[发明专利]基于综合动力定位能力的推力敏感性分析方法

摘要

本发明提出了一种基于综合动力定位能力的推力敏感性分析方法，包括步骤：计算该海洋结构物的艏向在工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]内的概率密度分布函数P(ψ)；根据动力定位能力综合分析判断标准定制判断方案；确定动力定位能力的稳定性在整体动力定位能力中所占的比重因子λ；计算各个推力器关于海洋结构物综合定位能力的推力敏感性。本发明一方面可以得到关于综合定位能力的量化的推力敏感性，另一方面可以得到推力敏感性最高的推力器。当整个系统难以提供足够的推力时，增加敏感性最高的推力器的推力，效果更明显。另外，在设计推力系统时，敏感性最高的推力器需要更高的安全系数，以保证整个推力系统的正常工作。

主权项

一种基于综合动力定位能力的推力敏感性分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，利用测量设备获取海洋结构物在工作海域定制的起始艏向角ψ_start和终止艏向角ψ_end，计算该海洋结构物的艏向在工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]内的概率密度分布函数P(ψ)，公式如下：$P\left({\mathrm{\ψ}}_i\right)=\frac{C\left({\mathrm{\ψ}}_i\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}C\left({\mathrm{\ψ}}_i\right)}.$其中，C(ψ_i)表示海洋结构物的艏向角为ψ_i时的次数，P(ψ_i)表示海洋结构物的艏向角为ψ_i的概率如果无法得到海洋结构物艏向的统计结果，则假设其艏向在工作艏向区间中出现的概率相同，即C(ψ_i)＝Constant，则P(ψ)表示为：$P\left(\mathrm{\ψ}\right)=\frac{1}{\left|\right|{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{end}}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{start}}\left|\right|}.$步骤2，根据动力定位能力综合分析判断标准定制判断方案，公式如下：${\mathrm{Cap}}_{\mathrm{cri}}=\mathrm{\μ}\×e^{-\mathrm{\λ}\frac{\mathrm{\σ}}{\mathrm{\μ}}},$$\mathrm{\μ}={\∫}_{{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{start}}}^{{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{end}}}P\left(\mathrm{\ψ}\right)V_w\left(\mathrm{\ψ}\right)\mathrm{d\ψ},$$\mathrm{\σ}=\sqrt{{\∫}_{{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{start}}}^{{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{end}}}P\left(\mathrm{\ψ}\right){(\mathrm{\μ}-V_w\left(\mathrm{\ψ}\right))}^2\mathrm{d\ψ}}.$其中，ψ_start，ψ_end分别是根据海洋结构物在当前海域工作的起始艏向角和终止艏向角，P(ψ)是海洋结构物的艏向在工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]中的概率密度分布函数，V_w(ψ)是由动力定位能力分析得到的在艏向角为ψ时海洋结构物所能抵抗的最大风速，V_w(ψ)由动力定位能力分析软件计算得到，μ为考虑到工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]和艏向概率密度分布函数P(ψ)后的V_w(ψ)的期望值，σ为考虑到工作艏向区间[ψ_start，ψ_end]和艏向概率密度分布函数P(ψ)后的V_w(ψ)的标准差，μ表示海洋结构物的整体平均动力定位能力，表示海洋结构物动力定位能力的稳定性，λ表示动力定位能力的稳定性在整体动力定位能力中所占的比重因子；步骤3，确定动力定位能力的稳定性在整体动力定位能力中所占的比重因子λ：该海洋结构物在工作时对动力定位能力的稳定性要求越高，λ的值取得越大，以期达到最符合该海洋结构物的最佳标准；步骤4，计算各个推力器关于海洋结构物综合定位能力的推力敏感性，其公式表示为$F_{\mathrm{sensi}}^i=\left|\frac{\∂\mathrm{Ca}{p}_{\mathrm{cri}}}{\∂T_i}\right|.$其中，为第i个推力器关于海洋结构物综合定位能力的推力敏感性，Cap_cri表示海洋结构物的综合定位能力，T_i为第i个推进器的推力。越高表示第i个推进器的推力敏感性越高；推力展开向量通过推力器的初始推力和展开系数向量计算得到，具体表达式为:$T_{\mathrm{str}}^i=T_{\mathrm{ini}}^i\×\left[\mathrm{Coe}{f}_j\right].$其中，是推力展开向量，是第i个推力器推力，[Coef_j]是展开系数向量。