CN105314078A - 一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法。包括以下步骤，步骤一：获取船舶的质量，船长及船宽，横纵稳心高、水线面面积、水上正投影面积、水上侧投影面积、船舶的漂心纵向坐标、起重船的左右舷设计吃水、艏艉设计吃水及起重载荷质量参数；步骤二：通过垂直运动参考单元测得当前时刻的船舶的横倾和纵倾姿态信息；步骤三：根据起重船的初始参数和测得的姿态信息来计算当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水。本发明能够有效的维持起重船在作业过程中的平稳性和安全性。

Description

一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法。

背景技术

起重机装卸作业过程中船舶的横倾角和纵倾角均不应过大。大型起重船在进行装卸作业起吊质量巨大的重物时所产生的倾覆力矩，对其浮态具有重大影响。如果不采取恰当的措施，甚至可能会造成船体倾覆。装卸作业过程中船舶需要保持一定的倾斜角，通常船舶利用压载系统反向调载，这样可以部分抵消起吊物所产生的倾斜力矩，使船舶处于适合的装卸作业状态。

在进行调载的过程中，需要将船舶的纵横倾、左右舷吃水和艏艉吃水值作为调载的参考依据。纵倾和横倾可以通过垂直运动参考单元(MRU)测量得到，但是吃水值无法通过传感器直接测量得到。目前国内外建造的船舶大多装有配载计算机用来计算船舶的吃水、稳性、强度、摇摆周期等参数，但是既繁琐又费时。而且船舶在实际营运中，又经常碰到货载变化的情况，非常需要能够快速地计算(或估算)出货载变化对吃水的影响。为了较为快速且准确的获取船舶当前时刻的吃水信息，可以利用已经获得的船舶初始参数信息和测得的船舶横纵倾姿态信息来计算得出。

目前国内外文献中，尚未出现过此类起重船起重作业时的吃水快速计算方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够有效的维持起重船在作业过程中的平稳性和安全性的，一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法。

一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法，包括以下步骤，

步骤一：获取船舶的质量，船长及船宽，横纵稳心高、水线面面积、水上正投影面积、水上侧投影面积、船舶的漂心纵向坐标、起重船的左右舷设计吃水、艏艉设计吃水及起重载荷质量参数；

步骤二：通过垂直运动参考单元测得当前时刻的船舶的横倾和纵倾姿态信息；

步骤三：根据起重船的初始参数和测得的姿态信息来计算当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水。

本发明一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法，还可以包括：

1、当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水通过以下方法得到：

(1)当质量为P的起重载荷处在通过漂心垂直线上的(x_f,0,z)处时，增加的平均吃水为：

$\mathrm{\δ}d=\frac{P}{{\mathrm{\ωA}}_w}$

其中，ω为水的密度，A_w为船舶的水线面面积；

(2)当附加载荷不是处在通过漂心的垂直线上时，左舷吃水变化量为δd_left，右舷吃水变化量为δd_right，艏吃水变化量为δd_F，艉吃水变化量为δd_A，

${\mathrm{\δd}}_F=\left(\frac{1}{2}L-x_f\right)tan\mathrm{\θ}$

${\mathrm{\δd}}_A=-\left(\frac{1}{2}L+x_f\right)tan\mathrm{\θ}$

其中，L为船舶长度，B为船舶宽度，x_f为船舶的漂心纵向坐标，θ船舶的纵倾角，船舶的横倾角；

(3)附加载荷起吊之后的最终船舶的左右舷吃水和艏艉吃水为：

d′_left＝d_left+δd_left+δd

d′_right＝d_right+δd_right+δd

d′_F＝d_F+δd_F+δd

d′_A＝d_A+δd_A+δd

其中，附加载荷起吊之前的左舷设计吃水记为d_left，右舷设计吃水记为d_right，船艏设计吃记为d_F，船艉设计吃水记为d_A。

有益效果：

大型起重船在进行装卸作业起吊质量巨大的重物时所产生的倾覆力矩，对其浮态具有重大影响。如果不采取恰当的措施，甚至可能会造成船体倾覆。通常船舶利用压载系统反向调载，这样可以部分抵消起吊物所产生的倾斜力矩，使船舶处于适合的装卸作业状态。而在进行调载的过程中，需要将船舶的纵横倾、左右舷吃水和艏艉吃水值作为调载的参考依据。纵倾和横倾可以通过垂直运动参考单元(MRU)测量得到，但是吃水值无法通过传感器直接测量得到，为了较为快速且准确的获取船舶当前时刻的吃水信息，就需要利用已经获得的船舶信息(起重物质量、设计吃水和船舶横纵倾)来计算得出。

通过船舶设计吃水、起重物质量和当前时刻的船舶横纵倾信息来计算出当前时刻的船舶的左右舷吃水和艏艉吃水值，为压载系统的调载过程提供重要参考，有效的维持起重船在作业过程中的平稳性和安全性。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明系统结构方框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。

一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法，具体步骤如下：

步骤1：获取船舶的质量，船长及船宽，横纵稳心高、水线面面积、水上正投影面积、水上侧投影面积、船舶的漂心纵向坐标、起重船的左右舷设计吃水、艏艉设计吃水及起重载荷质量等参数，作为计算吃水的初始参数；

步骤2：在有环境干扰的情况下，通过垂直运动参考单元(MRU)测得当前时刻的船舶的横倾和纵倾姿态信息；

步骤3：依据起重船的初始参数和测得的姿态信息来计算当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水，作为起重船压载系统的重要参考指标，用来维持船舶的平稳，保证作业的安全。

步骤3中，之所以要依据起重船的初始参数和测得的姿态信息来计算当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水，原因可以通过下面的分析得到：

大型起重船在进行装卸作业起吊质量巨大的重物时所产生的倾覆力矩，对其浮态具有重大影响。如果不采取恰当的措施，甚至可能会造成船体倾覆。通常船舶利用压载系统反向调载，这样可以部分抵消起吊物所产生的倾斜力矩，使船舶处于适合的装卸作业状态。而在进行调载的过程中，需要将船舶的纵横倾、左右舷吃水和艏艉吃水值作为调载的参考依据。纵倾和横倾可以通过垂直运动参考单元(MRU)测量得到，但是吃水值无法通过传感器直接测量得到，为了较为快速且准确的获取船舶当前时刻的吃水信息，就需要利用已经获得的船舶信息(起重物质量、设计吃水和船舶横纵倾)来计算得出。

一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法，通过以下方式实现：

首先，获取船舶的质量，船长及船宽，横纵稳心高、水线面面积、水上正投影面积、水上侧投影面积、船舶的漂心纵向坐标、起重船的左右舷设计吃水、艏艉设计吃水及起重载荷质量等参数；然后，在有环境干扰的情况下，通过垂直运动参考单元(MRU)测得当前时刻的船舶的横倾和纵倾姿态信息；最后，依据起重船的初始参数和测得的姿态信息来计算当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水。

起重船当前时刻左右舷和艏艉吃水快速计算方法为：

(1)先假设质量为P的起重载荷处在通过漂心垂直线上的(x_f,0,z)处，此时的载荷不会影响船舶本身的横纵倾，只会增加平均吃水δd；

(2)当起重载荷不是处在通过漂心的垂直线上，则会对船舶自身的横纵倾有一定的影响；同时由于环境干扰力的作用，也会使船舶产生一定的横纵倾，进而会对船舶的左右舷吃水和艏艉吃水产生影响。左舷吃水变化量记为δd_left，右舷吃水变化量记为δd_right，艏吃水变化量记为δd_F，艉吃水变化量记为δd_A；

(3)假设起重载荷起吊之前的左舷设计吃水记为d_left，右舷设计吃水记为d_right，船艏设计吃水记为d_F，船艉设计吃水记为d_A。则起重载荷起吊之后的最终船舶的左右舷吃水和艏艉吃水为：

d′_left＝d_left+δd_left+δd

d′_right＝d_right+δd_right+δd

d′_F＝d_F+δd_F+δd

d′_A＝d_A+δd_A+δd

本发明涉及一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法。首先，获取船舶的质量，船长及船宽，横纵稳心高、水线面面积、水上正投影面积、水上侧投影面积、船舶的漂心纵向坐标、起重船的左右舷设计吃水、艏艉设计吃水及起重载荷质量等参数，作为计算吃水的初始参数；然后，在有环境干扰的情况下，通过垂直运动参考单元(MRU)测得当前时刻的船舶的横倾和纵倾姿态信息；最后，依据起重船的初始参数和测得的姿态信息来计算当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水，作为起重船压载系统的重要参考指标，用来维持船舶的平稳，保证作业的安全。

附图1是起重船上的吃水快速计算方法流程图，描述了计算当前时刻起重船左右舷吃水和艏艉吃水的整个计算处理过程。图2为本发明系统结构方框图。

本发明的目的按如下步骤实现：

步骤1：获取船舶的质量，船长及船宽，横纵稳心高、水线面面积、水上正投影面积、水上侧投影面积、船舶的漂心纵向坐标、起重船的左右舷设计吃水、艏艉设计吃水及起重载荷质量等参数，作为计算吃水的初始参数；

步骤2：在有环境干扰的情况下，通过垂直运动参考单元(MRU)测得当前时刻的船舶的横倾和纵倾姿态信息，作为计算吃水的参数；

步骤3：依据起重船的初始参数和测得的姿态信息来计算当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水，作为起重船压载系统的重要参考指标，用来维持船舶的平稳，保证作业的安全。

具体通过如下4步实现：

(1)先假设附加质量为P的载荷处在通过漂心垂直线上的(x_f,0,z)处，此时的载荷不会影响船舶本身的横纵倾，只会增加平均吃水，具体表达式为：

$\mathrm{\δ}d=\frac{P}{{\mathrm{\ωA}}_w}---\left(1\right)$

其中，δd为船舶由于附加质量为P的载荷所增加的平均吃水，增加ω为水的密度，A_w为船舶的水线面面积。

(2)当附加载荷不是处在通过漂心的垂直线上，则会对船舶自身的横纵倾有一定的影响；同时由于环境干扰力的作用，也会使船舶产生一定的横纵倾，进而会对船舶的左右舷吃水和艏艉吃水产生影响。左舷吃水变化量记为δd_left，右舷吃水变化量记为δd_right，艏吃水变化量记为δd_F，艉吃水变化量记为δd_A。具体表达式为：

${\mathrm{\δd}}_F=(\frac{1}{2}L-x_f)tan\mathrm{\θ}---\left(4\right)$

${\mathrm{\δd}}_A=-\left(\frac{1}{2}L+x_f\right)tan\mathrm{\θ}---\left(5\right)$

其中，L为船舶长度，B为船舶宽度，x_f为船舶的漂心纵向坐标，θ船舶的纵倾角，船舶的横倾角。

(3)假设附加载荷起吊之前的左舷设计吃水记为d_left，右舷设计吃水记为d_right，船艏设计吃记为d_F，船艉设计吃水记为d_A。则附加载荷起吊之后的最终船舶的左右舷吃水和艏艉吃水为：

d′_left＝d_left+δd_left+δd(6)

d′_right＝d_right+δd_right+δd(7)

d′_F＝d_F+δd_F+δd(8)

d′_A＝d_A+δd_A+δd(9)

(4)以垂直运动参考单元(MRU)测得的船舶的横倾和纵倾姿态信息和计算得出的船舶的左右舷和艏艉吃水为参考依据，通过压载系统进行手动调载，使得船舶的横纵倾、左右舷吃水和艏艉吃水满足当前工况和海况下的作业要求。

Claims (2)

1.一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一：获取船舶的质量，船长及船宽，横纵稳心高、水线面面积、水上正投影面积、水上侧投影面积、船舶的漂心纵向坐标、起重船的左右舷设计吃水、艏艉设计吃水及起重载荷质量参数；

步骤二：通过垂直运动参考单元测得当前时刻的船舶的横倾和纵倾姿态信息；

步骤三：根据起重船的初始参数和测得的姿态信息来计算当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水。

2.根据权利要求1所述的一种起重船起重作业时的吃水快速计算方法，其特征在于：所述的当前时刻起重船的左右舷和艏艉吃水通过以下方法得到：

(1)当质量为P的起重载荷处在通过漂心垂直线上的(x_f,0,z)处时，增加的平均吃水为：

$\mathrm{\δ}d=\frac{P}{{\mathrm{\ωA}}_w}$

其中，ω为水的密度，A_w为船舶的水线面面积；

(2)当附加载荷不是处在通过漂心的垂直线上时，左舷吃水变化量为δd_left，右舷吃水变化量为δd_right，艏吃水变化量为δd_F，艉吃水变化量为δd_A，

${\mathrm{\δd}}_F=(\frac{1}{2}L-x_f)tan\mathrm{\θ}$

${\mathrm{\δd}}_A=-(\frac{1}{2}L+x_f)tan\mathrm{\θ}$

其中，L为船舶长度，B为船舶宽度，x_f为船舶的漂心纵向坐标，θ船舶的纵倾角，船舶的横倾角；

(3)附加载荷起吊之后的最终船舶的左右舷吃水和艏艉吃水为：

d′_left＝d_left+δd_left+δd

d′_right＝d_right+δd_right+δd

d′_F＝d_F+δd_F+δd

d′_A＝d_A+δd_A+δd

其中，附加载荷起吊之前的左舷设计吃水记为d_left，右舷设计吃水记为d_right，船艏设计吃记为d_F，船艉设计吃水记为d_A。