[发明专利]船体姿态自动调整打桩船的控制方法

权利要求书

1.一种船体姿态自动调整打桩船的控制方法，其中打桩船包括船体，船体上设有雷达测波仪，船体上四角分别设有船体姿态调整装置，甲板下表面与船体姿态调整装置相连接，船体姿态调整装置包括设置在船体上的压载水舱、以及甲板下表面上设置的连接板，连接板上铰接有竖直向下设置的推进装置，压载水舱顶板的下表面上设有缓冲垫，压载水舱的底部设有外界相连通的空腔，压载水舱内在液面上设有压水板，压水板与压载水舱内壁间设有密封圈，推进装置端部穿过压载水舱的顶板与压水板相铰接，并驱动压水板上下移动排水或进水来控制船体浮态；其具体控制步骤为：

步骤一、采用雷达测波仪测量各方向波浪的波高和周期，并把测量数据传送给计算机；

步骤二、计算机根据步骤一的数据，采用ANSYS/AQWA水动力分析软件求解得出船体绕Y轴旋转做纵摇运动的角度ω_y，船体绕X轴旋转做横摇运动的角度ω_x，船体沿Z轴移动做垂荡运动的位移s,并将角度和位移数据传送给计算机；

步骤三、建立船体模型，将该打桩船简化为长方体，以打桩船的浮心为圆心做直角坐标系，沿船体的长度方向设置X轴的正方向，Y轴和Z轴通过右手法则来确定，Y轴沿船体宽度方向，Z轴正方向为垂直于打桩船甲板向上；

步骤四、计算机接受到软件求解得到的角度，当船体绕Y轴做纵摇运动时，将船在静止状态下水线标记为MN，当打桩船以Y轴旋转做纵摇运动时，水线标记为M₁N₁，可测得绕Y轴向下倾斜的一端排水体积为V_y，设打桩船长为L，宽为b，压载水舱内径为a，ω_y为M₁N₁与MN之间的夹角，浮心到X正方向的船边距离为L₂，浮心到Y正方向的船边距离为b₂,则入水楔形体积V_y部分的水对Y轴的静矩为：

压载水舱中水体积对Y轴的静矩为：

M₂＝πa²h_yg(L₂-a)；

入水楔形体积对Y轴的静矩与一侧压载水舱中水量对Y轴的静矩相等，则：

得到船体向下倾斜一端液压缸向下移动位移

步骤五、船体绕X轴做横摇运动时，将船在静止状态下水线标记为M₂N₂，当打桩船以X轴旋转做纵摇运动时，水线标记为M₃N₃，ω_x为M₂N₂与M₃N₃之间的夹角，可知绕X轴向下倾斜的一端排水体积为V_x，则入水楔形体积V_x部分的水对X轴的静矩为：

压载水舱中水体积对X轴的静矩为：

M₄＝πa²h_x(b₂- a )；

入水楔形体积对X轴的静矩与一侧压载水舱中水量对X轴的静矩相等，则：

得到船体向下倾斜一端两个液压缸向下移动位移

步骤六、船体沿Z轴做垂荡运动时，将船在静止状态下水线标记为M₄N₄，当打桩船沿Z轴旋转做垂荡运动时，水线标记为M₅N₅，可知船体减少的排水量的体积为Vz,则Vz＝bhs，压载水仓中应排出的水体积为V₁，则V₁＝4πa²h_z，那么船体减少的排水量的体积Vz应等于压载水仓中排出的水体积V₁，即bhs＝4πa²h_z，得到船体四个液压缸向下移动位移

步骤七、由计算机计算出压水板与压载水舱顶部的距离，接着分别控制各液压缸伸长，将压载水舱中的水排入海中，使海水对船体向下一端产生向上的反力，增大了打桩船的浮力，从而对打桩船进行姿态调整。