[发明专利]船舶仿真状态数据分析方法

说明书

本发明涉及船舶仿真技术领域，尤其涉及船舶仿真状态数据分析方法，采用计算机建模软件搭建船舶有限元模型；获取船舶有限元模型的各节点坐标信息，建立船舶三维仿真图像；将所述各节点坐标转换至大地坐标系，获取船舶的排水量及其浮心坐标；根据船舶排水量及浮心坐标获取船舶横摇回复力矩，从而计算出船舶的瞬时回复力；获取船舶海浪力，根据所述瞬时回复力和海浪力计算出横摇回复力矩时程和横摇运动时程，以获取横摇概率及某一概率值下的横摇角数据将所获取的横摇角与事先设定的进水角进行对比，以判断航行状态；本发明通过仿真计算出船舶横摇角及横摇概率，以得到可靠的船舶运动下横摇角及横摇概率，预防降低船舶在航行中颠覆风险。

技术领域

本发明涉及船舶仿真技术领域，尤其涉及船舶仿真状态数据分析方法。

背景技术

船舶作业作为目前重要的运输交通工具，其在海中的运输性能尤为重要，海浪环境会对船舶的横荡、纵荡、垂荡、横摇、纵摇和首摇六个自由度的运动产生干扰，在这六种运动中，只有垂荡、横摇、纵摇是纯粹的振荡运动，与另外三种运动区别在于，当扰动过大致使船舶偏离平衡位置时，震荡运动会受到复原力和力矩的作用。这种纯粹的振荡运动会产生较大的加速度，极易导致船载设备失灵及船员晕船现象，严重制约了船舶作业率，随着技术发展，对获取大量的船舶运动数据也变成现实，通过仿真船舶运动以解决或避免上述问题，在国内外的研究中，横摇角及其对应的横摇概率尤为重要，本申请针对该问题设计了一种船舶仿真状态数据分析方法，以预防降低船舶横摇运动中颠覆问题。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出船舶仿真状态数据分析方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了船舶仿真状态数据分析方法，包括：

采用计算机建模软件搭建船舶有限元模型；

获取船舶有限元模型的各节点坐标信息，建立船舶三维仿真图像；

将所述各节点坐标转换至大地坐标系，获取船舶的排水量及其浮心坐标；

根据船舶排水量及浮心坐标获取船舶横摇回复力矩，从而计算出船舶的瞬时回复力；

获取船舶海浪力，根据所述瞬时回复力和海浪力计算出横摇回复力矩时程和横摇运动时程，以获取横摇概率及某一概率值下的横摇角数据；

将所获取的横摇角与事先设定的进水角进行对比，以判断航行状态。

作为本发明的一个实施方案，将所述各节点坐标转换至大地坐标系，获取船舶的排水量及其浮心坐标，包括：

沿海浪传递方向经转换至大地坐标系中的船舶节点划分至多个剖面中，所述剖面与海浪传递方向对应；

获取船舶在海浪传递方向上的投影长度，根据所述投影长度计算出每个剖面面积及形心坐标信息。

作为本发明的一个实施方案，将所述投影长度n等比进行分割，并设定每个被分割的投影长度为m，根据以下公式计算排水量V：

V＝(S1+S2+……Sk)*m。

作为本发明的一个实施方案，所述获取船舶海浪力，包括：

将船舶划分为左右对称的两个部分，记作左部分和右部分；

任取左部分和右部分设置为多个横剖面，并将所有横剖面按循序组合成平行四边形结构，对称化至未被选取的船舶部分，以获取整体船舶的所有平行四边形结构，并对所有平行四边形结构进行坐标转换。

作为本发明的一个实施方案，对所述平行四边形结构进行三角形结构处理，将每个平行四边形结构拆分为两个三角形结构，对每个三角形结构进行进行计算，得出每个三角形结构对应的海浪力；