[发明专利]内河船舶航行下沉量的实船测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量内河船舶航行时下沉量的方法，属于船舶优化设计及其航行安全技术领域。 

背景技术

船舶航行下沉量是船舶航行时因水流绕船运动形成的相对于静止状态的船体下沉值，它是确定船舶富裕水深、保证航行安全的重要参数。船舶航行下沉量常采用经验公式估算，但由于影响因素众多，船型、航道条件的多样复杂导致计算结果误差较大，因此实船测量船舶下沉量意义重大。 

目前实船测量航行下沉量主要是利用GPS和雷达式液位传感器测量，均为单点测量，无法获取船体纵向下沉量及平均下沉量等参数。前者通过GPS分别获取船舶静止与航行时的垂直高程，通过相减得到船舶航行下沉量，但GPS的垂直定位精度很低，目前高精度GPS双频定位差分解析的垂向精度也仅达0.05m量级，误差与船舶下沉量同量级；后者则通过测量船舶静止与航行时液位传感器至水面的垂直距离差确定下沉量，受水面下降、表面漂浮物及风浪的影响较大，读数不稳定。 

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种高精度的船舶航行下沉量的实船测量方法。 

所述的方法包括：航行下沉量测量装置及安装方法、下沉量测量方法、下沉量计算方法。 

所述航行下沉量的测量装置包括：艏水位计、艉水位计、艏水位计支架、艉水位计支架、惯导系统； 

所述下沉量测量装置的安装方法为：艏水位计通过艏水位计支架固定在待测船舶船艏一侧舷侧，艏水位计与船舷的横向距离d_f应满足下式：其中为c_b为船舶方形系数，d为船舶吃水，v为船舶航速；艉水位计通过艉水位计支架固定在待测船舶船艉，与艏水位计同一侧舷侧，艉水位计与船舷的横向距离0.5～1.0m，纵向距螺旋桨前方纵向距离x_b应满足x_b≥0.35vR，其中R为螺旋桨直径；艏水位计支架和艉水位计支架平行并垂直于船舶纵轴线，艏水位计和艉水位计深入水平面的深度h需满足h≥0.1v，但不能低于船底；惯导系统固定在待测船舶船舯，与计算机相连。 

所述的下沉量测量方法为：测量时先使船舶在水中静止，读取艏水位计、艉水位计初始值，以及待测船舶初始纵倾角；待测船舶匀速航行时，同步测量艏水位计、艉水位计航行时 水深；通过惯导系统测量纵倾角。 

所述的下沉量计算方法为：δ_x为距艏水位计距离x处的下沉量，计算公式如下： 

δ_f＝P_f-P_f0

s_b＝P_f+Δxsin(α-α₀)+Δycos(α-α₀)-P_b0

δx=δf+(δb-δf)xΔx]]>

其中，δ_f为艏水位计处下沉量； 

δ_b为艉水位计处下沉量； 

P_f0为静止时艏水位计初始水深； 

P_b0为静止时艉水位计的初始水深； 

P_f为航行时艏水位计水深值； 

α₀为静止时船舶纵倾角； 

α为航行时船舶纵倾角； 

Δx为艏水位计支架和艉水位计支架在甲板平面上投影的中心线距离； 

Δy为船舶静止时艏水位计和艉水位计固定高差。 

本发明与现有技术相比有如下优点： 

(1)精度高且稳定。水位计及惯导系统均为成熟的高精度测量设备，可保证下沉量测量精度； 

(2)可得到船舶纵向任意位置的下沉量值。通过需知位置至船艏水位计的水平距离，即可计算出其下沉量，也可方便计算船舯的平均下沉量。