[發(fā)明專利]一種在船舶性能的評估中對海浪阻力的修正方法

有效

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• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110852619B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬強(qiáng);劉剛;徐海東;郭俊杰;史曉萍;崔文超;張強(qiáng);張業(yè)威
• 申請（專利權(quán)）人: 山東交通學(xué)院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/08
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種在船舶性能的評估中對海浪阻力的修正方法，針對現(xiàn)有技術(shù)中對海浪阻力的評估方法中以常規(guī)波為主要影響因素而造成的評估曲線與實際測量數(shù)據(jù)相符性不高、精確度較低、可靠性較低的問題，本發(fā)明提出了以短波作為海浪阻力的主要影響因素，計算短波的作用因素，對現(xiàn)有的海浪阻力評估方法進(jìn)行修正，使得修正后的評估曲線與實際試驗所得的數(shù)據(jù)相符性更高，利用該修正方法使得船舶性能的評估方法更精確、更可靠，能夠在后續(xù)的船舶優(yōu)化設(shè)計、船舶運(yùn)營管理過程中發(fā)揮重要的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種船舶性能的評估方法，尤其涉及一種在真實海況下的船舶性能的評估中對海浪阻力的修正方法。

背景技術(shù)

隨著全球化和國際貿(mào)易的日益發(fā)展，貨物在全球各個國家和地區(qū)之間的運(yùn)輸量越來越多，對于貨物運(yùn)輸?shù)男枨笠苍絹碓酱蟆６斑\(yùn)輸依靠其運(yùn)量大、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、成本低的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為國際貿(mào)易運(yùn)輸中最主要的運(yùn)輸方式，在國際貿(mào)易的貨物運(yùn)輸中占有非常重要的地位。

在遠(yuǎn)洋船中，通常采用化石燃料例如油或天然氣作為引擎的能源。在大型海船中，存在有使船的發(fā)電機(jī)或主推機(jī)器旋轉(zhuǎn)的其他發(fā)動機(jī)。燃料在港口或航行期間通過燃料車輸送給海船。

在船舶用發(fā)動機(jī)中，柴油機(jī)具有熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好、啟動容易、對各類船舶有很強(qiáng)的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，因而目前商船主要選用柴油機(jī)作為發(fā)動機(jī)。在國際物流運(yùn)輸中，商用船舶主要使用柴油機(jī)作為動力來源，由于船舶運(yùn)載量大、航行距離遠(yuǎn)，因而在運(yùn)輸過程中需要耗費(fèi)大量的燃油，據(jù)統(tǒng)計，船用燃料油消耗占全球燃料油消耗總量的35％以上。燃油成本在船舶運(yùn)營總成本中占據(jù)相當(dāng)大的比重，并且隨著原油價格的不斷上升，燃油成本的壓力越來越大。伴隨著燃油的消耗，排放出大量的溫室氣體，這對全球氣候造成了不利的影響。

因而，為了降低溫室氣體排放以及提高燃油消耗效率，改進(jìn)船體外形以及動力系統(tǒng)成為了迫切的需求。正是由于上述原因，確認(rèn)船體的性能是否達(dá)到設(shè)計性能指標(biāo)變得越來越重要，這不僅是在平靜海況下，還包括真實海況。對船體性能的評估結(jié)果可以反饋給后續(xù)新的船體設(shè)計。

而現(xiàn)有技術(shù)中的船舶性能評估方法或者只涉及在平靜海況下的評估，或者在真實海況中測試，但是其對海浪的阻力評估太簡單粗略，不夠精確，從而造成現(xiàn)有的評估方法中對于海浪阻力的因素考慮并不精確和可靠。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種船舶性能的評估方法，其在真實海況的條件下對船舶的性能進(jìn)行檢測和評估，獲取真實海況下海浪對船體阻力的精確的結(jié)果，使得能夠進(jìn)一步獲取船舶在真實海況下的性能狀況，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

在船舶性能評估中，海浪作為一種波，其對船舶的影響因素通常包括輻射效應(yīng)、衍射效應(yīng)和反射效應(yīng)，而這些都與船舶在水線以上的船形有關(guān)。隨著遠(yuǎn)洋船舶尺寸的不斷增大，在海洋波浪的頻譜中，短波在海浪對船體航行產(chǎn)生的阻力的貢獻(xiàn)比例已經(jīng)占到主要部分。而現(xiàn)有技術(shù)中的船舶性能評估中對于海浪阻力的評估并未將短波產(chǎn)生的阻力作為主要考慮因素，這就造成了評估結(jié)果的不精確，從而對后續(xù)船舶的設(shè)計、控制以及相應(yīng)的能耗管理等帶來了不利的影響。

本發(fā)明的在船舶性能的評估中對海浪阻力的修正方法包括以下步驟：

第一步，獲取船舶的航向和速度V，以及測試海況中真實海況的參數(shù)，包括浪高H、浪的波振幅L、浪的波周期t、角波數(shù)ω、原始波與船舶船頭朝向的角度α、海浪中的成分波與船舶船頭朝向的角度β。

第二步，以短波作為海浪阻力的主要因素，計算船舶在海浪中的速度系數(shù)C_sw。對于船舶來說，其在航行過程中受到的阻力，在不同速度的情況下，是不相同的。速度系數(shù)C_sw則表示不同航行速度V與原始波與船舶航向的角度α的關(guān)系。

第三步，計算短波環(huán)境下基于所述速度系數(shù)C_sw的方向譜函數(shù)E(H,T,β,ω,α)。