[发明专利]一种多拖轮协作沉井浮运操纵仿真控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及沉管浮运仿真操控方法，具体涉及一种多拖轮协作沉井浮运操纵仿真控制方法。 

背景技术

沉管隧道是如今交通运输网的重要组成部分，而沉管浮运是整个水工建设的一个关键环节。沉管浮运时间跨度长、技术要求高、监管难度大，是大桥建设最关键、最核心的环节，是一项超级工程。管节自身的尺度参数非常特殊，浮运过程受航道条件、浮运距离、水文和气象等多种因素影响，同时需要克服水上交通繁忙和多艘拖轮共同拖航的困难，任何搁浅或碰撞都会带来毁灭性的后果。管节尺寸巨大，流线型差，易受水流影响，自身无动力，多拖轮协同操纵等特点，使得管节操控难度大；长距离拖航，复杂的海况环境，繁忙的水上交通，脆弱的混泥土结构，航道宽度限制和浅水区域等不利条件，使得安全保障难度大；水文气象条件、交通管制时间、工程施工期限都严格限制浮运时间，有限的时间内须完成管节起浮、出坞、拖航、系泊、沉放、对接等工序，使得浮运时间要求高。 

因此要求多拖轮协作管节浮运需要在较成熟的条件下进行多次试验才能获得较好的浮运效果，仿真操控就是一种既省时间、节约成本、又高效可靠的方法。目前国内外对管节浮运在航道、转向区、基 槽内浮运的多拖轮协作操纵仿真的研究较少。 

发明内容

本发明针对现有技术所存在的不足，而提供一种多拖轮协作沉井浮运操纵仿真控制方法，该方法可实现各艘拖轮的在航道、转向区、基槽拖带方式及转向方式选择与试验，对操控性评价，对转向水域尺度和拖缆长度建议；并判断拖轮配置是否合理。 

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案 

多拖轮协作沉井浮运操纵仿真控制方法，该方法包括如下步骤： 

1.一种多拖轮协作沉井浮运操纵仿真控制方法，其特征在于通过仿真操纵多艘拖轮协作拖带沉管至目的地过程，获得较好的拖轮配置方案。该方法包括如下步骤： 

(1)设置沉管管节参数，设置风速风向，流速流向，设置拖轮数量、位置档位和初始拖带角度等参数； 

(2)沉管位移及姿态角每变化一次，就对多拖轮协作操纵进行一次受力分析，并把拖轮组合力数据在拖轮拖带系统中显示； 

(3)对沉管管节所受外力分析，计算纵向和横向位移及姿态角，生成沉管管节操纵控制轨迹图。 

本发明的优选实例中，所述步骤(2)中管节受外力分析包括如下步骤： 

(2.1)螺旋桨推力及转矩计算； 

(2.2)舵力及力矩计算； 

(2.3)单个拖轮主动力及力矩计算； 

(2.4)拖轮组合合力及力矩计算； 

在本发明的优选实例中，所述步骤(3)包括如下步骤： 

(3.1)管节的沉管管节惯性水动力和力矩计算； 

(3.2)获取总转动惯量； 

(3.3)粘性类水动力及力矩计算； 

(3.4)风干涉力及力矩计算； 

进一步的，所述步骤(3.1)通过如下公式计算：