基于FBG技術的散貨船結構監(jiān)測傳感器布置研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、散貨船自上個世紀50年代中期出現以來,在國際航運業(yè)中,其運輸占貨物運輸的30%以上。由于其貨運量大,貨源充足,航線固定,裝卸效率高等因素,散貨船運輸獲得了良好的經濟效益。近年來80~90年代建造的散貨船因建造和使用年限較長海損事故頻發(fā),究其原因多數是由于結構損壞而致。因此,有關散貨船營運安全的問題,正同益得到重視。船體的金屬結構在長期運行中會產生各種損傷和裂紋,這種損傷的長期累積是引起船體結構發(fā)生危險的潛在或直接因素。若能對船體結構進行

2、早期損傷檢測,對潛在的威脅發(fā)出預警,這對船舶的營運安全有重大的意義。結構狀態(tài)在線監(jiān)測技術是針對結構物運行和維護的一項新興技術,它能夠實時監(jiān)測其在運行過程中的狀態(tài)參數,提供結構的實際狀態(tài)數據,能及時發(fā)現結構損傷,以便采取必要措施防止重大事故的發(fā)生。將該技術引用于船舶結構狀態(tài)的監(jiān)測中,有著遠大的開發(fā)前景。 在這套船舶結構健康監(jiān)測系統(tǒng)中選用何種傳感設備以及如何針對散貨船的結構特點和應力分布情況選擇監(jiān)測點的位置以及傳感器的布置方法,顯得

3、極為關鍵。光纖光柵傳感技術是近年發(fā)展起來的新型傳感技術,具有易于光纖連接、低損耗、光譜特性好、可靠性高等特點,而且還很容易在一根光纖中連續(xù)制作多個光柵,與時分復用和波分復用技術相結合,很適于作為分布式傳感元件埋入材料和結構內部或貼裝在結構表面,對結構的溫度、壓力、應變等實現多點監(jiān)測。船舶營運環(huán)境復雜,長期處在風浪襲擊和海水的腐蝕環(huán)境下,在船舶監(jiān)測系統(tǒng)中優(yōu)先選用新型的FBG傳感器具有相當大的優(yōu)越性。 船舶結構監(jiān)測系統(tǒng)的目的是實時了

4、解船體結構應力分布的情況,對可能出現的早期損傷發(fā)出警報,預防大的結構損壞從而保證船舶的營運安全。因此,選擇合理有效的監(jiān)測位置,才能保證結果的準確性和可靠性。 本文分析了光纖光柵傳感器的原理和常用的監(jiān)測系統(tǒng),并提出了船體結構監(jiān)測系統(tǒng)的具體實現目的和可參考的實施方案。針對船舶處于復雜的變化的應力條件下,不能簡單的依據經驗進行傳感器的布置,提出了通過有限元計算的方法,對船體結構應力的分布和變化做出初步的統(tǒng)計,并選擇一艘典型的雙舷側散貨

5、船的貨艙艙段部分進行計算,結合FBG傳感器的特點,對艙段部分結構監(jiān)測的位置和傳感器的布置方法做出了初步探討。目前,關于船舶結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究還不夠成熟完善。大型結構物的整體狀況監(jiān)測是一項巨大、復雜的工程,涉及到各方面、各學科知識的運用與綜合。船舶結構物因其本身結構的復雜性及江海的多變營運環(huán)境,相比橋梁、隧道、大壩等民用工程更為復雜,需要更多的學者參與研究。本文僅對散貨船艙段結構的監(jiān)測提出分析的方法,在今后有關船舶結構監(jiān)測系統(tǒng)的研究中

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