高度一致；数据采集系统，用于按照预设采集时间和预设采集频率采集每个所述静力水准仪内液体的高度数据；数据分析系统，用于处理所述数据采集系统采集到的高度数据以分析出沉降结果及所述轴系的不同轴承座处的变形情况。2.根据权利要求1所述的轴系在线监测系统，其特征在于，所述数据采集系统包括485总线和数据采集仪，所述数据采集仪通过所述485总线连通并采集每个所述静力水准仪内液体的高度数据。3.根据权利要求1所述的轴系在线监测系统，其特征在于，所述液罐的布置高度高于所述静力水准仪的高度预设值，所述预设值大于等于2m。4.根据权利要求1所述的轴系在线监测系统，其特征在于，所述数据分析系统包括pc机和分析处理软件，所述pc机获取所述数据采集系统采集到的高度数据，所述分析处理软件分析沉降结果。5.根据权利要求1所述的轴系在线监测系统，其特征在于，所述监测系统采用有线通讯方式，所述多个沉降监测采集点同步监测。6.根据权利要求1所述的轴系在线监测系统，其特征在于，所述静力水准仪采用晶硅式静力水准仪，所述晶硅式静力水准仪包括储液器、差压式传感器、处理模块、保护罩和支撑架，通过所述差压式传感器实时监测所述沉降监测采集点的压力值，利用所述沉降监测采集点之间的压力值变化计算出沉降量。7.根据权利要求1所述的轴系在线监测系统，其特征在于，所述液罐内的液体为硅油。8.根据权利要求1所述的轴系在线监测系统，其特征在于，所述数据采集系统和数据分析系统设有数据自动获取与保存、自定义采集时间和采集频率和数据查看与下载功能。9.根据权利要求1所述的轴系在线监测系统，其特征在于，相邻的两个所述静力水准仪间隔预设距离布置，当所述预设距离大于4m时，两个所述静力水准仪之间还设有临时支撑，所述临时支撑用于支撑固定两个所述静力水准仪之间的连通管路。10.一种船舶，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的轴系在线监测系统。

技术总结
本申请提供一种轴系在线监测系统，包括监测系统、数据采集系统和数据分析系统。监测系统包括多个静力水准仪、液罐和连通管路，每个所述沉降监测采集点处布置一个所静力水准仪，多个静力水准仪布置在一个水平面内，多个静力水准仪的高度一致，多个静力水准仪的高度与所述轴系的中心线齐平；液罐通过所述连通管路与所述多个静力水准仪串联连接并构成回路，所述多个静力水准仪内的液体的初始高度一致。数据采集系统用于按照预设采集时间和预设采集频率采集每个所述静力水准仪内液体的高度数据。数据分析系统用于处理所述数据采集系统采集到的高度数据以分析出沉降结果及所述轴系的变形情况。本系统提高了船舶建造效率，降低了现场施工风险。现场施工风险。现场施工风险。


技术研发人员：张政 赵梓安 刘邦宇
受保护的技术使用者：江南造船（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.02.03
技术公布日：2023/5/24