[发明专利]一种用于海洋工程领域的动力定位能力分析方法

权利要求书

1.一种用于海洋工程领域的动力定位能力分析方法，其特征在于：

包括如下步骤：

(1)建立环境载荷模块，包括风载荷计算模块、流载荷计算模块和波浪载荷计算模块，估计船舶所受风速的下限值v₁和上限值v₂，给定风速精度δ并确定环境条件的作用角度，即船舶相对于风、流、浪的迎角φ，初始角φ为0°，并将风浪流同向迎角φ作用于船舶，计算出风速的平均值v＝(v₁+v₂)/2，再将该平均值输入至风载荷计算模块计算出风载荷；

(2)将步骤(1)计算出的风载荷输入至波浪载荷计算模块计算出波浪载荷，同时将海流的恒速值输入至流载荷计算模块，计算出流载荷，风载荷、波浪载荷和流载荷相叠加，形成环境总载荷；

(3)建立船舶作用力模块，通过船舶作用力模块计算出船舶所受的船舶作用力；

(4)建立推力分配模块，将上述计算出的环境总载荷和船舶作用力叠加，并输入至推力分配模块对外载荷进行推力器推力分配，计算出主推进器推力T_i；

(5)判断条件T_i＞T_imax和v₂-v₁＜δ是否满足，若满足则v₂为船舶在当前环境载荷下的极限风速，若不满足则利用二分法循环计算得到极限风速；接着，增加风向角φ一个单位，即10°，重复前四个步骤，直到完成360°以内所有角的极限风速的计算；最后，根据360°极限风速的计算，绘制出船舶极限风速的动力定位能力曲线图。

2.根据权利要求1所述的用于海洋工程领域的动力定位能力分析方法，其特征在于：所述风载荷计算模块用于对船型风载荷计算，船舶在水面上受到风作用分解到运动坐标系，可看成风对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度方向上的平均作用力和力矩，其计算公式如下：

Fwindx=0.5Cx(αR)ρaVR2ATFwindy=0.5Cy(αR)ρaVR2ALFwindz=0.5Cz(αR)ρaVR2ALL]]>

式中，F_windx、F_windy、F_windz分别为船舶受到的纵向力、横向力(kN)和绕z轴的力矩(kN·m)；α_R为风舷角(°)；C_x(α_R)、C_y(α_R)、C_z(α_R)为不同风舷角下纵向、横向和绕z轴的风载荷系数；ρ_a为空气密度(kg/m³)；V_R为相对风速(m/s)；A_T和A_L分别为船体在水线上的正投影面积和侧投影面积(m²)；L为船舶垂线间长(m)。