CN106815474A - 一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法及管控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了船舶技术领域的一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法，该船舶对海缆的潜在锚害的评估方法具体步骤如下：S1：抛锚作业；S2：船锚初始动能的计算；S3：水阻的计算；S4：船锚冲击能量的计算；S5：海底管道最大承受冲击能量的计算；S6：泊锚点的选择，本发明通过实验计算的数据和实际海域底部的海底管道计算出的所能承受的最大冲击力，进行对比分析来确定船舶最佳的抛锚停泊点，减少海底管道因为船舶抛出的船锚的冲击而发生损坏，保证人员的生命安全，同时减少因为海底管道的损坏而引发的环境污染，保护海洋生物链的完整性，降低对油气田的开采、渔业的生产和沿海经济的影响。
Description
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，具体为一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法及管控系统。
背景技术
海底管线在我国的能源运输中起到举足轻重的作用，目前浙江沿海海域已有许多油气田施工建设，还有许多油气田正在勘探发掘，海底管道铺设将越来越密集，而伴随着航运事业正高速发展，沿海码头、港口不断建设投入使用，船舶运输越来越密集，船舶的抛锚作业也随之频繁起来，随之而来的会发生船锚对海底管道的冲击问题，海底管线一旦被船舶抛锚不当而损坏，极有可能发生原油泄漏，或者天然气管道泄露事故，严重时甚至可能发生燃爆事故，严重威胁者周边人员的身命安全，同时海水被原油污染后，鱼虾、藻类、鸟类、贝类的生存将受到极大影响，海洋生物链面临着中断的危险，油气田停产、渔业生产延滞、沿海经济受严重影响，为此，我们提出一种海底管线防撞锚泊方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法及管控系统，以解决上述背景技术中提出的随之而来的会发生船锚对海底管道的冲击问题，海底管线一旦被船舶抛锚不当而损坏，极有可能发生原油泄漏，或者天然气管道泄露事故，严重时甚至可能发生燃爆事故，严重威胁者周边人员的身命安全，同时海水被原油污染后，鱼虾、藻类、鸟类、贝类的生存将受到极大影响，海洋生物链面临着中断的危险，油气田停产、渔业生产延滞、沿海经济受严重影响的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法，该一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法具体步骤如下：
S1：抛锚作业：先将船舶的发动机停机，再将船锚从船舱中通过铰链匀速的释放下去，在释放船锚的过程中不断的统计锚链的释放长度了L，抛锚的过程中分为从船锚被抛出的瞬间到船锚入水，船锚入水到船锚贯入海底，船锚贯穿海底之初到锚固定不动三个过程；
S2：船锚初始动能的计算：对步骤S1中船锚被抛出的瞬间到船锚入水所受重力所做的功的大小W1和锚链对船锚所做功的大小W2进行分别的计算并将计算结果进行保存备；
S3：水阻的计算：对步骤S1中船锚入水到船锚贯入海底这一段时间船锚所受水的阻力进行计算，通过对船锚所受水的阻力的计算，从而计算出船锚所受水阻力对船锚所做的功的大小W3，同时计算出锚链对船锚入水到船锚贯入海底这一段时间所做的功的大小W4以及重力所做功的大小W5，计算的数据保存备用；
S4：船锚冲击能量的计算：将步骤S2中计算的船锚所受重力所做的功的大小W1和锚链对船锚所做功的大小W2与步骤S3中水阻力对船锚所做的功的大小W3、锚链对船锚所做功的大小W4和重力对船锚所受中力W5进行计算，得出船锚从抛出到贯入海底这一段时间重力所做的功的大小为W6＝W1+W5，锚链对船锚所做的功的大小为W7＝W2+W4，水阻力对船锚所做的功的大小为W3,通过计算公式(重力做功-水阻做功-锚链做功＝船锚对海底的冲击功)得到船锚贯穿海底时对海底的冲击功的大小为W8＝W6-W7-W3,计算的冲击结果W8保存备用；
S5：海底管道最大承受冲击能量的计算：根据海底管道的直径和埋藏在海底的深度，计算出海底管道所受到的海底压力的大小F1，再根据海底水的流速和流动的方向计算出海水对海底管道的平均冲击力的大小F2，根据海底管道自身的材料结构所能成受的最大承载力F3计算出海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9，计算的数据保存备用；
S6：泊锚点的选择：通过将步骤S4中计算的船锚对海底的冲击功的大小W8与步骤S5中计算的海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9进行比较，如果W8船锚对海底的冲击功的大小W8远小于海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9，则该锚点适合抛锚，否则，该抛锚点不适合抛锚。
优选的，所述步骤S4中重力做功W6＝MGL，其中M为船锚的质量，G为该锚点的重力加速度，L为释放的锚链长度。
优选的，所述步骤S4中锚链做功W7＝FL，其中F为锚链的拉力，L为释放的锚链长度。
优选的，所述步骤S4中水阻做功W3＝fL,其中f为水的阻力，L为释放的锚链长度。
优选的，一种船舶对海缆的潜在锚害的管控系统，包括声呐探测器，所述声呐探测器电性输出连接放大器，所述放大器电性输出连接变频器，所述变频器电性输出连接过滤器，所述过滤器电性输出连接A/D转换单元，所述A/D转换单元电性输出连接中央处理器，所述中央处理器分别电性输出连接数据存储单元、输出单元和数据采集单元，所述数据采集单元电性输出连接数据对比单元，所述输出单元电性输出连接驱动单元，所述驱动单元电性输出连接显示器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过实验计算的数据和实际海域底部的海底管道计算出的所能承受的最大冲击力，进行对比分析来确定船舶最佳的抛锚停泊点，减少海底管道因为船舶抛出的船锚的冲击而发生损坏，保证人员的生命安全，同时减少因为海底管道的损坏而引发的环境污染，保护海洋生物链的完整性，降低对油气田的开采、渔业的生产和沿海经济的影响，通过管控系统使船员更加明确的寻找到最佳的抛锚点，避免错误的操作而产生船锚损害海底管道的危险。
附图说明
图1为本发明方法步骤流程图；
图2为本发明系统原理框图。
图中：1声呐探测器、2放大器、3变频器、4过滤器、5A/D转换单元、6中央处理器、7数据存储单元、8输出单元、9数据采集单元、10数据对比单元、11驱动单元、12显示器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法，该一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法具体步骤如下：
S1：抛锚作业：先将船舶的发动机停机，再将船锚从船舱中通过铰链匀速的释放下去，在释放船锚的过程中不断的统计锚链的释放长度了L，抛锚的过程中分为从船锚被抛出的瞬间到船锚入水，船锚入水到船锚贯入海底，船锚贯穿海底之初到锚固定不动三个过程；
S2：船锚初始动能的计算：对步骤S1中船锚被抛出的瞬间到船锚入水所受重力所做的功的大小W1和锚链对船锚所做功的大小W2进行分别的计算并将计算结果进行保存备用；
S3：水阻的计算：对步骤S1中船锚入水到船锚贯入海底这一段时间船锚所受水的阻力进行计算，通过对船锚所受水的阻力的计算，从而计算出船锚所受水阻力对船锚所做的功的大小W3，同时计算出锚链对船锚入水到船锚贯入海底这一段时间所做的功的大小W4以及重力所做功的大小W5，计算的数据保存备用；
S4：船锚冲击能量的计算：将步骤S2中计算的船锚所受重力所做的功的大小W1和锚链对船锚所做功的大小W2与步骤S3中水阻力对船锚所做的功的大小W3、锚链对船锚所做功的大小W4和重力对船锚所受中力W5进行计算，得出船锚从抛出到贯入海底这一段时间重力所做的功的大小为W6＝W1+W5(重力做功W6＝MGL，其中M为船锚的质量，G为该锚点的重力加速度，L为释放的锚链长度)，锚链对船锚所做的功的大小为W7＝W2+W4(锚链做功W7＝FL，其中F为锚链的拉力，L为释放的锚链长度)，水阻力对船锚所做的功的大小为W3(水阻做功W3＝fL,其中f为水的阻力，L为释放的锚链长度),通过计算公式(重力做功-水阻做功-锚链做功＝船锚对海底的冲击功)得到船锚贯穿海底时对海底的冲击功的大小为W8＝W6-W7-W3,计算的冲击结果W8保存备用；
S5：海底管道最大承受冲击能量的计算：根据海底管道的直径和埋藏在海底的深度，计算出海底管道所受到的海底压力的大小F1，再根据海底水的流速和流动的方向计算出海水对海底管道的平均冲击力的大小F2，根据海底管道自身的材料结构所能成受的最大承载力F3计算出海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9，计算的数据保存备用；
S6：泊锚点的选择：通过将步骤S4中计算的船锚对海底的冲击功的大小W8与步骤S5中计算的海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9进行比较，如果W8船锚对海底的冲击功的大小W8远小于海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9，则该锚点适合抛锚，否则，该抛锚点不适合抛锚。
本发明还提供一种船舶对海缆的潜在锚害的管控系统，包括声呐探测器1，通过声呐探测器1探测船舱到海底的距离信息，再将探测的信息传递到放大器2中，声呐探测器1电性输出连接放大器2，通过放大器2将传过来的信号进行放大，再将放大后的信息传递到变频器3中，放大器2电性输出连接变频器3，通过变频器3将传递过来的信号的频率加强，再将加强的信号传递到过滤器4中，变频器3电性输出连接过滤器4，通过过滤器4将传过来的信号进行过滤，过滤掉弱小的干扰信号，再将过滤后的信号传递到A/D转换单元5中，过滤器4电性输出连接A/D转换单元5，通过A/D转换单元5将传递过来的信号转换成计算机语言信息，再将转换的计算机语言信息传递到中央处理器6中，A/D转换单元5电性输出连接中央处理器6，通过中央处理器6统一的处理数据信息，中央处理器6分别电性输出连接数据存储单元7、输出单元8和数据采集单元9，通过数据采集单元9采集A/D转换单元5传递到中央处理器6中的信息，再将采集的信息传递到数据对比单元10中，数据采集单元9电性输出连接数据对比单元10，通过数据对比单元10将传递过来的信息与数据存储单元7存储的实验数据进行对比分析，分析在该锚点抛锚会不会对海底管道造成损害，再将分析的结果传递到中央处理器6中，通过中央处理器6将传递过来的对比分析结果传递到输出单元8中，通过输出单元8将传递过来的对比分析结果传递到驱动单元11中，输出单元8电性输出连接驱动单元11，驱动单元11电性输出连接显示器12，通过驱动单元11驱动显示器12显示传递过来的对比分析结果，船员根据显示器12显示的结果来判断该锚点是否适合抛锚。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法，其特征在于：该一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法具体步骤如下：
S1：抛锚作业：先将船舶的发动机停机，再将船锚从船舱中通过铰链匀速的释放下去，在释放船锚的过程中不断的统计锚链的释放长度了L，抛锚的过程中分为从船锚被抛出的瞬间到船锚入水，船锚入水到船锚贯入海底，船锚贯穿海底之初到锚固定不动三个过程；
S2：船锚初始动能的计算：对步骤S1中船锚被抛出的瞬间到船锚入水所受重力所做的功的大小W1和锚链对船锚所做功的大小W2进行分别的计算并将计算结果进行保存备用；
S3：水阻的计算：对步骤S1中船锚入水到船锚贯入海底这一段时间船锚所受水的阻力进行计算，通过对船锚所受水的阻力的计算，从而计算出船锚所受水阻力对船锚所做的功的大小W3，同时计算出锚链对船锚入水到船锚贯入海底这一段时间所做的功的大小W4以及重力所做功的大小W5，计算的数据保存备用；
S4：船锚冲击能量的计算：将步骤S2中计算的船锚所受重力所做的功的大小W1和锚链对船锚所做功的大小W2与步骤S3中水阻力对船锚所做的功的大小W3、锚链对船锚所做功的大小W4和重力对船锚所受中力W5进行计算，得出船锚从抛出到贯入海底这一段时间重力所做的功的大小为W6＝W1+W5，锚链对船锚所做的功的大小为W7＝W2+W4，水阻力对船锚所做的功的大小为W3,通过计算公式(重力做功-水阻做功-锚链做功＝船锚对海底的冲击功)得到船锚贯穿海底时对海底的冲击功的大小为W8＝W6-W7-W3,计算的冲击结果W8保存备用；
S5：海底管道最大承受冲击能量的计算：根据海底管道的直径和埋藏在海底的深度，计算出海底管道所受到的海底压力的大小F1，再根据海底水的流速和流动的方向计算出海水对海底管道的平均冲击力的大小F2，根据海底管道自身的材料结构所能成受的最大承载力F3计算出海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9，计算的数据保存备用；
S6：泊锚点的选择：通过将步骤S4中计算的船锚对海底的冲击功的大小W8与步骤S5中计算的海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9进行比较，如果W8船锚对海底的冲击功的大小W8远小于海底管道在海底所能承受的最大冲击功的大小W9，则该锚点适合抛锚，否则，该抛锚点不适合抛锚。
2.根据权利要求1所述的一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法，其特征在于：所述步骤S4中重力做功W6＝MGL，其中M为船锚的质量，G为该锚点的重力加速度，L为释放的锚链长度。
3.根据权利要求1所述的一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法，其特征在于：所述步骤S4中锚链做功W7＝FL，其中F为锚链的拉力，L为释放的锚链长度。
4.根据权利要求1所述的一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法，其特征在于：所述步骤S4中水阻做功W3＝fL,其中f为水的阻力，L为释放的锚链长度。
5.一种船舶对海缆的潜在锚害的管控系统，包括声呐探测器(1)，其特征在于：所述声呐探测器(1)电性输出连接放大器(2)，所述放大器(2)电性输出连接变频器(3)，所述变频器(3)电性输出连接过滤器(4)，所述过滤器(4)电性输出连接A/D转换单元(5)，所述A/D转换单元(5)电性输出连接中央处理器(6)，所述中央处理器(6)分别电性输出连接数据存储单元(7)、输出单元(8)和数据采集单元(9)，所述数据采集单元(9)电性输出连接数据对比单元(10)，所述输出单元(8)电性输出连接驱动单元(11)，所述驱动单元(11)电性输出连接显示器(12)。
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Legal Events
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Application publication date: 20170609 Assignee: Dafeng Changsha shipyard, Dinghai District, Zhoushan City Assignor: Zhejiang Ocean University Contract record no.: X2024980011991 Denomination of invention: An evaluation method and control system for potential anchor damage of ships to submarine cables Granted publication date: 20190910 License type: Common License Record date: 20240815 Application publication date: 20170609 Assignee: Zhejiang Palm Shipbuilding Co.,Ltd. Assignor: Zhejiang Ocean University Contract record no.: X2024980011898 Denomination of invention: An evaluation method and control system for potential anchor damage of ships to submarine cables Granted publication date: 20190910 License type: Common License Record date: 20240813 |
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Application publication date: 20170609 Assignee: Zhoushan Yulong Ship Engineering Co.,Ltd. Assignor: Zhejiang Ocean University Contract record no.: X2024980012020 Denomination of invention: An evaluation method and control system for potential anchor damage of ships to submarine cables Granted publication date: 20190910 License type: Common License Record date: 20240815 |
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Application publication date: 20170609 Assignee: Zhoushan Yingshi Fishery Development Co.,Ltd. Assignor: Zhejiang Ocean University Contract record no.: X2024980012245 Denomination of invention: An evaluation method and control system for potential anchor damage of ships to submarine cables Granted publication date: 20190910 License type: Common License Record date: 20240819 Application publication date: 20170609 Assignee: Ligang Jinguan shipyard, Dinghai District, Zhoushan City Assignor: Zhejiang Ocean University Contract record no.: X2024980012236 Denomination of invention: An evaluation method and control system for potential anchor damage of ships to submarine cables Granted publication date: 20190910 License type: Common License Record date: 20240819 |