專利名稱：一種便攜式船用測速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測速裝置，具體涉及一種便攜式船用測速裝置。
背景技術(shù)：
水下拖體類設(shè)備通常搭載在水面船舶上，其拖曳力、拖曳穩(wěn)定性能等參數(shù)與船速密切相關(guān)，這些設(shè)備在交付使用前往往進(jìn)行湖上或者江河拖曳試驗，利用試驗船舶在不同航速下進(jìn)行拖曳作業(yè)，同時測試其性能。但是，一些試驗船舶并不具備航速測量裝置，需要搭載專門的測速儀器。過去的試驗中，經(jīng)常采用拋木塊，卡秒表測量木塊從船頭倒船尾的時間，進(jìn)而估算航速的辦法，這種方式簡單，但精度過低，應(yīng)用起來存在較大缺陷。目前，船舶航行速度的測量儀器主要有GPS、電磁計程儀、多普勒計程儀等，這些測速設(shè)備精度很高，例如多普勒計程儀可達(dá)到0.01節(jié)，但其價格也貴，而且這些設(shè)備多用于 導(dǎo)航，測速只是其功能中很小的一部分。艦船中也有采用水壓式計程儀測速的，利用畢托管原理，通過水壓信息接收系統(tǒng)采集運(yùn)動著的艦船產(chǎn)生的動壓與靜壓之差Λ P，并經(jīng)一系列機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成艦船的航速并輸出，通過對航速的積分運(yùn)算得倒艦船的航程，但是目前的這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積、重量大，不便于應(yīng)用到拖曳試驗船。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種便攜式船用測速裝置，使用時該裝置懸掛于船舷邊隨船運(yùn)動，同時通過水下拖體收集相對船運(yùn)動的流體，經(jīng)測速裝置內(nèi)部回路將采集倒的流體動壓轉(zhuǎn)換成靜壓的形式在倒U型管上顯示出船的航行速度。所述便攜式船用測速裝置，包括檢測裝置、水下拖體、拖索、回流管和引壓管。所述檢測裝置包括裝配板、靜壓閥、動壓閥、注水嘴、注水閥、倒U型管、紅浮球、標(biāo)尺、注氣閥、藍(lán)浮球、消移盒、排氣閥門和排氣管。所述倒U型管豎直固定在裝配板上，并沿裝配板的豎直中心線左右對稱。倒U型管左管路和右管路的下端均設(shè)置有水平接口和豎直接口，且兩個水平接口位于同一直線上。倒U型管左管路的水平接口通過注水閥與注水嘴連接。倒U型管右管路的水平接口通過排氣閥門與排氣管連接。倒U型管的頂部設(shè)置注氣閥。在倒U型管的左管路中放置有紅浮球，右管路中放置有藍(lán)浮球。所述紅浮球和藍(lán)浮球的直徑相同，均小于等于倒U型管的管徑，保證紅浮球和藍(lán)浮球能夠在倒U型管內(nèi)自由的上下浮動。所述倒U型管左管路中動壓閥的上方與右管路中靜壓閥上方的管徑略小于紅浮球和藍(lán)浮球的直徑。在裝配板上倒U型管的豎直中心線上安裝標(biāo)尺，測速前保證紅浮球和藍(lán)浮球?qū)?zhǔn)與標(biāo)尺上的零位線。水下拖體包括殼體、堵頭、慮網(wǎng)、通孔、引壓接口、回流接口、穩(wěn)定舵板、重心調(diào)整塊、拖索環(huán)、回流通道和引壓通道。其連接關(guān)系為所述殼體為空心的柱形結(jié)構(gòu)，在殼體頭部迎流面的中心處加工有通孔，通孔與引壓通道貫通。所述引壓通道為在水下拖體的殼體內(nèi)加工的豎直方向的通孔，引壓通道的上端安裝引壓接口，下端通過堵頭密封。回流通道為在水下拖體的殼體內(nèi)加工的另一個豎直方向的通孔，在回流通道的上端安裝回流接口。所述穩(wěn)定舵板布置在水下拖體殼體的尾部，穩(wěn)定舵板沿殼體中心線對稱。重心調(diào)整塊固定在殼體內(nèi)，使水下拖體的重心與浮心重合。測速裝置的整體連接關(guān)系為檢測裝置的裝配板固定在待檢測船的船舷上，倒U型管左管路的豎直接口通過動壓閥與引壓管連接，引壓管通過引壓接口與引壓通道貫通。倒U型管右管路的豎直接口通過靜壓閥與回流管連接，回流管通過回流接口與回流通道貫通。所述拖索為Y型結(jié)構(gòu)，其分叉端與水下拖體殼體上的拖索環(huán)連接，另一端掛接在被測試船上。最后通過綁扎帶將回流管和弓I壓管與拖索捆扎在一起。所述倒U型管的右管路中設(shè)置有消移盒，所述消移盒與倒U型管為一體結(jié)構(gòu)，消移盒的直徑大于倒U型管的管徑。所述標(biāo)尺在裝配板上的位置上下可調(diào)。在裝配板上固定標(biāo)尺的位置處沿縱向加工腰型槽，標(biāo)尺能夠在該腰型槽內(nèi)上下滑動，滑動到設(shè)定位置后通過定位銷固定。
在所述水下拖體的殼體上安裝回流接口和引壓接口的位置設(shè)置導(dǎo)流罩。在所述通孔的入口處安裝慮網(wǎng)。有益效果(I)該裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積、重量小，易于應(yīng)用到拖曳試驗船進(jìn)行船速的測試。(2)檢測裝置中標(biāo)尺的刻度對應(yīng)的即為左側(cè)液面在相應(yīng)高度下的航速，從而可以直觀實時的查看被測試船的行駛速度。(3)在倒U型管的右管路中設(shè)置有消移盒，能夠消除因船體搖擺或顛振等造成倒U型管上壓力的改變而弓I起水柱高度的變化，保證測量的準(zhǔn)確性。
圖I是本發(fā)明一種便攜式船用測速裝置結(jié)構(gòu)總體示意圖。圖2是本發(fā)明水下拖體結(jié)構(gòu)示意圖。其中1-裝配板、2-靜壓閥、3-動壓閥、4-注水嘴、5-注水閥、6-倒U型管、7-紅浮球、8-標(biāo)尺、9-注氣閥、10-藍(lán)浮球、11-消移盒、12-排氣閥門、13-排氣管、14-拖索、15-回流管、16-引壓管、17-拖索環(huán)、18-水下拖體、19-導(dǎo)流罩、21-堵頭、22-慮網(wǎng)、23-通孔、24-引壓接口、25-回流接口、26-穩(wěn)定舵板、27-重心調(diào)整塊、28-回流通道、29-引壓通道。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本實施例提供一種便攜式船用測速裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積、重量小，易于應(yīng)用到拖曳試驗船進(jìn)行船速的測試。圖I顯示了該便攜式船用測速裝置的總體結(jié)構(gòu)，該裝置包括檢測裝置、水下拖體18、拖索14、回流管15和引壓管16。其中檢測裝置固定在待檢測船的船舷上，檢測裝置通過回流管15和引壓管16與水下拖體18連接。拖索14為Y型結(jié)構(gòu)，其分叉端與水下拖體18上的相應(yīng)拖索環(huán)17連接，另一端掛接在被測試船上，保證水下拖體18與被測船同步行駛。為減小水中流體阻力對回流管15和引壓管16的影響，通過綁扎帶將回流管15和引壓管16與拖索14捆綁在一起，依靠拖索14承受拖力，保證回流管15和引壓管16能正常工作。檢測裝置包括裝配板I、靜壓閥2、動壓閥3、注水嘴4、注水閥5、倒U型管6、紅浮球7、標(biāo)尺8、注氣閥9、藍(lán)浮球10、消移盒11、排氣閥門12和排氣管13。為使測速裝置的整體結(jié)構(gòu)通用性高，裝置上配置的閥均為標(biāo)準(zhǔn)的截止閥。檢測裝置的連接關(guān)系為裝配板I固定在待檢測船的船舷上，倒U型管6豎直固定在裝配板I上，并沿裝配板I的豎直中心線左右對稱。倒U型管6左右管路的下端均設(shè)置有水平接口和豎直接口(本實施例中在倒U型管6左右管路的下端各連接一個三通管)，且兩端的水平接口位于同一直線上。倒U型管6左管路的水平接口通過注水閥5與注水嘴4連接，左管路的豎直接口通過動壓閥3與引壓管16連接，引壓管16接入水下拖體18。倒U型管6右管路的水平接口通過排氣閥門12與排氣管13連接，右管路的豎直接口通過靜壓閥2與回流管15連接，回 流管15接入水下拖體18。倒U型管6的頂部設(shè)置注氣閥9。在倒U型管6的左管路中放置有紅浮球7，右管路中放置有藍(lán)浮球10，紅浮球7和藍(lán)浮球10的直徑相同，均小于等于倒U型管6的管徑，保證紅浮球7和藍(lán)浮球10能夠在倒U型管6內(nèi)自由的上下浮動。為了保證浮球不會落到靜壓閥2或動壓閥3上，所述倒U型管A處(左管路中動壓閥3的上方)與B處(右管路中靜壓閥2的上方)的管徑略小于紅浮球7和藍(lán)浮球10的直徑，這樣即使在管路中無外界介質(zhì)充入的情況下，也能保證浮球不會落到靜壓閥2和動壓閥3上。在倒U型管6的右管路中設(shè)置有消移盒11，消移盒11是一小段空心圓柱，相對倒U型管6的管路，具有較大的截面積。這樣在相等高度的條件下，具有相對倒U型管6的管路有較大的容積，能夠消除因船體搖擺或顛振等造成倒U型管6上壓力的改變而引起水柱高度的變化。在裝配板I上倒U型管6的豎直中心線上安裝標(biāo)尺8，標(biāo)尺8的作用是指示航速。為使處于同一基準(zhǔn)線上的兩個浮球能方便地與標(biāo)尺8上的“零位”相對應(yīng)，將標(biāo)尺8的位置設(shè)計成上下可調(diào)式的，具體方法是在裝配板I上固定標(biāo)尺8的位置處沿縱向加工腰型槽，標(biāo)尺8能夠在腰型槽內(nèi)上下滑動，這樣將標(biāo)尺8安裝完成后可使其在裝配板I上做上、下位置的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到設(shè)定位置后通過定位銷固定。水下拖體18的結(jié)構(gòu)如圖2所示。水下拖體18主要包括殼體、堵頭21、慮網(wǎng)22、通孔23、引壓接口 24、回流接口 25、穩(wěn)定舵板26、重心調(diào)整塊27、拖索環(huán)17、回流通道28和引壓通道29。殼體為空心的柱形結(jié)構(gòu)，為保證水下拖體18能夠有效的將壓力信息傳至倒U型管6中，在水下拖體18頭部迎流面的中心處加工有通孔23，通孔23與引壓通道29貫通，引壓通道29為在水下拖體18的殼體內(nèi)加工的豎直方向的通孔，引壓通道29的上端通過引壓接口 24與引壓管16連接，從而將采集到的水壓信號傳至引壓通道29后，再通過引壓管16進(jìn)入倒U型管6的左管路中。為保證水下拖體18在運(yùn)行過程中，將采集到的水壓信號輸入引壓通道29后能全部傳入到倒U型管6左側(cè)的管路中，在加工完引壓通道29和通孔23后，用堵頭21將引壓通道29下端的開口封裝，封裝后應(yīng)保證水密。回流通道28為在水下拖體18的殼體內(nèi)加工的另一個豎直方向的通孔，回流通道28的上端通過回流接口 25與回流管15連接，下端直接與外界貫通?；亓魍ǖ?8的作用是當(dāng)左側(cè)管路水柱降低時，將倒U型管6右管路中的水柱排入到外界。引壓接口 24和回流接口 25的作用是與引壓管16和回流管15對接，使倒U型管6中的管路與水下拖體18中的管路形成通路。為減小裝置工作過程中流體阻力對回流管15、引壓管16與水下拖體18上回流接口 25、引壓接口 24對接處的影響，在安裝回流接口 25和引壓接口 24的位置設(shè)有導(dǎo)流罩19。由于水下拖體18隨船航行，為避免水中雜物進(jìn)入通孔23內(nèi)，在其入口處設(shè)有慮網(wǎng)22以防水中雜物進(jìn)入引壓通道29中。穩(wěn)定舵板26布置在水下拖體18殼體的尾部,穩(wěn)定舵板26沿殼體中心線對稱,重心調(diào)整塊27固定在殼體內(nèi)，使水下拖體18的重心位于浮心。穩(wěn)定舵板26和重心調(diào)整塊27的功能保證水下拖體18在水中航行時的姿態(tài)穩(wěn)定性。該測速裝置的工作原理為 測速前的準(zhǔn)備工作( I)注水測速前將靜壓閥2、動壓閥3和排氣閥12置于關(guān)閉狀態(tài)，注水閥5和注氣閥9置于開啟狀態(tài)，其目的是在倒U型管6內(nèi)建立起一定高度的水柱和氣泡。具體方法是從注水嘴4通過注水閥5向倒U型管6左側(cè)的管內(nèi)注入一定量的水，當(dāng)紅浮球7升至標(biāo)尺8的最上端的刻度位置后，關(guān)閉注水閥5。打開排氣閥12，采用上述同樣的方法從排氣管13經(jīng)排氣閥12向倒U型管6右側(cè)的管內(nèi)注入一定量的水，使藍(lán)浮球10升至與左管道中的液面平行位置后，關(guān)閉排氣閥12。(2 )消除倒U型管6內(nèi)的氣泡緩慢地從注氣閥9向倒U型管6內(nèi)注水，當(dāng)?shù)筓型管6內(nèi)注滿水后關(guān)閉注氣閥9。此時倒U型管6內(nèi)可能有少許氣泡存在，為消除倒U型管6內(nèi)的氣泡，采取的措施是先將注氣閥9設(shè)置為開啟狀態(tài)，然后觀察氣泡是在倒U型管6的左管路還是右管路內(nèi)，依據(jù)氣泡所在的位置，若氣泡在左管內(nèi)打開注水閥5，若氣泡在右管內(nèi)排氣閥12。并從注氣閥9注入適量的水，將倒U型管6中的氣泡排除后關(guān)閉注水閥5或排氣閥12，同時關(guān)閉注氣閥9，這樣可保證倒U型管6內(nèi)充滿液體。(重復(fù)該步驟直至倒U型管6內(nèi)沒有氣泡)。(3)消除回流管和引壓管中的氣泡為保證裝置內(nèi)的回路都充滿水，開啟注水閥5，同時打開動壓閥3，向注水嘴4充水，這樣可將引壓管16內(nèi)的空氣排除，待引壓管16內(nèi)充滿水后，關(guān)閉動壓閥3。開啟排氣閥12，從排氣管13注水，同時打開靜壓閥2，這樣可將回流管15內(nèi)的空氣排除，此時，整個裝置中的管路都充滿了水，管路內(nèi)已無氣泡。(4)在倒U型管6中建立空氣柱為在工作過程中顯示出船的航行速度，需在倒U型管6中建立空氣柱，使被測試船在航行過程中，倒U型管6左管路和右管路的水柱處于不同的高度，用兩者的高度差折算出船的航速。依據(jù)液體不可壓縮性，而氣體具有可壓縮性的原理。在起顯示功能的倒U型管6中需建立空氣柱，所建空氣柱在紅浮球7與藍(lán)浮球10之間，同時為保證裝置上顯示出的被測試船航速值的準(zhǔn)確性，在測速前應(yīng)將紅浮球7與藍(lán)浮球10調(diào)整倒同一基準(zhǔn)線上。實現(xiàn)過程為首先打開注水閥5將倒U型管6左管道中的水放出一部份，關(guān)閉注水閥5。同時打開排氣閥門12，將倒U型管6右管道中的水放出一部份，關(guān)閉排氣閥門12。這樣就在紅浮球7與藍(lán)浮球10間建立起一段空氣柱，需指出的是在做上述工作時需將注氣閥9處于常開狀態(tài)(保證倒U型管6左右管道中的壓力平衡)。為保證紅浮球7與藍(lán)浮球10處于同一基準(zhǔn)線上，將外界水源從注水嘴4 (左邊液柱低， 打開注水閥)或排氣管(右邊液柱低，打開排氣閥)處的排氣口注入，使兩浮球處于同一水平線上，在關(guān)閉注氣閥9。最后調(diào)整標(biāo)尺8在裝配板I上的位置，使標(biāo)尺8的零刻度線與兩浮球處于同一水平線上，調(diào)整好后通過定位銷將標(biāo)尺8固定在裝配板I上。采用該裝置進(jìn)行船速測量的原理為測速前，已經(jīng)將紅浮球7與藍(lán)浮球10調(diào)整到標(biāo)尺8的零刻度線上，使其位于同一基準(zhǔn)上。測速時水下拖體18隨被測速船同步航行，其頭部迎流面中心處開設(shè)的通孔23將采集到的動水壓力傳至倒U型管6的左管路中，此時左管路中的水柱在動水壓力的作用下上升高度h (被測船航行速度越快，左管路中的水柱越高)。當(dāng)?shù)筓型管6左管路中的水柱的上升h后，在倒U型管6中兩浮球間的氣柱的作用下，倒U型管6右管路的水柱下降h，從而倒U型管6左右管路中的液位形成高度差。依據(jù)伯努利原理，當(dāng)左側(cè)液面上升高度h時，被檢測船的航速V，二 Iyfgh。在本實施例中，為了能夠直觀的對航速進(jìn)行查看，標(biāo)尺8的刻度對應(yīng)的即為左側(cè)液面在相應(yīng)高度下的航速。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種便攜式船用測速裝置，其特征在于，包括檢測裝置、水下拖體(18)、拖索(14)、回流管(15)和引壓管(16); 所述檢測裝置包括裝配板(I)、靜壓閥(2)、動壓閥(3)、注水嘴(4)、注水閥(5)、倒U型管(6)、紅浮球(7)、標(biāo)尺(8)、注氣閥(9)、藍(lán)浮球(10)、消移盒(11)、排氣閥門(12)和排氣管(13);所述倒U型管(6)豎直固定在裝配板(I)上，并沿裝配板(I)的豎直中心線左右對稱；倒U型管(6)左管路和右管路的下端均設(shè)置有水平接口和豎直接口，且兩個水平接口位于同一直線上；倒U型管(6)左管路的水平接口通過注水閥(5)與注水嘴(4)連接；倒U型管(6)右管路的水平接口通過排氣閥門(12)與排氣管(13)連接；倒U型管(6)的頂部設(shè)置注氣閥(9);在倒U型管(6)的左管路中放置有紅浮球(7)，右管路中放置有藍(lán)浮球(10);所述紅浮球(7)和藍(lán)浮球(10)的直徑相同，均小于等于倒U型管(6)的管徑，保證紅浮球(7)和藍(lán)浮球(10)能夠在倒U型管(6)內(nèi)自由的上下浮動；所述倒U型管(6)左管路中動壓閥(3)的上方與右管路中靜壓閥(2)上方的管徑略小于紅浮球(7)和藍(lán)浮球(10)的直徑；在裝配板(I)上倒U型管(6)的豎直中心線上安裝標(biāo)尺(8)，測速前保證紅浮球(7)和藍(lán)浮球(10)對準(zhǔn)與標(biāo)尺(8)上的零位線； 所述水下拖體(18)包括殼體、堵頭(21)、慮網(wǎng)(22)、通孔(23)、引壓接口(24)、回流接口(25)、穩(wěn)定舵板(26)、重心調(diào)整塊(27)、拖索環(huán)(17)、回流通道(28)和引壓通道(29);其連接關(guān)系為所述殼體為空心的柱形結(jié)構(gòu)，在殼體頭部迎流面的中心處加工有通孔(23)，通孔(23)與引壓通道(29)貫通；所述引壓通道(29)為在水下拖體(18)的殼體內(nèi)加工的豎直方向的通孔，引壓通道(29)的上端安裝引壓接口(24)，下端通過堵頭(21)密封；回流通道(28)為在水下拖體(18)的殼體內(nèi)加工的另一個豎直方向的通孔，在回流通道(28)的上端安裝回流接口(25);所述穩(wěn)定舵板(26)布置在水下拖體(18)殼體的尾部，穩(wěn)定舵板(26)沿殼體中心線對稱；重心調(diào)整塊(27)固定在殼體內(nèi)，使水下拖體(18)的重心與浮心重合； 所述測速裝置的整體連接關(guān)系為檢測裝置的裝配板(I)固定在待檢測船的船舷上，倒U型管(6)左管路的豎直接口通過動壓閥(3)與引壓管(16)連接，引壓管(16)通過引壓接口(24)與引壓通道(29)貫通；倒U型管(6)右管路的豎直接口通過靜壓閥(2)與回流管(15)連接，回流管(15)通過回流接口(25)與回流通道(28)貫通；所述拖索(14)為Y型結(jié)構(gòu)，其分叉端與水下拖體(18)殼體上的拖索環(huán)(17)連接，另一端掛接在被測試船上；最后通過綁扎帶將回流管(15)和引壓管(16)與拖索(14)捆扎在一起。
2.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式船用測速裝置，其特征在于，在所述倒U型管(6)的右管路中設(shè)置有消移盒(11)，所述消移盒(11)與倒U型管(6)為一體結(jié)構(gòu)，消移盒(11)的直徑大于倒U型管(6)的管徑。
3.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式船用測速裝置，其特征在于，所述標(biāo)尺(8)在裝配板(I)上的位置上下可調(diào)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種便攜式船用測速裝置，其特征在于，在裝配板(I)上固定標(biāo)尺(8)的位置處沿縱向加工腰型槽，標(biāo)尺(8)能夠在該腰型槽內(nèi)上下滑動，滑動到設(shè)定位置后通過定位銷固定。
5.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式船用測速裝置，其特征在于，在所述水下拖體(18)的殼體上安裝回流接口(25)和引壓接口(24)的位置設(shè)置導(dǎo)流罩(19)。
6.如權(quán)利要求I所述的一種便攜式船用測速裝置，其特征在于，在所述通孔(23)的入口處安裝慮網(wǎng)(22)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種便攜式船用測速裝置，包括檢測裝置、水下拖體、拖索、回流管和引壓管。其中檢測裝置懸掛在被測速的船舷上，水下拖體布置在水中，檢測裝置與水下拖體間通過回流管和引壓管連接，同時水下拖體通過拖索與被測速船連接，使水下拖體能夠隨被測速船同步航行。測速時，水下拖體采集相對船運(yùn)動的流體的動壓力，該動壓經(jīng)測速裝置內(nèi)部回路轉(zhuǎn)換成靜壓，使檢測裝置倒U型管兩端的液位形成高度差，該高度差在檢測裝置中的標(biāo)尺上能夠直觀顯示。依據(jù)伯努利原理，當(dāng)?shù)筓型管兩端的高度差為h時，航速為了方便對航速的查看，標(biāo)尺的刻度直接與航速對應(yīng)。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積、重量小，便于應(yīng)用到拖曳試驗船。
文檔編號G01P5/00GK102841216SQ20121036412
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者李志遠(yuǎn), 易立志, 陳孟君, 易谷豐, 孫暢, 束理 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所