基于NiosⅡ的船舶轴系校中校核系统开发

摘要

船舶推进轴系是船舶动力系统的重要组成部分，船舶正常航行时，主机出发的功率通过推进轴系传递给船体尾部的螺旋桨，同时螺旋桨在水中产生的轴向反推力也通过轴系反向传给船体，进而船舶能在江海中正常航行。轴系的校中校核的检测结果，直接决定着主推进系统运转的可靠性及船舶航行的安全性。所以，船舶推进轴系的校中校核测试是不可或缺的环节，开发一套完整的轴系校中校核系统则是校中质量评价过程当中十分迫切需要处理的重要课题之一。　　对于船舶轴系进行的测试必须贯穿于整个船舶的建造、检验和试航的过程当中，阶段性的测量结果是船舶轴系校中校核的重要依据。因此，系统而全面的船舶轴系校中校核系统需要可以实现针对不同阶段的有效测量。在针对实际的船体进行的测试过程中，把对轴系测量得到的数据作为校中理论的计算方法中对正确性验证的有效依据，进而保障船舶轴系的运行状态安全稳定。　　文中基于顶举法的轴承负荷校中校核系统的开发与研究，是对现有测量技术的更新与完善。通过对国内现有研究进行分析学习，利用SOPC技术与LabVIEW虚拟仪器技术，优化现有校中校核方案，形成新的测试系统。新的系统采用可裁剪的NIOS软核编以及虚拟仪器图形化编程在资源整合以及开发周期上具有明显的优势，船舶轴系校中校核系统对轴承测量的压力与位移进行实时采集，并对测量数据进行拟合计算，分析计算结果得到负荷情况，同时将原始数据与测试结果全部存储，从而实现了数据采集、计算分析到输出结果的全过程在线观测。该系统由计算机、液压千斤顶、压力传感器、电涡流传感器等硬件设备来组成，用以实现测量数据的实时采集并显示，最终生成校中校核测量报告。　　一套完整的系统不仅需要具有非常高的精度和稳定性，而且需要通过对台架的测量及分析，证明该系统的可靠性和正确性。本文设计的船舶轴系校中校核系统优化了目前的轴系校中校核系统性能，可以有效解决国内存在普遍的一些工程问题，使这套系统能够在测试的过程中更为便捷的为人们所用。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 轴系校中校核系统的国内外研究现状及发展趋势

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 本文创新部分

第二章 SOPC技术与虚拟仪器

2．1．1 SOPC技术

2．1．3 NIOS Ⅱ系列处理器系统

2．2 虚拟仪器概述

2．2．1 虚拟仪器

2．2．2 LabVIEW与G语言简介

2．3 本章小结

第三章 船舶推进轴系校中概述

3．1 轴系校中的含义

3．2 轴系校中的方法

3．3 影响轴系校中质量的因素

3．4 轴系校中质量的影响

3．5 顶举法测试原理与方法

3．5．1 顶举支点的选择

3．5．2 顶举测量负荷过程

3．5．3 顶举过程注意事项

3．6 基于顶举法的轴承负荷计算方法

3．6．1 顶举系数的计算

3．6．2 绘制顶举曲线及确定千斤顶负荷

3．6．3 轴承实际负荷计算

3．7 本章小结

第四章 系统的软硬件分析与设计

4．1．1 系统需求分析

4．1．2 系统框架设计

4．2 数据采集子系统的软硬件设计

4．2．1 传感器的选择

4．2．2 系统硬件电路

4．2．3 NiosⅡ处理器系统设计

4．2．4 NiosⅡ软件设计

4．2．5 动态链接库DLL的编写

4．3 系统的软件设计

4．3．1 软件设计模式

4．3．2 系统界面设计

4．3．3 数据采集模块设计

4．3．4 数据分析模块设计

4．3．5 数据保存模块设计

4．3．6 报告生成模块设计

4．4 本章小结

第五章 应用实例

5．2 测量结果分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及研究成果