[发明专利]用于船只性能的评估的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于船只性能的评估的方法和系统。

背景技术

在远洋船或船只中，使用例如油或有时天然气之类的燃料作为用于使船只的发电机或主推进器旋转的一个或多个柴油引擎的能源。燃料在港中或在航行期间用燃料车（fuel tanker）输送到海船。

功率产生和推进系统已经是用于连续调整、控制和监视以便相对于船只的性能实现最佳效率的目标。功率控制是船只的控制系统的基本部分。同样地，控制推进系统以通过使用可用电和/或初级能量（primary energy）来产生所需功率。然而，在实践中，能量的充足性不如设备及其控制系统的效率那么关键。

通过控制船上的单独设备的功率，可以高效地且经济地消耗能量。这例如适用于单独推进单元、泵送设备、照明和加热设备及其他辅助设备。

还有很多其他因素影响海船的总能量效率，并且应在船只性能中考虑到，包括船只的动力设备的优化和配置、燃料类型的选择、船只的调平和横倾规划路线。

计算机模拟或计算机模型是尝试模拟特定系统的抽象模型的计算机程序。已经通过创建描述船只的操作变量因素与呈现这些因素所取决于的输入变量的参数之间的关系和相关性的计算机实现的模拟模式来执行船只性能的优化，例如能量消耗。该模型使得能够根据参数和初始条件的集合来预测系统的行为。

此类模型使用的示例是在WO公开2011/161211中提出的用于基于设计数据的高效能量控制的技术方案。其公开了用于基于不同的输入数据来控制海船中的能量消耗的方法和布置的示例，所述输入数据诸如操作数据、路线数据、天气预报和不同的环境因素。还将与燃料本身有关的数据考虑在内，例如燃料类型、燃料成本等。基于计算的预测来管理能量消耗设备的能量平衡，计算的预测基于所述输入数据。

WO公开2007/017908提出了一种通过使得设计者可能采用帮助船的设计的工具来增加船只设计效率的设计工具。该设计工具还用来通过从传感器接收信号并根据传感器信息模拟操作来优化操作中的船只的操作成本且相应地调整能量系统。该公开是鉴于仅依赖于设计数据的技术方案的改进，因为其也考虑到传感器信息以便在操作期间控制能量平衡。

可以放入此类计算机模拟中的可靠性和可信性取决于模拟模型的有效性。

对性能变量与有影响输入变量之间的相关性进行建模是复杂的且基于经验方法。现有技术方法要求人类努力和参数的手动设置。

另外，该模型在给出关于单独因素如何影响总性能的信息方面是不充分的。

在性能评估系统中，重要的问题将是不仅为用户提供整个系统的当前状态的信息，而且给出相对于所选操作条件来评估性能的参考。

本发明的目的是开发给出关于影响船只性能的不同因素的更多详细且可靠的信息的模拟模型。

在申请正文中使用以下术语

调平（TRIM）：纵向（俯仰）方向上的船只的浮动倾度，即船只的船头和船尾的下沉之间的差。

横倾（LIST）：横向（滚转）方向上的船只的浮动倾度。

吃水深度（DRAFT）：船只的船身中部下沉。

浮动位置（FLOATING POSITION）：调平、吃水深度或横倾或调平、吃水深度和横倾的任何组合。浮动位置影响船只的排量（displacement）、湿表面和水阻力。

动力设备配置（POWER PLANT CONFIGURATION）：不同功率发生和消耗设备（例如柴油发电机、轴发电机、废热回收系统等）之间的负载的共享/分配。

最优动力设备配置（OPTIMAL POWER PLANT CONFIGURATION）：履行诸如燃料消耗、排放等优化标准的不同功率发生和消耗设备之间的负载的分配。

船只行为/船只性能（SHIP BEHAVIOUR/SHIP PERFORMANCE）：描述船只的实际功能，包括例如船只的移动、能量消耗、燃料消耗以及排放。

船只操作（SHIP OPERATION）：描述了船只的机动和操舵及控制动作以便驱动引擎和电气设备并使船只移动。

船（VESSEL）与船只（SHIP）以同义词方式使用

海洋状况（SEA STATE）：由浪高、波浪周期、波浪方向、涌浪、风致波浪（wind-induced wave）等确定的海洋状况。

发明内容