[发明专利]船体姿态自动调整打桩船的控制方法

说明书

本发明公开了一种自动调整船体姿态的打桩船，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，压载水舱的底部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姿态。本发明还公开了一种自动调整船体姿态打桩船的控制方法。

技术领域

本发明涉及一种打桩船姿态调整装置及其控制方法。

背景技术

打桩船作为一种需要在海上稳定作业的船舶，其更需要有良好的稳定性，并且有足够大的抗击波浪能力，打桩船在风浪流的影响下，无法保证打桩过程中船体平稳，无法满足立桩的桩基工程的高精度要求。

目前，打桩船在船体上设有压载水舱，压载水舱用来调节船体姿态，通用的做法在船体横向或者纵向两端布置压载水舱压载水舱是水密的、与海水不相通的，用水泵作为在两端压载水舱之间调运水的动力，把船体高的一端往下压、船体低的一端向上抬，以此达到船体平衡的目的，该方法补偿能力低，滞后较大。

现有的提高打桩船稳定性的方法皆不能很好地解决问题，如专利ZL201410557626.2中所述的具有压载功能的大型货船舶体自动平衡方法和系统，将位于较低处的平衡舱内的水抽取到较高处的平衡舱内来维持船体平衡，但该方法的补偿滞后特别大；而如专利ZL201420532754.7中所述一种抗浪打桩船，虽提高打桩船纵向稳定性，但是对主甲板的垂荡运动没有控制；又如专利 ZL201420532727.X所述的一种抗浪打桩船，虽然减少风浪对打桩船的影响，但是补偿精度低，滞后较大，补偿性能不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种船体姿态自动调整打桩船的控制方法，能够有效地提高打桩船的稳定性，对打桩船受波浪引起的纵摇和横摇进行自动补偿。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：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1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1宽度方向，Z轴正方向为垂直于打桩船甲板4向上；

步骤四、计算机接受到软件求解得到的角度，当船体1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3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：