[发明专利]一种智能化辅助系泊及登乘装置及控制方法

权利要求书

1.一种智能化海上辅助系泊及登乘装置，其特征在于，包括：

消能组件，所述消能组件的内侧与船舶固接，外侧顶靠在风电平台的立柱上；

登乘装置，用于提供登乘从船舶登入到风电平台；

锁紧装置，所述锁紧装置包括锁链、锁匙棒、锁盘构件、绞盘、收放机构，所述锁盘构件在所述风电平台的立柱上，所述锁盘构件上具有锁芯，所述锁链的前端连有可插入所述锁芯的锁匙棒，后端连接在所述收放机构上，所述收放机构固定在所述船舶上；

信息采集装置，所述信息采集装置包括波浪传感器、风速传感器和位移传感器；

控制单元，所述控制单元用于接收所述信息采集装置采集的信号、用于控制所述收放机构的收放量、用于控制所述登乘装置的登船角度；所述控制单元用于执行以下步骤：

(1)，利用所述风速传感器测得的风速数据风速V₁，根据风向分解风速为横向风速V_1x与纵向风速V_1y，利用所述波浪传感器测得波高h、波速V₂、及波浪方向与船体的夹角θ，利用所述位移传感器测得船体各部分位移高度，计算船舶船首抬高H’：

H'＝η₁h₁+η₂h₂+η₃h₃+η₄h₄ (1)

式中，H’为船舶船首抬高，h₁、h₂、h₃、h₄分别为克服风力、水流力、波浪力和自重影响所需要抬高的基础值，其中风速系数水流系数波浪系数自重系数η₄，式中L为船长，将各项系数代入公式(1)可求得船舶船首应抬高高度H’；

(2)，根据所述风速传感器测得的风速数据风速V₁，根据风向分解风速为V_1x与V_1y及已知系数A_xw、A_yw、δ，其中，A_xw为船舶横向受风面积，A_yw为船舶纵向受风面积，δ为风压不均匀折减系数，计算得到风荷载对锁链力的大小影响为F₁；

通过风荷载对锁链力影响计算公式(2)和(3)，计算风荷载对锁链力的大小影响为F₁；

F_x1＝73×10^-5A_xwV_1x²δ(N) (2)

F_y1＝49×10^-5A_ywV_1y²δ(N) (3)

式中F_x1为水平于船体的风载受力，F_y1为垂直于船体的风载受力，A_xw为船舶横向受风面积，A_yw为船舶纵向受风面积，V_1x为横向风速,V_1y为纵向风速，δ为风压不均匀折减系数；

(3)，根据所述波浪传感器测得的水流力大小F，根据所述波浪传感器测得的波速V₂以及已知系数C_xsc、C_xmc、C_yc，计算得到水流力对锁链力大小影响为F₂；

通过水流对锁链力影响计算公式(4)(6)，计算水流力对锁链力大小影响为F₂；

F_xsc＝C_xsc×ρ/2×V₂²×B (4)

F_xmc＝C_xmc×ρ/2×V₂²×B (5)

F_yc＝C_yc×ρ/2×V₂²×S (6)

式中F_xsc为船首受水流力的横向分力，F_xmc为船尾受水流力的横向分力，F_yc为船舶受水流力的纵向分力，C_xsc为水流力船首横向分项系数，C_xmc为水流力船尾横向分项系数，C_yc为水流力纵向分项系数，V₂为波速，B为船舶吃水以下的横向投影面面积，S为船舶吃水以下的表面面积；

(4)，根据所述波浪传感器测得的波浪高度H、波向角θ及已知船体长度L计算得到波浪荷载对锁链力的影响为F₃；

通过波浪力计算公式(7)(8)，计算得到波浪荷载对锁链力的影响F₃；

式中F_x3为船舶受波浪力横向分力，F_y3为船舶受波浪力纵向分力，θ为波向角，L为船长，H为波浪高度，D为船舶吃水，τ₁、τ₂为综合系数，a_x为反应船舶横摇与波浪周期关系的参数，a_y为反应船舶纵摇与波浪周期关系的参数；

(5)，根据所述位移传感器测得的船头位移高度h’，进行迭代计算得到克服船首自重荷载的对锁链力大小影响为F₄；

通过克服船首自重荷载的提升力计算公式(9)，计算得到克服船首自重荷载的对锁链力大小影响为F₄；

式中F_滑为消能滑轮对船舶的反作用力,V排为船舶排开水的体积，ρ_水为海水密度；

根据上述计算所得的F₁、F₂、F₃和F₄，可求出系泊力F；

F＝F₁+F₂+F₃+F₄ (10)

通过步骤(2)—(5)计算得到船舶船首抬高H’时锁链所需拉力F，再利用收放机构拉动锁链，完成船首抬高。