[发明专利]一种液货船配载仪中舱室液面高度计算方法

说明书

本发明公开了一种液货船配载仪中舱室液面高度计算方法，包括以下步骤：获取液舱三维数据；计算舱容参数；用逐次线性化法计算实际舱室液面高度。本发明通过对液舱内表面数据进行沿船长方向的等距切割，得到液舱三维数据。基于液舱三维数据，在已知液货体积、横倾角、纵倾角的情况下计算出液面高度。实验得出以下结论：1)利用舱室三维数据和船舶横纵倾角确定液货的液面高度是可行的，并且计算精度较高；2)本发明在保证计算精度的同时具有较好的实时性，一般需要3～5次迭代即可收敛，可以更好的满足液货船配载仪中复原力臂曲线的计算要求。

技术领域

本发明涉及船舶的舱室液面高度计算方法，特别是一种液货船配载仪中船舶任意横纵倾下的舱室液面高度计算方法。

背景技术

考虑到液货船的横纵倾会造成非满舱装载液体的等体积自由流动，会导致液货重心、自由液面惯性矩等相关参数发生改变，因此在计算液货船的浮态和稳性时，需要根据船舶当前的横纵倾重新确定非满舱液体的自由液面，从而计算装载液体的参数。

目前重新确定装载液体液面高度的方法主要有测量修正法和离线插值法。文献1通过修正测量得到的液面高度，对舱容曲线进行差值得到相应横纵倾下的液货体积；文献2计算出不同横倾角下倾斜液面位置和容积的关系曲线，再进行差值计算，计算的实时性较好；文献3按照液舱形状，计算一定装载量下液体移动产生的倾斜力矩，从而实现任意载况下的自由液面修正计算；文献4分析了按IMO规范进行舱容计算产生误差的原因，提出了一种基于三维NURBS表达的精确自由液面计算方法；文献5基于全站仪的测量数据建立液舱数学模型，利用测深管液面高度计算出不同浮态下的液货体积；文献6在已知测深管位置、读数和船舶纵倾的情况下，计算各站液面高度，通过对舱容模拟曲线进行积分得到舱容；文献7在液舱数学模型的基础上对不同液面高度下的液面面积进行积分求得液货体积，计算结果较为精确，但没有考虑船舶横纵倾的影响。

采用测量加修正的方法计算液货自由液面时，计算精度主要取决于建立的液舱数学模型的精度和测量液面的精度，在实际操作中容易造成较大的误差；通过建立倾斜液面位置和液货体积的关系曲线，进行离线差值计算时的实时性较好，但在有纵倾影响时计算的误差较大。

本发明涉及到的参考文献如下：

[1]马坤,李作志,杨洋《舰船完整稳性实时计算方法研究[J]》，大连理工大学学报,2007,47(03):383-386。

[2][2]马坤,陈德志《自由液面对大倾角稳性的修正计算方法[J]》，中国造船,2005(01):3-9。

[3]马坤,董晓霞,杨帆《舰船自由液面对稳性曲线修正的实时计算[J]》，中国舰船研究,2006,1(01):54-57+80。

[4]陆丛红,林焰,纪卓尚《基于NURBS表达的精确自由液面修正[J]》，中国造船,2007,48(01):30-38。

[5]项勇,胡勇.《船舶液货舱舱容计量与修正[J]》，船海工程,2011,40(02):40-44。

[6]肖步桥《一种简便易行的计算舱容的方法[J]》，中国修船,2001(03):34-36。

[7]陈宾康,赵成壁《船舶液货舱容积精密计算方法[J]》，武汉水运工程学院学报,1994,18(01):26-33。

[8]刘春雷,尹勇,孙霄峰等《基于STL模型的船舶几何特性计算[J]》，系统仿真学报,2015,27(10):2264-2271。

[9]赵晓非,林焰《关于解船舶浮态问题的矩阵方法[J]》，中国造船,1985(03):57-66。

[10]刘春雷《散货船智能化配载仪的研究与实现[D]》大连:大连海事大学,2013。