[发明专利]一种极地船舶锚绞机滚筒应力检测装置及应力检测方法

说明书

本发明提供一种极地船舶锚绞机滚筒应力检测装置和应力检测方法，检测装置包括多个应变花、多个无线应力传感器节点、无线接入点和工控机，多个应变花及对应的多个无线应力传感器节点固定设置于极地船舶锚绞机滚筒和侧隔板的多个高危应力点位，每一个应变花测量对应高危应力点位的多个方向的应变，每一个无线应力传感器节点，根据多个方向的应变，计算高危应力点位的应力值，所述工控机对应力值超过警戒值的高危应力点位进行报警。本发明的应力应变测试技术可以用于完成结构及零件等的受力情况的分析与研究，对工作的可靠性进行判定，可以做到对滚筒等部位的实时应力检测，保证准确性和时效性，及时报警。

技术领域

本发明涉及应力检测领域，更具体地，涉及一种极地船舶锚绞机滚筒应力检测装置及应力检测方法。

背景技术

目前由于气候变暖，北极航线的开通，极地船舶产业发展迅速，锚绞机作为船舶夹板设备的主要组成之一，其可靠性和安全性对于船舶的安全运营有着至关重要的作用。锚绞机的滚筒一般用于船舶停靠码头，靠离码头以及系带浮筒时缠绕缆绳，进行缆绳的卷绕和回收，承担上述作业时的拉伸载荷。

锚绞机主体部件包括筒体主体、侧隔板、离合器爪和轴承衬套。在极地低温条件下，甲板设备会出现冷脆性转变，机械性能下降；水雾会在低温作用下结冰，增大机械载荷；风浪涌会使船舶稳性降低，增大缆绳和锚绞机的受力。因此在锚绞机的主要受力的滚筒，侧隔板等关键部位设置应力检测装置对于船舶咋极地环境中安全可靠的运营非常有利。

现阶段对于应力的分析是利用ANSYS等仿真软件进行建模仿真，但是仿真分析对于建模水平和边界条件的设置有较高的要求，而且甲板机械在低温，结冰，以及较差海况下的应力状况会发生剧烈变化，仿真无法提供精确度。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种极地船舶锚绞机滚筒应力检测装置及应力检测方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种极地船舶锚绞机滚筒应力检测装置，包括多个应变花、多个无线应力传感器节点、无线接入点和工控机，每一个应变花包括多个应变片，每一个应变花连接对应的一个无线应力传感器节点，多个应变花及对应的多个无线应力传感器节点固定设置于极地船舶锚绞机滚筒和侧隔板的多个高危应力点位，每一个无线应力传感器节点通过所述无线接入点与工控机通信连接；每一个应变花，用于测量对应高危应力点位的多个方向的应变，并传输给对应的无线应力传感器节点；每一个无线应力传感器节点，用于根据对应的应力花传递的高危应力点位的多个方向的应变，计算所述高危应力点位的应力值，并通过所述无线接入点将计算得到的应力值传输给工控机；工控机，用于对应力值超过警戒值的高危应力点位进行报警。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，每一个应变花包括三个应变片，用于对相应高危应力点位的三个方向的应变进行测量；

相应的，所述每一个无线应力传感器节点，用于根据对应的应力花传递的高危应力点位的多个方向的应变，计算所述高危应力点位的应力值，包括：无线应力传感器节点根据三个方向的应变，计算最大主应力、最小主应力和主方向与x轴的夹角；基于最大主应力、最小主应力和主方向与x轴的夹角，计算出高危应力点位的应力值，其中，x、y轴坐标系根据实际需求建立。

可选的，所述无线应力传感器节点包括应变测量单元、信号处理单元、第一无线收发单元、MCU处理器和电源；应变测量单元为测量电桥，用于分别将高危应力点位的三个应变片的电阻信号转化为电压信号，并根据电压信号计算出对应的应变，得到三个方向的应变；信号处理单元，用于根据高危应力点位的三个方向的应变，计算出高危应力点位的应力值，并通过第一无线收发单元将高危应力点位的应力值发送给无线接入点；MCU处理器，用于控制无线应力传感器节点进入休眠或者唤醒。