JP3140582B2 - 連続梁用圧力計測装置 - Google Patents

連続梁用圧力計測装置

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JP3140582B2
JP3140582B2 JP04311036A JP31103692A JP3140582B2 JP 3140582 B2 JP3140582 B2 JP 3140582B2 JP 04311036 A JP04311036 A JP 04311036A JP 31103692 A JP31103692 A JP 31103692A JP 3140582 B2 JP3140582 B2 JP 3140582B2
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戸沢  秀
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続した梁を含む構造
物について同梁のうち任意の支点間に作用する圧力を計
測するための連続梁用圧力計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の連続梁用圧力計測装置は、連続梁
の両端部と中央部とに貼付された4個のひずみセンサ
と、これらのひずみセンサのうち両端のセンサ同士およ
び中央部のセンサ同士が対辺をなすように接続されたホ
イートストンブリッジをそなえており、これにより上記
連続梁に作用する曲げ応力を他の歪みの影響を受けずに
正確に測定することが可能となっている。
【0003】従来の連続梁用圧力計測装置を船体構造物
に適用した例を図8,図9に示す。すなわち、船体の二
重底内底板2を補強するロンジ材1の特定の肋板3,3
(間隔L)の間の分布圧力を測定すべく、連続梁である
ロンジ材1の面材1aに4個のひずみセンサA〜Dが貼
付されている。肋板3の近傍のロンジ材1の両端部には
ひずみセンサAおよびDが貼付されるとともに、ロンジ
材1の中央部にはひずみセンサBおよびCが貼付され、
図9に示すように、ひずみセンサA,Dおよびひずみセ
ンサB,Cがそれぞれ対辺をなすようにして、ホイート
ストンブリッジが構成されている。これにより曲げ応力
以外の応力成分の影響が相殺されて、このようなロンジ
材1における分布圧力を測定することができる(特開昭6
1-243335号参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述のよ
うな従来の連続梁用圧力計測装置では、大型船での波浪
変動圧計測を想定した場合、連続梁の長さが5m程度と
なるため、連続梁の長手方向に4個のひずみセンサを配
置すると、ひずみセンサ相互間の間隔が大となり、ケー
ブルが長くなるとともに、個々のひずみセンサについて
別個の防水保護が必要となり、コスト面や信頼性の面で
問題がある。本発明は、このような問題点の解決をはか
ろうとするもので、4個のひずみセンサを連続梁中央部
に集中配置させるとともに計測システムのコンパクト化
をはかり、コストの低減および信頼性の向上をはかれる
ようにした、連続梁用圧力計測装置を提供することを目
的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の連続梁用圧力計測装置は、連続梁を含む構
造物について同連続梁に作用する圧力を計測すべく、同
連続梁に貼付された4個のひずみセンサと、これらのひ
ずみセンサの相互間を接続するホイートストンブリッジ
とをそなえ、上記4個のひずみセンサが2対のグループ
を形成して、各1対のグループのひずみセンサが相互に
上記連続梁の中央部を通る横断線に関して対称に且つ同
横断線の近傍に配設されているそして、本発明の連続
梁用圧力計測装置は、上記1対のグループの各ひずみセ
ンサが上記連続梁の中立軸を挟むようにして同連続梁の
深さ方向に互いに離隔して配設されたことを特徴として
いる。また、本発明の連続梁用圧力計測装置は、上記1
対のグループの各ひずみセンサが上記連続梁の面材にお
いて互いに重合するように配設されたことを特徴として
いる。
【0006】
【作用】前述の本発明の連続梁用圧力計測装置では、4
個のひずみセンサが2対のグループを形成し、各1対の
グループのひずみセンサが相互に連続梁の中央部を通る
横断線に関して対称に且つ同横断線の近傍に貼付される
とともに、これらのひずみセンサの中で上記横断線に関
して対称なセンサ同士が対辺となるようにセンサ相互が
ホイートストンブリッジを構成しているので、変動ひず
みによる影響が相殺された状態で連続梁に作用する圧力
のみを曲げ応力の総和に相当する出力信号として検出す
る作用が行なわれる。
【0007】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図1〜3は本発明の第1実施例としての連続
梁用圧力計測装置を示すもので、図1はその船体二重底
内連続梁部での構成図、図2は連続梁部の横断面図、図
3は図2の梁に作用する応力の分布図、図4〜7は本発
明の第2実施例としての連続梁用圧力計測装置を示すも
ので、図4はその船体二重底内連続梁部での構成図、図
5は連続梁部の横断面図、図6は図5の梁に作用する応
力の分布図、図7は図5の要部拡大図である。
【0008】図1,2に示すように、本発明の第1実施
例は、本発明の連続梁用圧力計測装置を船体二重底内底
板2を補強する肋板の3相互間に挟まれたロンジ材1に
適用した例である。この第1実施例では、連続梁として
のロンジ材1に貼付される4個のひずみセンサA,B,
C,Dを2対のグループとしてのひずみセンサA,Bと
ひずみセンサD,Cとに分け、各1対のグループとして
のひずみセンサA,BおよびひずみセンサD,Cが相互
にロンジ材1の中央部を通る横断線に関し対称に且つ同
横断線の近傍に配設されている。そして、各1対のグル
ープの各ひずみセンサAとBあるいはDとCが、ロンジ
材1の中立軸n・aを挟むようにしてロンジ材1の深さ
方向に互いに離隔して配設されている。
【0009】さらに、各ひずみセンサは、従来と同様に
上記横断線に関し対称をなすセンサ同士すなわちAとD
およびBとCがそれぞれ対辺となるようにホイートスト
ンブリッジに構成される(図9参照)。なお、このよう
に構成されたブリッジの入力端(図9参照)には図示し
ない電源が接続されるとともに、出力端には図示しない
電圧計が接続される。
【0010】本発明の第1実施例としての連続梁用圧力
計測装置は、上述のような構成を有しているので、次の
ような作用効果が得られる。まず、4個のひずみセンサ
A〜Dで検出される曲げ応力は、図3に示すようにセン
サA〜Dでは応力σA,σDが検出され、センサB,Cで
は応力σB,σCが検出される。そして、各ひずみセンサ
はAとDおよびBとCが対辺をなすようにホイートスト
ンブリッジを構成しているので、各センサA,B,C,
Dの両端の出力電圧をeA,eB,eC,eDとし、本来の
検出したい連続梁(ロンジ材1)に作用する分布圧力の
みによる電圧をそれぞれeA',eB',eC',eD■とし
て、さらに変動ひずみによる出力をeN,またブリッジ
の出力をeOとすると、次のような関係式[数1]が成
り立つ。
【数1】 eO = eB+eC−eA−eD = (eB'+eN)+(eC'+eN)−(−eA'+eN)−(−eD'+eN) =eB'+eC'+eA'+eD'
【0011】したがって、船体変動による歪みがロンジ
材1に作用して、各歪みセンサA〜Dにこれに起因した
出力eNが生じた場合でも、ブリッジ回路によって上記
成分eNは相殺され、出力eOとしては本来の分布圧力の
総和のみが検出されることになる。このようにして、こ
の第1実施例によれば、4個のひずみセンサが集中的に
配設されているので、次のような効果ないし利点が得ら
れる。 (1) 計測用ケーブル長を減じ、物量減が達成できる。 (2) 4個のひずみセンサについて防水施工を一括して行
なえるため、計測の信頼性を向上させることができる。 (3) 上向きのセンサ貼付作業が不要となるので、作業性
が向上し、ひいては回路の信頼性向上につながる。
【0012】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。本実施例も、本計測装置を船体二重底内底板2を補
強する肋板3に挟まれたロンジ材1に適用した例であ
る。本実施例でも、図4,5,7に示すように、連続梁
としてのロンジ材1に貼付される4個のひずみセンサ
A,B,C,Dを2対のグループAとBおよびDとCに
分け、各1対のグループAとB,DとCのひずみセンサ
が相互にロンジ材1の中央部を通る横断線に関し対称に
且つ同横断線の近傍に配設されている。そして、ひずみ
センサグループ4−1およびひずみセンサグループ4−
2の各ひずみセンサA,BあるいはD,Cがロンジ材1
の面材1aにおいて互いに重合するように配設されてい
る(図7参照)。
【0013】さらに、各ひずみセンサは、前述の第1実
施例と同様に、上記梁1の中央部における横断線に関し
て対称をなすセンサ同士すなわちAとDおよびBとCが
それぞれ対辺となるようにホイートストンブリッジに構
成される。なお、このように構成されたブリッジの入力
端(図9参照)には図示しない電源が接続されるととも
に、出力端には図示しない電圧計が接続される。このよ
うな構成により、この第2実施例の連続梁用圧力計測装
置でも前述の第1実施例とほぼ同様の作用効果が得られ
る。
【0014】まず、4個のひずみセンサA〜Dで検出さ
れる曲げ応力は、図6に示すように、ひずみセンサA〜
Dでは応力σA,σDが検出され、ひずみセンサB,Cで
は応力σB,σCが検出される。そして、各ひずみセンサ
はAとDおよびBとCが対辺をなすようにホイートスト
ンブリッジを構成しているので、各センサA,B,C,
Dの両端の出力電圧をeA,eB,eC,eDとし、本来の
検出したい連続梁(ロンジ材1)に作用する分布圧力の
みによる電圧をそれぞれeA',eB',eC',eD■とし
て、さらに変動ひずみによる出力をeN,またブリッジ
の出力をeOとすると、前述の関係式[数1]が成り立
つ。
【0015】したがって、船体変動による歪みがロンジ
材1に作用して、各歪みセンサA〜Dにこれに起因した
出力eNが生じた場合でも、ブリッジ回路によって上記
成分eNは相殺され、出力eOとしては本来の分布圧力の
総和のみが検出されることになる。このようにして、本
実施例でも、やはり4個のひずみセンサA〜Dがロンジ
材1の中央部に集中的に配設されているので、次のよう
な効果ないし利点が得られる。 (1) 計測用ケーブル長を減じ、物量減が達成できる。 (2) 4個のひずみセンサについて防水施工を一括して行
なえるため、計測の信頼性を向上させることができる。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の連続梁用
圧力計測装置では、連続梁に作用する圧力を計測すべく
同連続梁に貼付された4個のひずみセンサが、梁の中央
部に集中的に配設されているので、次のような効果ない
し利点が得られる。 (1) 従来技術に比べ、センサ間あるいはセンサと計測器
とをつなぐケーブルの長さを格段に減らすことが可能で
あり、物量減に貢献できる。 (2) センサを広い範囲に分散配置する必要がなくなるた
め、防水工事を2枚もしくは4枚のセンサに対し一括し
て行なえる。そのため、計測回路の信頼性を向上させる
ことができる。 (3) センサ貼付作業の作業性が向上し、ひいては回路の
信頼性向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例としての連続梁用圧力計測
装置の船体二重底内連続梁部での構成図である。
【図2】図1の連続梁用圧力計測装置の連続梁部におけ
る横断面図である。
【図3】図2の梁に作用する応力の分布図である。
【図4】本発明の第2実施例としての連続梁用圧力計測
装置の船体二重底内連続梁部での構成図である。
【図5】図4の連続梁用圧力計測装置の連続梁部におけ
る横断面図である。
【図6】図5の梁に作用する応力の分布図である。
【図7】図5の要部の拡大図である。
【図8】従来の連続梁用圧力計測装置の船体二重底内連
続梁部での構成図である。
【図9】従来の連続梁用圧力計測装置のひずみセンサ構
成図である。
【符号の説明】
1 ロンジ材 1a 面材 2 二重底内底板 3 肋板 A〜D ひずみセンサ 4−1,4−2 ひずみセンサグループ n・a 中立軸
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 1/00 G01L 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続梁を含む構造物について同連続梁に
    作用する圧力を計測すべく、同連続梁に貼付された4個
    のひずみセンサと、これらのひずみセンサの相互間を接
    続するホイートストンブリッジとをそなえ、 上記4個のひずみセンサが2対のグループを形成して、
    各1対のグループのひずみセンサが相互に上記連続梁の
    中央部を通る横断線に関して対称に且つ同横断線の近傍
    に配設されるとともに上記1対のグループの各ひずみセンサが上記連続梁の中
    立軸を挟むようにして同連続梁の深さ方向に互いに離隔
    して配設された ことを特徴とする、連続梁用圧力計測装
    置。
  2. 【請求項2】 連続梁を含む構造物について同連続梁に
    作用する圧力を計測すべく、同連続梁に貼付された4個
    のひずみセンサと、これらのひずみセンサの相互間を接
    続するホイートストンブリッジとをそなえ、 上記4個のひずみセンサが2対のグループを形成して、
    各1対のグループのひずみセンサが相互に上記連続梁の
    中央部を通る横断線に関して対称に且つ同横断線の近傍
    に配設されるとともに、 上記1対のグループの各ひずみセンサが上記連続梁の面
    材において互いに重合するように配設されたことを特徴
    とする、連続梁用圧力計測装置。
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