CN106774483A - 一种大型海洋结构物载况自适应压载系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型海洋结构物载况自适应压载系统及其控制方法，所述的系统包括系统服务器、载况监测子系统、压载泵‑阀门子系统、液位监测子系统以及压载舱。本发明使用载况监测子系统，实时监测海洋结构物载况变化；使用液位监测子系统，实时监测海洋结构物内N个压载舱的水位信息；使用系统服务器，计算海洋结构物的应力分布状态，通过系统服务器设定的程序分析处理数据，制定压载方案，自动控制压载泵‑阀门子系统；使用压载泵‑阀门子系统，根据系统服务器发出的指令来调整各压载泵和阀门的工作状态，实现结构物载荷沿纵向近似均匀分布，避免应力在纵向分布上突变，减小应力最大值，保证结构物总纵强度满足使用要求。

Description

一种大型海洋结构物载况自适应压载系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，具体为一种大型海洋结构物载况自适应压载系统及其控制方法。
背景技术
近年来，超大型船舶、超大型浮体相继出现，船舶与海洋结构物呈现大型化、超大型化的趋势。这对船舶与海洋结构物的设计、建造等都提出了更高的要求。一方面，由于大型、超大型船舶与海洋结构物的跨度非常大，会造成较大的船体中垂变形。另一方面，其载况分布复杂、载况变化幅度较大，导致应力分布不均匀、出现应力突变等情况，其总纵强度的保证就更加困难。
为保证结构物的总纵强度，往往会采用加大结构剖面模数、增加结构强度的方法。然而，一味的通过增强结构来满足强度要求，不仅会使建造成本上升，还会使结构物自重增加、载重或功能重量减少。
现有技术中压载水系统的主要功能是：根据船舶与海洋结构物营运的需要，对压载水进行注入或排出，以调整结构物的吃水及其纵、横向的平稳；减小船体变形，以免引起过大的弯曲力矩与剪切力；改善空载的适航性。因此，船舶与海洋结构物一般都布置压载舱。对于大型、超大型的船舶与海洋结构物，其载况分布复杂、载况变化幅度较大，很容易出现应力突变和总纵强度问题。因此，在保证强度的基础上，一种能够根据结构物载况分布和变化情况自动调节压载水注入、排出及转移，进而使应力沿纵向近似均匀分布、避免应力突变的压载系统及其控制方法显得极具意义。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种在保证强度的基础上，能够根据结构物载况分布和变化情况自动调节压载水注入、排出及转移，进而使应力沿纵向近似均匀分布、避免应力突变的大型海洋结构物载况自适应压载系统及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种大型海洋结构物载况自适应压载系统，包括系统服务器、载况监测子系统、压载泵-阀门子系统、液位监测子系统以及压载舱；所述系统服务器与载况监测子系统、压载泵-阀门子系统及液位监测子系统连接；所述压载舱分别与压载泵-阀门子系统及液位监测子系统连接；
所述系统服务器控制载况监测子系统、压载泵-阀门子系统及液位监测子系统；所述载况监测子系统实时监测海洋结构物的载况状态并将实时的载况数据传输给系统服务器；所述压载泵-阀门子系统通过接收系统服务器的指令控制海洋结构物上的所有压载泵和阀门；所述液位监测子系统实时监测海洋结构物上压载舱的液位变化情况，并将压载舱的实时液位数据传输给系统服务器；所述压载舱有N个，各压载舱之间通过压载泵-阀门子系统连接，沿海洋结构物长度方向布置。
一种大型海洋结构物载况自适应压载系统的控制方法，包括如下步骤：
A：监测载况状态；
载况监测子系统实时监测海洋结构物的载况状态，并将载况数据传输给系统服务器；
B：监测压载舱液位；
液位监测子系统实时监测海洋结构物内N个压载舱的水位信息，并将其传输给系统服务器；
C：制定压载方案；
系统服务器根据载况监测子系统上传的载况数据和液位监测子系统上传的各压载舱水位信息计算海洋结构物的应力分布状态，通过系统服务器设定的程序分析处理数据，制定压载方案，调节各压载舱内压载水的注入、排除与转移，进而使载荷及应力沿纵向近似均匀分布，避免应力突变；
D：控制压载泵-阀门子系统；
D1：系统服务器根据制定的压载方案，向压载泵-阀门子系统发出控制指令；
D2：压载泵-阀门子系统根据系统服务器发出的指令调整各压载泵和阀门的工作状态；
E：返回到步骤B。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明使用载况监测子系统，实时监测海洋结构物载况变化；使用液位监测子系统，实时监测海洋结构物内N个压载舱的水位信息；使用系统服务器，计算海洋结构物的应力分布状态，通过系统服务器设定的程序分析处理数据，制定压载方案，自动控制压载泵-阀门子系统；使用压载泵-阀门子系统，根据系统服务器发出的指令来调整各压载泵和阀门的工作状态，实现结构物载荷沿纵向近似均匀分布，避免应力在纵向分布上突变，减小应力最大值，保证结构物总纵强度满足使用要求。
2、本发明在应力最大值减小后，使用者可以在保证安全性的前提下，使用载况自适应压载系统降低海洋结构物剖面模数，节省材料，降低建造成本；减轻海洋结构物自身重量，增加载重量或功能重量，提高经济性。
附图说明
图1是本发明的压载系统的结构示意图。
图2是本发明的压载系统的控制方法流程图。
图中：1、载况监测子系统，2、系统服务器，3、压载泵-阀门子系统，4、压载舱，5、液位监测子系统，6、海洋结构物。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种大型海洋结构物载况自适应压载系统，包括系统服务器2、载况监测子系统1、压载泵-阀门子系统3、液位监测子系统5以及压载舱4；所述系统服务器2与载况监测子系统1、压载泵-阀门子系统3及液位监测子系统5连接；所述压载舱4分别与压载泵-阀门子系统3及液位监测子系统5连接；
所述系统服务器2控制载况监测子系统1、压载泵-阀门子系统3及液位监测子系统5；所述载况监测子系统1实时监测海洋结构物6的载况状态并将实时的载况数据传输给系统服务器2；所述压载泵-阀门子系统3通过接收系统服务器2的指令控制海洋结构物6上的所有压载泵和阀门；所述液位监测子系统5实时监测海洋结构物6上压载舱4的液位变化情况，并将压载舱4的实时液位数据传输给系统服务器2；所述压载舱4有N个，各压载舱4之间通过压载泵-阀门子系统3连接，沿海洋结构物6长度方向布置。
本实施例的海洋结构物6为大型浮体。
如图1-2所示，一种大型海洋结构物载况自适应压载系统的控制方法，包括如下步骤：
A：监测载况状态；
载况监测子系统1实时监测海洋结构物6的载况状态，并将载况数据传输给系统服务器2；
B：监测压载舱4液位；
液位监测子系统5实时监测海洋结构物6内N个压载舱4的水位信息，并将其传输给系统服务器2；
C：制定压载方案；
系统服务器2根据载况监测子系统1上传的载况数据和液位监测子系统5上传的各压载舱4水位信息计算海洋结构物6的应力分布状态，通过系统服务器2设定的程序分析处理数据，制定压载方案，调节各压载舱4内压载水的注入、排除与转移，进而使载荷及应力沿纵向近似均匀分布，避免应力突变；
D：控制压载泵-阀门子系统3；
D1：系统服务器2根据制定的压载方案，向压载泵-阀门子系统3发出控制指令；
D2：压载泵-阀门子系统3根据系统服务器2发出的指令调整各压载泵和阀门的工作状态；
E：返回到步骤B。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种大型海洋结构物载况自适应压载系统，其特征在于：包括系统服务器(2)、载况监测子系统(1)、压载泵-阀门子系统(3)、液位监测子系统(5)以及压载舱(4)；所述系统服务器(2)与载况监测子系统(1)、压载泵-阀门子系统(3)及液位监测子系统(5)连接；所述压载舱(4)分别与压载泵-阀门子系统(3)及液位监测子系统(5)连接；
所述系统服务器(2)控制载况监测子系统(1)、压载泵-阀门子系统(3)及液位监测子系统(5)；所述载况监测子系统(1)实时监测海洋结构物(6)的载况状态并将实时的载况数据传输给系统服务器(2)；所述压载泵-阀门子系统(3)通过接收系统服务器(2)的指令控制海洋结构物(6)上的所有压载泵和阀门；所述液位监测子系统(5)实时监测海洋结构物(6)上压载舱(4)的液位变化情况，并将压载舱(4)的实时液位数据传输给系统服务器(2)；所述压载舱(4)有N个，各压载舱(4)之间通过压载泵-阀门子系统(3)连接，沿海洋结构物(6)长度方向布置。
2.一种大型海洋结构物(6)载况自适应压载系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
A：监测载况状态；
载况监测子系统(1)实时监测海洋结构物(6)的载况状态，并将载况数据传输给系统服务器(2)；
B：监测压载舱(4)液位；
液位监测子系统(5)实时监测海洋结构物(6)内N个压载舱(4)的水位信息，并将其传输给系统服务器(2)；
C：制定压载方案；
系统服务器(2)根据载况监测子系统(1)上传的载况数据和液位监测子系统(5)上传的各压载舱(4)水位信息计算海洋结构物(6)的应力分布状态，通过系统服务器(2)设定的程序分析处理数据，制定压载方案，调节各压载舱(4)内压载水的注入、排除与转移，进而使载荷及应力沿纵向近似均匀分布，避免应力突变；
D：控制压载泵-阀门子系统(3)；
D1：系统服务器(2)根据制定的压载方案，向压载泵-阀门子系统(3)发出控制指令；
D2：压载泵-阀门子系统(3)根据系统服务器(2)发出的指令调整各压载泵和阀门的工作状态；
E：返回到步骤B。
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