[发明专利]一种基于现场实时反馈的岸基智能系泊系统及方法

权利要求书

1.一种基于现场实时反馈的岸基智能系泊系统，包括液压控制系统、拉力传感器、伸缩臂阈值设计模块、高强度缆绳选取模块和拉力阈值设计模块，其特征在于：所述液压控制系统与外界主控制器信号连接，所述拉力传感器的输出端与液压控制系统的输入端信号连接，所述伸缩臂阈值设计模块与外界主控制器信号连接，所述高强度缆绳选取模块与外界主控制器信号连接，所述拉力阈值设计模块的输出端与外界主控制器信号连接；

所述液压控制系统包括液压伸缩杆(1)、伸缩臂(2)、快速脱离卡扣(3)、高强度缆绳(4)、立柱(5)和导线轮(6)，所述液压伸缩杆(1)安装于港口地面，所述伸缩臂(2)安装于液压伸缩杆(1)的输出端，所述快速脱离卡扣(3)安装于伸缩臂(2)的输出端，所述高强度缆绳(4)的一端与快速脱离卡扣(3)连接，所述立柱(5)安装于港口地面，所述导线轮(6)安装于立柱(5)的外壁；

所述液压伸缩杆(1)与伸缩臂阈值设计模块信号连接，所述伸缩臂(2)的输出端安装有拉力传感器，所述拉力传感器与快速脱离卡扣(3)信号连接。

2.一种基于现场实时反馈的岸基智能系泊方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、收集数据

建立泊位处的波浪数学和潮流数学模型，获得泊位处的波浪条件和潮流条件；并搜集泊位的风速、风向数据；

S2、获取停靠船舶的水动力参数

建立船舶、护舷与系泊系统的数学模型，得到船舶的附加质量m、静水刚度K_S以及系泊系统的总刚度K_m；

S3、选取缆绳

其中，M是船舶空气中的质量；m是水中的附加质量；K_S是静水刚度；K_m是系泊系统提供的总刚度；

根据公式(1)计算船舶与系泊系统整体的固有周期T，如果周期T与泊位波浪周期T_wave接近，则改变系泊系统的总刚度K_m，使其避开港内的波浪周期；然后可依此给出推荐的总系泊刚度，给出缆绳的强度和需要布置的缆绳根数n，所述缆绳的强度即为最小破断力T；

S4、确定伸缩臂的行程

根据船舶、护舷与系泊系统的数学模型，分析横荡运动和纵荡运动的幅值A1、A2，为伸缩臂的行程阈值L设计提供数据；

其中，a_ij为船舶的惯性质量矩阵，m_ij(t)为船舶的附加质量矩阵，K_ij(t)为延迟函数矩阵，C_ij为静水恢复力矩阵，F_i(t)为外界激励力，X_j(t)为船舶位移矩阵；

延迟函数矩阵K_ij(t)为：

外界激励力由以下几部分组成：

F_i(t)＝F_Wave(t)+F_C(t)+F_Wind(t)+F_Fender(t)+F_Mooring(t)

其中，F_Wave为船舶所受的波浪力，F_C为船舶所受的流力，F_Wind为船舶所受的风载荷，F_Fender为船舶所受的撞击力，F_Mooring为系缆力；

已知港内的风浪流条件和系泊布置设计，则可获得风、浪、流载荷和系泊系统提供的拉力，求解方程(2)，可获得船舶的横荡运动幅值A1和纵荡运动幅值A2，当液压伸缩杆用在横荡运动大的泊位处时，伸缩臂的行程阈值2A1＜L＜2.5A1；当液压伸缩杆用在纵荡运动大的泊位处时，伸缩臂的行程阈值2A2＜L＜2.5A2；

S5、建立系统

根据系泊作业规范，缆绳拉力不应大于最小破断力T的45％，考虑到安全以及高强度缆绳的使用寿命问题，设定0.2T＜F1≤0.4T；当实测拉力F2＞F1时，则伸长收缩臂，使实测缆绳拉力在安全工作范围内；反之，当实测拉力F2＜F1时，则收回伸缩臂；若伸长收缩臂，达到伸缩臂的最大行程时，实测缆绳拉力也未能回到安全工作范围内，则发出报警提示，准备快速脱缆操作。