[发明专利]一种全回转起重船压载水调拨优化计算方法

说明书

本发明公开了一种全回转起重船压载水调拨优化计算方法，涉及船舶技术领域，该方法包括以下步骤：确定全回转起重船吊重物回转作业时，以压载舱注水时间、压载水舱的进排水阀的响应动作时间和压载水进入各个舱室时间的总时间为优化目标，以保持船体平衡、船舶压载水量及压载水舱水位要求为约束条件，建立全回转起重船压载水调拨优化模型，通过SQP算法优化计算，得到总时间最小的调拨方案；该方法考虑了阀门的动作时间以及压载水在管路中流动的时间，更加符合工程实际，采用优化求解方法，可以精确计算船舶压载过程所需时间，提升工程船舶的作业效率。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种全回转起重船压载水调拨优化计算方法。

背景技术

CN107215437A一种全回转起重船压载水调配系统及其工作方法，此发明阐述了全回转起重船压载系统的子系统组成，以各个压载舱达到目标水位所需时间为优化目标进行相关算法设计，但未考虑阀门动作时间以及压载水在管路中流动的时间；CN1565926A好望角型散货船压载水排水-进水置换方法，此发明是一种根据实例工程经验所提出的压载水进排水方法。该方法并未对压载水的调拨进行优化，仅调整使船舶平衡；CN111874156A一种压载水系统及船舶，此发明设计了一种在管路上合理的布置阀门以及控制阀门开关，从而可实现任意两个压载舱相互连通的压载管路系统。该方法仅为一种实现任意两个压载舱之间压载水调拨的系统，不包含压载水优化分配与时间计算。

目前起重船在作业过程中，压载水的调拨通常基于人工经验，其控制模式单一，压载系统存在调拨速度慢、决策响应时间长、控制精度差和自动化程度低等问题。随着起重船向大型化、自动化、复杂化趋势发展，起重船压载舱室增多、压载管系形式日趋复杂，依靠人工经验越来越难以满足海上安全、高效作业要求。海上作业不同于陆上作业，其受环境影响大，海况变化会直接影响作业的进程，适合作业的时间有限。若因环境抛锚等待，会极大地影响作业的进度，提高作业风险和成本。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种全回转起重船压载水调拨优化计算方法，包括以下步骤：

确定全回转起重船吊重物回转作业方案时，以压载舱注水时间、压载水舱进排水阀的响应动作时间和压载水进入各个舱室时间的总时间为优化目标，以保持船体平衡、船舶压载水量及压载水舱水位高度为约束条件，建立全回转起重船的压载水调拨优化模型，通过算法优化计算，得到总时间最小的调拨方案。

进一步地，所述压载舱的注水时间t_i1的表达式如下：

式中：m_i为第i阶段调拨的压载水量，q_p为泵流量。

进一步地，所述舱室阀门响应动作时间t_i2的表达式如下：

t_i2＝max(t_i21,t_i22,...,t_i2j,...,t_i2n)                 (6)

式中：t_i2j为第j个阀门开启所用时间，t_i2j表示为：

式中：t_in为进水阀开启时间，t_out为排水阀开启时间，h_ij为第i个阶段第j个压载水舱水位高度，h_(i-1)j为第i-1个阶段第j个压载水舱水位高度。

进一步地，所述压载水进入各个舱室的时间t_i3的表达式如下：