[发明专利]一种船舶搁浅后轴系安全转速图谱确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶工程技术领域，具体为一种船舶搁浅后轴系安全转速图谱确定方法。

背景技术

船舶传统的搁浅理论大多着重于研究船体的结构损伤程度，或是研究船体破损后的泄漏问题以及研究船舶搁浅的操作问题。但由于船舶搁浅事故发生后，对于双壳结构的船舶，只要内壳完好无损，即使外壳发生了很大的破裂，货物也不会泄露，因此绝大多数研究只集中于搁浅本身所引起的载荷和损伤。而实际上，搁浅船舶的船体总体强度和局部强度已受到很大的影响，在救援、拖航过程中仍然会因为强度不够而发生进一步破坏，所以船舶搁浅后剩余强度问题近年来也受到了一定程度的重视。船体剩余强度降低的影响范围是非常广的，其中一个重要的方面常被忽视。那就是船舶搁浅后其推进轴系实际工作状态与正常工作状态可能出现不一致的情况，而这种情况可能加剧轴系振动和磨损，从而造成船舶轴系损伤，但由于其损伤程度相比船体损伤要轻微，所以常常被忽视。

在目前有关于船舶搁浅的研究中，一方面，因为由船体剩余强度降低而导致的对推进轴系产生的影响常常被忽视，所以随之而来的船舶操纵问题更是鲜有涉及；另一方面，又因为船舶发生搁浅后监测手段过于复杂，所以进一步增加了这一方面的研究难度。在搁浅事故发生时为了尽快脱浅，船舶一般都会选择加大转速；而当船舶发生碰撞之后，大家又很“谨慎”，一般都会采用减速航行的方式。但是这种船员自以为是安全操作其实并不安全，并因此而产生轴系损伤的事例较多。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种船舶搁浅后轴系安全转速图谱确定方法，针对船舶搁浅后轴系安全操作图谱的设计，有效解决了船舶搁浅后的轴系检测过程繁杂的问题，只需要提供该船的相关技术资料，就可以制作出该船在发生搁浅或碰撞时的轴系安全运行图谱，而且通俗易懂，便于随时查阅与比对，有着很强的实用性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种船舶搁浅后轴系安全转速图谱确定方法，其特征在于，包括步骤：

1)根据搁浅位置与搁浅力，构建了搁浅船舶轴系的力学结构模型；

2)运用MATLAB软件，模拟轴系中心的运动轨迹，确定其运动特征；

3)根据轴系中心的运动特征，确定船舶搁浅的敏感位置范围；

4)根据敏感位置下搁浅力对轴系运动的影响程度，确定不同敏感搁浅位置下的临界搁浅力；

5)确定基于特定搁浅载荷下计算产生轴系损伤的临界转速；

6)根据搁浅载荷下的临界转速进行曲线拟合与图谱制作。

优先地，所述步骤1)中搁浅船舶的力学模型的构建方法如下：所述步骤1)中搁浅船舶的力学模型的构建方法如下：将舶轴系做离散化处理，船体简化为长度为L、宽度为B、厚度为H、浸水深为h的柔性梁，船舶搁浅可看作在船体梁坐标(x_c，0)处施加支承力F₁的工况。

优先地，所述步骤2)中确定搁浅载荷的敏感位置范围方法如下：

通过步骤2)用MATLAB软件，作出不同搁浅载荷下的尾轴轴心运动分岔图，得出轴系进入混沌运动的临界转速，进而绘出搁浅载荷与轴系进入混沌运动的临界转速的关系图，将临界转速变化幅度对应的搁浅载荷范围作为搁浅载荷的敏感位置范围。

优先地，所述步骤5)中临界转速确定方法如下：利用ANASYS软件进行仿真模拟，根据确定的敏感搁浅位置以及临界搁浅力，选取典型算例；对每个算例中发生轴系损伤的程度进行比较，得到该工况下速度所在范围的上限和下限；如果上下限得出的临界转速小于额定转速2％时，取下限转速为该搁浅载荷的临界转速；反之，取上下限转速所在范围的中点值，替换临界速度上限或下限进行迭代计算，如果发生轴系损伤则用该值替换临界速度上限进行迭代计算，如果未发生轴系损伤则替换临界速度下限进行迭代计算；最终得出该搁浅载荷下产生轴系损伤的临界转速。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对船舶搁浅后轴系安全操作图谱的设计，有效解决了船舶搁浅后的轴系检测过程繁杂的问题，只需要提供该船的相关技术资料，就可以制作出该船在发生搁浅或碰撞时的轴系安全运行图谱，而且通俗易懂，便于随时查阅与比对，有着很强的实用性。

附图说明

图1为尾轴-油膜-艉部结构系统力学模型图；

图2为模拟计算轴系中心的运动轨迹流程图；

图3为确定船舶搁浅的敏感位置范围流程图；

图4为确定搁浅载荷下产生轴系损伤的临界转速的流程图；

图5为图谱制作步骤图。