[發明專利]一種智能化輔助系泊及登乘裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202110871433.4
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113428300B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 王振宇;李昊;鄭克洪
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B63B27/30
• 分類號: B63B27/30;G05D1/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

1.一種智能化海上輔助系泊及登乘裝置，其特征在于，包括：

消能組件，所述消能組件的內側與船舶固接，外側頂靠在風電平臺的立柱上；

登乘裝置，用于提供登乘從船舶登入到風電平臺；

鎖緊裝置，所述鎖緊裝置包括鎖鏈、鎖匙棒、鎖盤構件、絞盤、收放機構，所述鎖盤構件在所述風電平臺的立柱上，所述鎖盤構件上具有鎖芯，所述鎖鏈的前端連有可插入所述鎖芯的鎖匙棒，后端連接在所述收放機構上，所述收放機構固定在所述船舶上；

信息采集裝置，所述信息采集裝置包括波浪傳感器、風速傳感器和位移傳感器；

控制單元，所述控制單元用于接收所述信息采集裝置采集的信號、用于控制所述收放機構的收放量、用于控制所述登乘裝置的登船角度；所述控制單元用于執行以下步驟：

(1)，利用所述風速傳感器測得的風速數據風速V₁，根據風向分解風速為橫向風速V_1x與縱向風速V_1y，利用所述波浪傳感器測得波高h、波速V₂、及波浪方向與船體的夾角θ，利用所述位移傳感器測得船體各部分位移高度，計算船舶船首抬高H’：

H'＝η₁h₁+η₂h₂+η₃h₃+η₄h₄ (1)

式中，H’為船舶船首抬高，h₁、h₂、h₃、h₄分別為克服風力、水流力、波浪力和自重影響所需要抬高的基礎值，其中風速系數水流系數波浪系數自重系數η₄，式中L為船長，將各項系數代入公式(1)可求得船舶船首應抬高高度H’；

(2)，根據所述風速傳感器測得的風速數據風速V₁，根據風向分解風速為V_1x與V_1y及已知系數A_xw、A_yw、δ，其中，A_xw為船舶橫向受風面積，A_yw為船舶縱向受風面積，δ為風壓不均勻折減系數，計算得到風荷載對鎖鏈力的大小影響為F₁；

通過風荷載對鎖鏈力影響計算公式(2)和(3)，計算風荷載對鎖鏈力的大小影響為F₁；

F_x1＝73×10^-5A_xwV_1x²δ(N) (2)

F_y1＝49×10^-5A_ywV_1y²δ(N) (3)

式中F_x1為水平于船體的風載受力，F_y1為垂直于船體的風載受力，A_xw為船舶橫向受風面積，A_yw為船舶縱向受風面積，V_1x為橫向風速,V_1y為縱向風速，δ為風壓不均勻折減系數；

(3)，根據所述波浪傳感器測得的水流力大小F，根據所述波浪傳感器測得的波速V₂以及已知系數C_xsc、C_xmc、C_yc，計算得到水流力對鎖鏈力大小影響為F₂；

通過水流對鎖鏈力影響計算公式(4)(6)，計算水流力對鎖鏈力大小影響為F₂；

F_xsc＝C_xsc×ρ/2×V₂²×B (4)

F_xmc＝C_xmc×ρ/2×V₂²×B (5)

F_yc＝C_yc×ρ/2×V₂²×S (6)

式中F_xsc為船首受水流力的橫向分力，F_xmc為船尾受水流力的橫向分力，F_yc為船舶受水流力的縱向分力，C_xsc為水流力船首橫向分項系數，C_xmc為水流力船尾橫向分項系數，C_yc為水流力縱向分項系數，V₂為波速，B為船舶吃水以下的橫向投影面面積，S為船舶吃水以下的表面面積；

(4)，根據所述波浪傳感器測得的波浪高度H、波向角θ及已知船體長度L計算得到波浪荷載對鎖鏈力的影響為F₃；

通過波浪力計算公式(7)(8)，計算得到波浪荷載對鎖鏈力的影響F₃；

式中F_x3為船舶受波浪力橫向分力，F_y3為船舶受波浪力縱向分力，θ為波向角，L為船長，H為波浪高度，D為船舶吃水，τ₁、τ₂為綜合系數，a_x為反應船舶橫搖與波浪周期關系的參數，a_y為反應船舶縱搖與波浪周期關系的參數；

(5)，根據所述位移傳感器測得的船頭位移高度h’，進行迭代計算得到克服船首自重荷載的對鎖鏈力大小影響為F₄；

通過克服船首自重荷載的提升力計算公式(9)，計算得到克服船首自重荷載的對鎖鏈力大小影響為F₄；

式中F_滑為消能滑輪對船舶的反作用力,V排為船舶排開水的體積，ρ_水為海水密度；

根據上述計算所得的F₁、F₂、F₃和F₄，可求出系泊力F；

F＝F₁+F₂+F₃+F₄ (10)

通過步驟(2)—(5)計算得到船舶船首抬高H’時鎖鏈所需拉力F，再利用收放機構拉動鎖鏈，完成船首抬高。