[發明專利]一種破損船舶安全航行策略快速生成方法

在審

• 申請號: 201811069014.3
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109408871A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 李良偉;杜儉業;李煒;張攀;程遠勝;李夢豪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍92942部隊;華中科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發明屬于一種破損船舶安全航行策略快速生成方法，其特征在于，包括以下步驟：1)根據船舶破損位置，求解破損后的船舶靜水彎矩和極限彎矩；2)根據求得的破損狀態下船舶靜水彎矩和極限彎矩，依據船舶安全航行衡準，求解得到破損后的船舶臨界波浪載荷；……；5)將Msubgt;rw/subgt;(m,n)與船舶臨界波浪載荷比較，得到不超過Msubgt;rw/subgt;(m,o)對應的系列航速和系列波高的分布范圍，即為破損船舶安全航行邊界狀態，其中o＝1,2,3,…,nsubgt;安全/subgt;，Msubgt;rw/subgt;(m,nsubgt;安全/subgt;)船舶臨界波浪載荷。通過理論計算和模型預測相結合，能夠指導破損船舶的安全航行決策。

技術領域

本發明屬于船舶航行安全預報技術領域，特別涉及一種破損船舶安全航行策略快速生成方法。

背景技術

船舶在營運期間可能發生碰撞、擱淺等事故造成船體結構破損，為此將減弱船體結構的承載能力；與此同時，當船體結構破損位置出現在水線以下時，因部分艙室進水將導致船舶靜水彎矩、波浪彎矩都發生變化。為此，針對船舶外載荷和結構性能的改變實際情況，將需要依據船體結構安全衡準，快速評估全船安全航行狀態，為及時形成船舶安全航行策略提供理論支撐，便于指導船舶制定合理可行的安全預案。一般情況下，當破損船舶的受損狀態明確時，其全船重量分布、浮態、結構損傷范圍將相對固定，對船體結構安全航行直接影響要素主要是船舶遭遇的海況、航速、生存時間等。本發明主要解決的問題是以船舶典型破損狀態為輸入，依據船體結構安全設計衡準，快速求解滿足破損船舶安全航行要求的航速、海況等邊界條件，作為指導制定安全航行方案的依據。

發明內容

本發明的發明目的在于提供一種破損船舶安全航行策略快速生成的方法，通過理論計算和模型預測相結合，能夠指導破損船舶的安全航行決策。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是一種破損船舶安全航行策略快速生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據船舶破損位置，求解破損后的船舶靜水彎矩和極限彎矩；

2)根據求得的破損后的船舶靜水彎矩和極限彎矩，依據船舶安全航行衡準，求解得到破損后的船舶臨界波浪載荷；

3)選擇破損船舶波浪載荷代理模型，該模型能夠以航速、波高和破損位置為輸入，計算破損后的船舶系列實際波浪載荷，具體做法如4)；

4)按相同步長a對航速0-A進行取值，得到M個等差遞進的航速數值V_m，m＝1,2,3,…,M，A為設定的最大航速，按相同步長b對波高0-B進行取值，得到N個等差遞進的波高數值H_n，n＝1,2,3,…,N，B為設定的最大波高，將V_m、H_n代入破損船舶波浪載荷代理模型，得到M×N個對應的模型求解的實際波浪載荷M_rw(m,n)；

5)將M_rw(m,n)與船舶臨界波浪載荷比較，得到不超過M_rw(m,o)對應的系列航速和系列波高的分布范圍，即為破損船舶安全航行邊界狀態，其中o＝1,2,3,…,n_安全，M_rw(m,n_安全)船舶臨界波浪載荷。

更進一步地，所述的步驟3)中的破損船舶波浪載荷代理模型按以下方法構造，具體的步驟為：

a)確定以破艙位置、對應的重量增加量系數、航速和海況四個因素為設計變量；

b)由設計變量生成樣本空間；

c)計算樣本空間內各樣本點的載荷響應，輸出船舶各站位處的彎矩與剪力值；

d)構造破損船舶波浪載荷代理模型；

e)重復步驟b)-d)，直至破損船舶波浪載荷代理模型滿足精度要求；