專利名稱：一種球面形狀測量儀及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及殼體形狀測量儀器領(lǐng)域，尤其是球面形狀的測量儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
球形殼體具有耐壓性能好、各向的抗壓性能相同的優(yōu)點(diǎn)，因而在深潛器中有廣泛應(yīng)用。由于加工的工藝水平限制，殼體在加工過程中，球面形狀會(huì)與設(shè)計(jì)值有偏差，這種偏差影響了殼體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，超過規(guī)定數(shù)值就可能導(dǎo)致深潛器殼體損壞，因而需要在制造完成后檢測其球面形狀誤差。球面形狀的誤差可以用初撓度和局部凹凸度來反映，目前局部凹凸度通常用橋型規(guī)來測量。在測量時(shí)，要求將橋型規(guī)的兩端支點(diǎn)豎直放在被測的球面上，并保證橋型規(guī)上的
百分表的表頭垂直于過被測點(diǎn)、且與待測殼體相切的平面；由于橋型規(guī)使用兩點(diǎn)式支撐結(jié)構(gòu)，使用時(shí)會(huì)搖晃，難以保證表頭與所述平面的垂直關(guān)系，造成測量所得數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確；測量時(shí)一般會(huì)要求在上百個(gè)測量點(diǎn)上進(jìn)行測量，每次測量都需要反復(fù)調(diào)整橋型規(guī)，測量的效率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對上述現(xiàn)有橋型規(guī)在測量球面形狀時(shí)測量效率低、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題，進(jìn)行研究改進(jìn)，提供一種球面形狀測量儀及其測量方法，其測量效率高，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種球面形狀測量儀，包括三根帶有滑槽的支桿，所述三根支桿的一端分別連接于交匯區(qū)，所述交匯區(qū)的中部有豎直貫通的孔，所述孔內(nèi)安裝有百分表；所述三根支桿位于同一平面內(nèi)，相鄰兩支桿之間的夾角是120° ;支撐腳安裝在所述滑槽中，所述支撐腳可以在所述滑槽中滑動(dòng)。其進(jìn)一步特征在于
所述三根支桿之間連接有環(huán)形把手；
所述支桿上于所述滑槽的側(cè)邊帶有刻度線。本發(fā)明還提供了一種球面形狀測量的方法，其步驟如下
步驟一對所述球面形狀測量儀進(jìn)行標(biāo)定將所述測量儀水平放置，三個(gè)支撐腳確定了一個(gè)水平面，所述百分表的測頭應(yīng)當(dāng)處于所述水平面的下方；
步驟二 調(diào)整三個(gè)支撐腳的位置，分別讓各個(gè)支撐腳落在待測殼體上的支點(diǎn)到百分表測頭的距離等于待測殼體的臨界弧長；
步驟三在待測殼體上標(biāo)出測量點(diǎn)，將百分表的測頭打在測量點(diǎn)上，獲取三個(gè)或三個(gè)以上測量值并求平均值。所述測量方法的進(jìn)一步特征在于在待測殼體上均勻劃分經(jīng)緯線，經(jīng)緯線的交點(diǎn)即為測量點(diǎn)，將所述測量儀三個(gè)支撐腳落在待測殼體上的支點(diǎn)中的兩個(gè)壓在緯線上，另外一個(gè)支點(diǎn)壓在經(jīng)線上，調(diào)整測量儀的位置，使得百分表測頭打在一個(gè)測量點(diǎn)，讀出測量值；再以測量點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)所述測量儀，進(jìn)行兩次測量，并對三次測量值求平均值。所述臨界弧長是根據(jù)邊界彎矩作用下，弧長為s的球形扁殼的彎曲微分方程齊次式的求解結(jié)果確定的；當(dāng)弧長s為某一特定值時(shí)，弧長中心點(diǎn)的應(yīng)力接近零，這一特定弧長值被稱為臨界弧長。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明裝置采用三點(diǎn)支撐式結(jié)構(gòu)，測量時(shí)穩(wěn)定性好，不會(huì)搖晃，不需要通過反復(fù)調(diào)整來保證百分表表頭與被測點(diǎn)的角度關(guān)系，測量效率高，采集的數(shù)據(jù)也更為準(zhǔn)確；本發(fā)明方法步驟簡單，測量不同的測量點(diǎn)時(shí)，不需要再次調(diào)整支撐腳位置，也不需要調(diào)整百分表表頭與被測點(diǎn)的角度關(guān)系，可以直接測量，提高測量效率。


圖I為本發(fā)明的主視圖，機(jī)電百分表及緊定螺釘未畫出。圖2為圖I沿A-A截面的旋轉(zhuǎn)剖視圖，帶有機(jī)電百分表及緊定螺釘。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖I所示，本發(fā)明包括三根帶有滑槽3的支桿2，三根支桿2的一端分別連接于交匯區(qū)1，交匯區(qū)I的中部有豎直貫通的孔5，孔5內(nèi)安裝有百分表8 ;三根支桿2位于同一平面內(nèi)，相鄰兩支桿2之間的夾角是120° ;支撐腳4安裝在滑槽3中，支撐腳4可以在滑槽3中滑動(dòng)。三根支桿2之間連接有環(huán)形把手6便于操作者在旋轉(zhuǎn)本發(fā)明裝置時(shí)抓握;支桿2上于滑槽3的側(cè)邊帶有刻度線7。如圖2所示，孔5的內(nèi)壁設(shè)有凸臺(tái)12，用于定位百分表8 ;孔5的內(nèi)壁上還設(shè)有螺紋孔，所述螺紋孔中連接緊定螺栓9，用于固定百分表8?；?為長腰型，滑槽3的上部還設(shè)有一個(gè)長腰型的凹臺(tái)12。本實(shí)施例中支撐腳4為加工過的螺栓，可以通過螺母10緊固在支桿2上；所述螺栓的端部加工成尖角，所述尖角可以作為一個(gè)支點(diǎn)；所述螺栓的頭部加工成腰形，螺栓裝在滑槽3中，螺栓的頭部裝在凹臺(tái)11中，可以方便地滑動(dòng)。本發(fā)明還提供了一種球面形狀測量的方法，其步驟如下
步驟一對本發(fā)明裝置進(jìn)行標(biāo)定將所述測量儀水平放置，三個(gè)支撐腳4確定了一個(gè)平面，調(diào)整百分表8測頭的位置，所述測頭應(yīng)當(dāng)處于所述水平面的下方；
步驟二 調(diào)整三個(gè)支撐腳4的位置，借助支桿2上的刻度線7，滑動(dòng)支撐腳4讓各個(gè)支撐腳4落在待測殼體上的支點(diǎn)到百分表8測頭的距離等于待測殼體的臨界弧長；
步驟三在待測殼體上劃分經(jīng)緯線以確定測量點(diǎn)，將所述測量儀三個(gè)支撐腳4落在待測殼體上的支點(diǎn)中的兩個(gè)壓在緯線上，另外一個(gè)支點(diǎn)壓在經(jīng)線上，調(diào)整測量儀的位置，使得百分表測頭打在一個(gè)測量點(diǎn)上，讀出測量值；再以測量點(diǎn)為中心，將所述測量儀旋轉(zhuǎn)90°，讓所述支點(diǎn)中的一個(gè)壓在經(jīng)線上，另外兩個(gè)壓在緯線上，讀出測量值；再將所述測量儀沿相同方向旋轉(zhuǎn)90°，讓所述三個(gè)支點(diǎn)中的兩個(gè)壓在緯線上，另外一個(gè)壓在經(jīng)線上獨(dú)處測量值；再對三次測量值求平均值。步驟四按步驟三所述的方法測量殼體其他的測量點(diǎn)。需要說明的是1、所述臨界弧長是根據(jù)邊界彎矩作用下，弧長為S的球形扁殼的彎曲微分方程齊次式的求解結(jié)果確定的，當(dāng)弧長s為某一特定值時(shí)，弧長中心點(diǎn)的應(yīng)力接近零，這一特定弧長值被稱為臨界弧長。其意義在于在這一弧長內(nèi)球面形狀的變化會(huì)影響到臨界弧長中心點(diǎn)的應(yīng)力值，這一弧長外的球面形狀的變化并不會(huì)影響到臨界弧長中心點(diǎn)的應(yīng)力；
2、在待測球殼上劃分經(jīng)緯線，將經(jīng)緯線的交點(diǎn)作為測量點(diǎn)，這樣做能夠使測量點(diǎn)更均勻地分布在整個(gè)球殼的表面上。測量點(diǎn)的數(shù)目一般在兩百個(gè)以上，根據(jù)測量點(diǎn)的數(shù)目可以確定經(jīng)緯線的疏密程度，作為本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道這一方法。當(dāng)然如果不劃分經(jīng)緯線，直接在球殼上標(biāo)記測量點(diǎn)后，也可以使用本發(fā)明所提供的測量儀和 測量方法測量球面形狀，只是不能保證測量點(diǎn)的均勻分布；
3、如本發(fā)明方法的步驟二所述“讓各個(gè)支撐腳4落在待測殼體上的支點(diǎn)到百分表8測頭的距離等于待測殼體的臨界弧長”，可以借助本實(shí)施例中支桿2表面上的刻度線來調(diào)整；如果沒有刻度線也可以借助其他測量工具來調(diào)整，但是顯然不如通過已有的刻度線調(diào)整來的方便，故帶有刻度線的本發(fā)明裝置是一種較佳的實(shí)施例。以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求。在不違背本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。
權(quán)利要求
1.一種球面形狀測量儀，其特征在于包括三根帶有滑槽(3)的支桿(2)，三根支桿(2)的一端分別連接于交匯區(qū)(1)，交匯區(qū)(I)的中部有豎直貫通的孔(5)，孔(5)內(nèi)安裝有百分表(8);所述三根支桿(2)位于同一平面內(nèi)，相鄰兩支桿(2)之間的夾角是120° ;支撐腳(4)安裝在滑槽(3)中，支撐腳(4)可以在滑槽(3)中滑動(dòng)。
2.如權(quán)利要求I所述球面形狀測量儀，其特征在于各支桿(2)之間連接有環(huán)形把手(6)。
3.如權(quán)利要求I或2所述球面形狀測量儀，其特征在于支桿(2)上于滑槽(3)的側(cè)邊帶有刻度線(7)。
4.使用權(quán)利要求I所述球面形狀測量儀進(jìn)行球面形狀測量的方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一對球面測量儀進(jìn)行標(biāo)定將所述測量儀水平放置，三個(gè)支撐腳(4)確定了一個(gè)水平面，百分表(8)的測頭應(yīng)當(dāng)處于所述水平面的下方； 步驟二 調(diào)整三個(gè)支撐腳(4)的位置，分別讓各個(gè)支撐腳(4)落在待測殼體上的支點(diǎn)到百分表(8)測頭的距離等于待測殼體的臨界弧長； 步驟三在待測殼體上標(biāo)出測量點(diǎn)，將百分表(8)的測頭打在測量點(diǎn)上，獲取三個(gè)或三個(gè)以上測量值并求平均值。
5.如權(quán)利要求4所述的用所述球面形狀測量儀進(jìn)行球面形狀測量的方法，其特征在于在待測殼體上均勻劃分經(jīng)緯線，經(jīng)緯線的交點(diǎn)即為測量點(diǎn)，將所述測量儀三個(gè)支撐腳(4)落在待測殼體上的支點(diǎn)中的兩個(gè)壓在緯線上，另外一個(gè)支點(diǎn)壓在經(jīng)線上，調(diào)整測量儀的位置，使得百分表測頭打在一個(gè)測量點(diǎn)，讀出測量值；再以測量點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)所述測量儀，進(jìn)行兩次測量，并對三次測量值求平均值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球面形狀測量儀，包括三根帶有滑槽的支桿，所述三根支桿的一端分別連接于交匯區(qū)，所述交匯區(qū)的中部有豎直貫通的孔，所述孔內(nèi)安裝有百分表；所述三根支桿位于同一平面內(nèi)，相鄰兩支桿之間的夾角是120°；支撐腳安裝在所述滑槽中，所述支撐腳可以在所述滑槽中滑動(dòng)。本發(fā)明還公開了一種使用本發(fā)明裝置進(jìn)行球面形狀測量的方法首先對本發(fā)明裝置進(jìn)行標(biāo)定；然后調(diào)整三個(gè)支撐腳的位置，分別讓各個(gè)支撐腳落在待測殼體上的支點(diǎn)到百分表測頭的距離等于待測殼體的臨界弧長；再將百分表的測頭打在測量點(diǎn)上，獲取三個(gè)或三個(gè)以上測量值并求平均值。本發(fā)明的測量效率高，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
文檔編號G01B5/20GK102878905SQ20121031413
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者王丹, 王永軍, 黃進(jìn)浩, 沈永新, 陳曉陽 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所