[发明专利]船舶主机功率储备余量快速计算方法

说明书

本发明公开了一种船舶主机功率储备余量快速计算方法，包括如下步骤：定义主机功率储备余量的物理概念；推导主机标准功率输出曲线公式；根据螺旋桨轻转余量定义构建螺旋桨轻转余量曲线X轴量与主机标准输出功率曲线X轴量的关系式并推导螺旋桨轻转余量曲线公式；根据船舶系桩拉力定义构建船舶系桩拉力曲线X轴量与螺旋桨轻转余量曲线X轴量的关系式并推导船舶系桩拉力曲线公式；将所述船舶系桩拉力曲线公式代入所述主机转速禁区内功率储备余量计算公式，推导出主机转速禁区内功率储备余量的快速计算公式。本发明从定量的角度给出了主机功率储备余量的计算方法，保证了船舶的安全稳定。

技术领域

本发明涉及船舶主机功率计算领域，尤其涉及一种船舶主机功率储备余量快速计算方法。

背景技术

受全球气候变暖、资源危机等因素影响，国际海事组织IMO推出了船舶能效设计指数EEDI，该法案的生效对于船舶主机选型产生了深远的影响，船厂纷纷选择主机降功率使用以满足EEDI要求，主机在降功率使用的情况下，出现了船舶通过转速禁区时间过长等一系列问题。

现阶段，船舶通过转速禁区时间过长问题的研究尚处于探索阶段，没有明确的参数定义以及相对应的计算方法。在船舶需要快速通过转速禁区或在恶劣海况下，如主机没有足够的功率储备余量，将增加船舶通过转速禁区的时间并降低船舶的操控性能，给船舶运行带来极大的安全隐患。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种能够快速计算主机功率储备余量的计算方法，通过对转速禁区功率储备余量的定义，同时考虑螺旋桨轻转余量、船舶系桩拉力和主机基本参数等，计算推导出船舶在转速禁区内的功率储备余量，保证了船舶的安全稳定。

为了达到上述目的，本发明提供了一种船舶主机功率储备余量快速计算方法，其步骤包括：

S1：定义船舶转速禁区内功率储备余量为：在船舶转速禁区大端，主机最大输出扭矩与船舶阻力的差值/船舶阻力，所述船舶转速禁区内功率储备余量的计算公式为：

y_PM＝100％*(y_L-y_B)/y_B

式中，y_L为主机最大输出扭矩，在实际计算中表示主机限制功率输出曲线Y轴量；y_PM为转速禁区内主机功率储备余量；y_B为船舶阻力，在实际计算中表示船舶系桩拉力曲线Y轴量；

S2：根据船舶主机功率与转速的关系式推导出主机标准功率输出曲线公式，所述主机标准功率输出曲线公式为：

式中，y_s为主机标准功率输出曲线Y轴量，y_s＝G_m/G₁，其中G_m为主机额定功率，G₁为主机瞬时功率；x_s为主机标准功率输出曲线X轴量，x_s＝z_m/z₁，其中z_m为主机额定转速，z₁为主机瞬时转速；

S3：根据螺旋桨轻转余量定义构建螺旋桨轻转余量曲线X轴量与主机标准输出功率曲线X轴量的关系式为：

x_p＝x_s/(1+P)

式中，x_p为螺旋桨轻转余量曲线X轴量，P为螺旋桨轻转余量百分比；

S4：推导螺旋桨轻转余量曲线公式为：

式中，y_p为螺旋桨轻转余量曲线Y轴量；