技术领域
[0001] 本
发明涉及破损抗沉及
姿态平衡监测技术领域，具体涉及一种
船舶吃水测量装置。
背景技术
[0002] 目前国内船舶领域运用的吃水测量系统大多采用压电式吃水测量
传感器，该传感器在船舶处于平静海域的锚泊状态下可较为准确的测量船体的吃水深度，但在海浪较大或船舶处于行驶状态下，压电式吃水
测量传感器会受到周围
海水压
力剧烈变化的影响，无法准确的实时读取船体的吃水深度。吃水深度数据是船舶破损抗沉及姿态平衡系统的重要参数，因此采用传统的压电式吃水测量传感器存在较大的局限性，无法满足船舶对吃水深度实时测量的使用要求，会对船舶的行驶安全带来一定的隐患。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题在于针对现有采用压电式传感器的船舶吃水测量系统在船舶动态环境下测量误差较大的问题，提出一种吃水测量装置，该装置可实现对船体吃水深度进行实时的较为精确的动态测量。
[0004] 本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0005] 一种吃水测量装置，所述吃水测量装置包括上下两个
磁性浮子及玻璃管液位计、两个液位变送器和一个液位显示装置；上下两个磁性浮子及玻璃管液位计之间相互连通；每个所述磁性浮子及玻璃管液位计包括底部互相连通的前腔体和后腔体，所述前腔体内设置玻璃管液位计，所述后腔体内设置磁性浮子；所述前腔体和后腔体与船体外海水连通组成一个连通器，前腔体和后腔体内的海水液位与船体外的海水液面相同；两个液位变送器分别设置于上下两个磁性浮子及玻璃管液位计后腔体的底端，所述磁性浮子通过后腔体的
外壳将磁力
信号传递给所述液位变送器，液位变送器将该磁力信号转换为
电信号并传送给所述液位显示装置。
[0006] 上述方案中，所述上下两个磁性浮子及玻璃管液位计分别位于船舶
单层甲板的上方和下方，两个磁性浮子及玻璃管液位计之间通过管路与
法兰相互连通，管路与法兰穿过所述甲板。
[0007] 上述方案中，所述吃水测量装置还包括
压力传感器，所述压力传感器设置于位于下方的磁性浮子及玻璃管液位计的底部，所述压力传感器将测得的液压信号传送给所述液位显示装置，液位显示装置能够读取所述压力传感器的数据并进行计算和显示。
[0008] 上述方案中，位于下方的磁性浮子及玻璃管液位计通过通海
阀箱与船体外海水连通，在海水进口
截止阀与磁性浮子及玻璃管液位计法兰之间采用一段直径较小且弯曲的流道，形成对舷外波浪的机械阻尼，减小流道内液体
波动。
[0009] 上述方案中，所述液位显示装置接收来自两个液位变送器的电信号，对电信号进行计算并转换为实际的吃水深度数据，液位显示装置采用多
采样点补偿、滤波补偿
算法对流道内液位高度数据进行处理，实现二次滤波的功能，以保证数据的
稳定性和可靠性，最终在显示屏上进行显示。
[0010] 上述方案中，所述玻璃管液位计采用双色
石英玻璃管液位计，利用自然光在液体中的折射光学原理，借助滤色红绿玻璃，使玻璃管内有海水时呈现绿色，无海水时呈现红色。
[0011] 上述方案中，所述后腔体内无需设置传统磁性浮子液位计的磁翻板。
[0012] 上述方案中，所述吃水测量装置的所有构件均采用耐海水
腐蚀的材料制成。
[0013] 本发明的有益效果在于：
[0014] 1、本发明吃水测量装置可实现对船体吃水深度的实时稳定连续测量，且可直接观察海水液面高度。吃水测量装置的磁性浮子及玻璃管液位计由前部玻璃管腔体(前腔体)和后部容纳磁性浮球的腔体(后腔体)组成，共同通过法兰和管路与船体外部组成一个连通器，两个腔体内的液面与船体外海水液面相同高度。通过前部玻璃管液位计可直接读取吃水深度数据；此外，磁性浮子与海水液面高度同样保持一致，磁性浮子通过腔体外壳将磁力信号传递给腔体外部的液位变送器，液位变送器将接收到的磁力信号转换为电信号并传送给液位显示装置。采用磁性浮子及玻璃管液位计，可实现吃水深度的数字化读取和液位的机械化直接读取。
[0015] 2、本发明吃水测量装置的液位显示装置接收来自液位变送器的电信号，对电信号进行计算并转换为实际的吃水深度数据。磁性浮子及玻璃管液位计采用直径较小且弯曲的流道实现对舷外波浪的机械阻尼，减小流道内液体波动，液位显示装置采用多采样点补偿、滤波补偿等算法对流道内液位高度数据进行处理，实现二次滤波的功能，以保证数据的稳定性和可靠性，最终在显示屏上进行显示。采用高
精度传感器(液位变送器和压力传感器)后可实现测量精度±10mm，具备适应范围广、实用性强的特点。
[0016] 3、本发明吃水测量装置还设有压力传感器与液位显示装置信号连接，当吃水深度处于磁性浮子及玻璃管液位计测量的盲区范围(液位计对接
位置和穿甲板位置)内时，液位显示装置将通过采集安装于磁性浮子及玻璃管液位计底部的压力传感器信号对盲区内的吃水深度数据进行补偿计算，达到显示无盲区。
[0017] 4、本发明吃水测量装置用于对舰船吃水深度的测量，作为压电式测量方式的补充手段。并可上传
数字量吃水信号给损管
监控系统。
附图说明
[0018] 下面将结合附图及
实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0019] 图1是本发明吃水测量装置的整体结构示意图；
[0020] 图2是本发明位于下面的磁性浮子及玻璃管液位计的主视图；
[0021] 图3是本发明位于上面的磁性浮子及玻璃管液位计的主视图；
[0022] 图4是图3所示位于上面的磁性浮子及玻璃管液位计的侧视图；
[0023] 图5是本发明吃水测量装置的液位显示装置的示意图。
[0024] 图中：10、磁性浮子及玻璃管液位计；11、前腔体；111、玻璃管液位计；12、后腔体；121、磁性浮子；20、液位变送器；30、压力传感器；40、液位显示装置。
具体实施方式
[0025] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
[0026] 如图1所示，为本发明一较佳实施例的吃水测量装置，包括上下两个磁性浮子及玻璃管液位计10、两个液位变送器20、一个压力传感器30和一个液位显示装置40。因为船舶需要测量的吃水液位的总长度是超过船舶单层甲板层高的，因此单个磁性浮子及玻璃管液位计10无法完全测量所需的全部液位高度。故一套完整的吃水测量装置配置上下两个磁性浮子及玻璃管液位计10，上下两个磁性浮子及玻璃管液位计10分别位于船舶单层甲板的上方和下方，两个磁性浮子及玻璃管液位计10之间通过管路与法兰相互连通，管路与法兰穿过甲板。
[0027] 进一步优化，位于下方的磁性浮子及玻璃管液位计10通过通海阀箱与船体外海水连通，在海水进口截止阀与磁性浮子及玻璃管液位计10法兰之间采用一段直径较小且弯曲的流道，形成对舷外波浪的机械阻尼，减小流道内液体波动。
[0028] 如图2-4所示，每个磁性浮子及玻璃管液位计10包括底部互相连通的前腔体11和后腔体12，前腔体11内设置玻璃管液位计111，后腔体12内设置磁性浮子121。前腔体11和后腔体12与船体外海水连通组成一个连通器，前腔体11和后腔体12内的海水液位与船体外的海水液面相同。两个液位变送器20分别设置于上下两个磁性浮子及玻璃管液位计10后腔体12的底端，磁性浮子121通过后腔体12的外壳将磁力信号传递给液位变送器20，液位变送器
20将该磁力信号转换为电信号并传送给液位显示装置40。液位显示装置40接收来自两个液位变送器20的电信号，对电信号进行计算并转换为实际的吃水深度数据。
[0029] 由于上下两个磁性浮子及玻璃管液位计10之间的管路需要穿过甲板，因此在测量时存在盲区，故通过压力传感器30对盲区进行补偿，即当液位高度恰好处于上下两个磁性浮子及玻璃管液位计10之间的管路时，无法通过前腔体11直接读取液位，此时通过压力传感器30的值来确认液位高度。压力传感器30设置于位于下方的磁性浮子及玻璃管液位计10的底部。压力传感器30将测得的液压信号传送给液位显示装置40，液位显示装置40能够读取压力传感器30的数据并进行计算和显示，实现对吃水深度数据的无盲区实时测量与显示。
[0030] 使用人员可通过玻璃管液位计111中液面所对应的刻度直接读取船体的吃水深度。为便于液位的观察，玻璃管液位计111采用双色石英玻璃管液位计，利用自然光在液体中的折射光学原理，借助滤色红绿玻璃，使玻璃管内有海水时呈现绿色，无海水时呈现红色，增强液面观察的清晰度。经过标校后的指示精度可达±10mm。
[0031] 此外，磁性浮子121会随腔体内的液面而升降，同样与船体外的海水液位保持一致。磁性浮子121通过后腔体12的外壳将磁力信号传递给腔体端部的液位变送器20，液位变送器20将该磁力信号转换为4～20mA的电信号并传送给液位显示装置40。液位显示装置40对采集到的两个液位变送器20的电信号进行计算并利用多采样点补偿、滤波补偿算法对流道内液位高度数据进行处理，实现二次滤波的功能，以保证数据的稳定性和可靠性，最终在显示屏上进行显示。
[0032] 当吃水深度处于上下两个磁性浮子及玻璃管液位计10的测量盲区时，液位显示装置40可读取固定在腔体底部的压力传感器30的数据并进行计算和显示，实现对吃水深度数据的无盲区实时测量与显示。
[0033] 进一步优化，本实施例中，后腔体12内无需设置磁翻板。传统的磁性浮子液位计为磁翻板液位计，腔内的浮子位置会随外界海水的液位而上下浮动，浮子内材料为永久磁
钢，通过磁耦合原理将磁性传递到固定在腔内的磁翻板(即磁翻柱指示器，由与刻度对应数量的小磁翻柱组成)，当液位上升浮子经过时对应的翻柱由白色翻转为180度变成红色，而当液位下降浮子再次经过时，翻柱由红色翻转为白色，从而实现了刻度的显示。由于磁翻柱的寿命有限，可靠性较低，且本发明吃水测量装置已经集成了玻璃管液位计，因此不需要再配置传统磁性浮子液位计所需的磁翻板。只需要通过固定在每个液位计底端的液位变送器将浮球的磁力信号转换为4-20mA的电信号输出给显示装置即可。
[0034] 进一步优化，本实施例中，针对液位计在海水环境中使用易受到海水腐蚀的特点，吃水测量装置的所有构件均采用具备良好耐海水腐蚀性的材料。其中，磁性浮子及玻璃管液位计10本体及连接法兰采用316L
不锈钢材料
内衬PTFE的工艺，在保证装置强度的条件下实现金属材质与海水的完全隔离，增强了装置的防腐性能。此外，液位显示装置40本体采用
冷轧钢板材料，其他附件也均满足高空气湿度、盐雾、霉菌环境下的防腐防漏要求。
[0035] 本发明吃水测量装置可实现对吃水深度数据进行实时的无盲区测量，通过机械阻尼及多点采样、数据补偿算法的处理，提高了吃水深度数据的可靠性与稳定性，具备适应范围广、实用性强的特点。
[0036] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0037] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和
权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
