[发明专利]智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法和控制系统

权利要求书

1.一种智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法，其特征在于，以所述一体船宽度方向作为横向，所述一体船长度方向作为纵向，所述一体船包括驱动机构和用于连接一体船和沉管的管船连接机构，所述驱动机构包括主推驱动单元和侧推驱动单元，主推驱动单元用于驱动所述一体船前进，所述侧推驱动单元用于沿横向双向推动一体船，以及驱动一体船转动；所述控制方法包括以下步骤：

出坞准备：核查所述管船连接机构与沉管的连接状态，确认连接状态满足设计要求后，拆除锚系装置，完成所述一体船的出坞准备工作；

位置偏差监控：开启一体船的主推驱动单元，一体船在主推驱动单元的驱动下开始沉管出坞浮运，出坞浮运过程中，比较一体船实时位置与出坞设计航线以获得一体船的横向位置偏差，判断所述横向位置偏差是否超出允许误差范围，若否，则一体船继续自航出坞，若是，则控制降低主推驱动单元的功率使一体船减速行驶后，进行抗横流侧推功率控制；

抗横流侧推功率控制：监测一体船外实时水流信息，并根据实时水流信息选择所述侧推驱动单元的开启方式，以使所述侧推驱动单元提供与横向水流力方向相反的推力，并根据实时水流信息计算抵抗横向水流力所需侧推驱动单元提供的侧推功率，作为的抗横流侧推功率P_c，开启所述侧推驱动单元，并根据抗横流侧推功率Pc实时控制所述侧推驱动单元工作功率，以抵抗一体船所受横向水流力；

纠偏侧推功率控制：完成所述抗横流侧推功率控制步骤后，根据一体船实时位置与出坞设计航线的位置偏差计算纠正该位置偏差所需侧推驱动单元的变化的侧推功率，作为纠偏侧推功率，在抗横流侧推功率P_c的基础上，根据纠偏侧推功率实时控制调整所述侧推驱动单元工作功率，至一体船实时位置符合预设要求；

自航出坞：完成所述纠偏侧推功率控制步骤后，一体船继续自航至完成出坞。

2.根据权利要求1所述的智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法，其特征在于，所述侧推驱动单元包括多个侧推装置，所述侧推装置可沿横向提供双向推力；所述抗横流侧推功率控制包括：根据一体船外实时流速判断横向水流力方向和大小，选择侧推驱动单元开启方式，使所述侧推装置的推力之和与横向水流力方向相反大小相等，并实时控制调整多个所述侧推装置的工作功率，以提供抗横流侧推功率P_c。

3.根据权利要求2所述的智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法，其特征在于，所述抗横流侧推功率P_c为：

P_C＝(0.5ρ(V_Lsinθ)²L_YC_S)/(ηD³N²)

式中：V_L为测得的实时流速大小，ρ为水流密度，θ为测得的实时水流方向与出坞设计航线的夹角，L_Y为船体长度为已知参量，C_S为船体吃水为实时测量值，η为有效功率转换系数为已知参量，D为侧推螺旋桨直径为已知参量，N为螺旋桨转速为已知参量。

4.根据权利要求1所述的智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法，其特征在于，所述纠偏侧推功率控制包括以下步骤：

S1：采集一体船实时航偏角Φ信息，判断是否有航偏角Φ，若否，则S1步骤结束，若是，则根据航偏角Φ选择侧推驱动单元开启方式以提供推动一体船向减小航偏角Φ方向转动的推动力，并根据航偏角Φ计算消除航偏角Φ所需所述侧推驱动单元变化的功率ΔP₁，根据ΔP₁控制调整所述侧推驱动单元功率，以驱动所述一体船转动，直至航偏角Φ为零，即完成偏航角度调整；

S2：完成步骤S1后，以一体船中轴线上任一点作为参考点，比较所述参考点的实时位置与所述出坞设计航线的横向位置偏差ΔXc，判断ΔXc是否超出允许误差范围，若否，则S2步骤结束，若是，则根据横向位置偏差ΔXc计算消除横向位置偏差ΔXc所需变化的功率ΔP₂，根据ΔP₂控制调整所述侧推驱动单元功率，以驱动所述一体船横向运动，直至ΔXc为零，即完成一体船横向位置调整。