[发明专利]一种破损船舶安全航行策略快速生成方法

说明书

本发明属于一种破损船舶安全航行策略快速生成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据船舶破损位置，求解破损后的船舶静水弯矩和极限弯矩；2)根据求得的破损状态下船舶静水弯矩和极限弯矩，依据船舶安全航行衡准，求解得到破损后的船舶临界波浪载荷；……；5)将Msubgt;rw/subgt;(m,n)与船舶临界波浪载荷比较，得到不超过Msubgt;rw/subgt;(m,o)对应的系列航速和系列波高的分布范围，即为破损船舶安全航行边界状态，其中o＝1,2,3,…,nsubgt;安全/subgt;，Msubgt;rw/subgt;(m,nsubgt;安全/subgt;)船舶临界波浪载荷。通过理论计算和模型预测相结合，能够指导破损船舶的安全航行决策。

技术领域

本发明属于船舶航行安全预报技术领域，特别涉及一种破损船舶安全航行策略快速生成方法。

背景技术

船舶在营运期间可能发生碰撞、搁浅等事故造成船体结构破损，为此将减弱船体结构的承载能力；与此同时，当船体结构破损位置出现在水线以下时，因部分舱室进水将导致船舶静水弯矩、波浪弯矩都发生变化。为此，针对船舶外载荷和结构性能的改变实际情况，将需要依据船体结构安全衡准，快速评估全船安全航行状态，为及时形成船舶安全航行策略提供理论支撑，便于指导船舶制定合理可行的安全预案。一般情况下，当破损船舶的受损状态明确时，其全船重量分布、浮态、结构损伤范围将相对固定，对船体结构安全航行直接影响要素主要是船舶遭遇的海况、航速、生存时间等。本发明主要解决的问题是以船舶典型破损状态为输入，依据船体结构安全设计衡准，快速求解满足破损船舶安全航行要求的航速、海况等边界条件，作为指导制定安全航行方案的依据。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种破损船舶安全航行策略快速生成的方法，通过理论计算和模型预测相结合，能够指导破损船舶的安全航行决策。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种破损船舶安全航行策略快速生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据船舶破损位置，求解破损后的船舶静水弯矩和极限弯矩；

2)根据求得的破损后的船舶静水弯矩和极限弯矩，依据船舶安全航行衡准，求解得到破损后的船舶临界波浪载荷；

3)选择破损船舶波浪载荷代理模型，该模型能够以航速、波高和破损位置为输入，计算破损后的船舶系列实际波浪载荷，具体做法如4)；

4)按相同步长a对航速0-A进行取值，得到M个等差递进的航速数值V_m，m＝1,2,3,…,M，A为设定的最大航速，按相同步长b对波高0-B进行取值，得到N个等差递进的波高数值H_n，n＝1,2,3,…,N，B为设定的最大波高，将V_m、H_n代入破损船舶波浪载荷代理模型，得到M×N个对应的模型求解的实际波浪载荷M_rw(m,n)；

5)将M_rw(m,n)与船舶临界波浪载荷比较，得到不超过M_rw(m,o)对应的系列航速和系列波高的分布范围，即为破损船舶安全航行边界状态，其中o＝1,2,3,…,n_安全，M_rw(m,n_安全)船舶临界波浪载荷。

更进一步地，所述的步骤3)中的破损船舶波浪载荷代理模型按以下方法构造，具体的步骤为：

a)确定以破舱位置、对应的重量增加量系数、航速和海况四个因素为设计变量；

b)由设计变量生成样本空间；

c)计算样本空间内各样本点的载荷响应，输出船舶各站位处的弯矩与剪力值；

d)构造破损船舶波浪载荷代理模型；

e)重复步骤b)-d)，直至破损船舶波浪载荷代理模型满足精度要求；