[发明专利]一种船舶进水角直接计算方法

说明书

本发明公开了一种船舶进水角直接计算方法，包括如下步骤：建立坐标系；读取船舶总排水量、重心及进水点坐标；计算各个横倾角的倾斜水线面方程；计算各个横倾角下进水点P到水线面的有向距离；根据各个横倾角有向距离进行插值计算船舶进水角。相比于“离线插值法”依赖于船舶装载手册，局限性较大，只能计算船舶正浮的时候，当存在吃水差时计算误差会增大。本发明通过求解平衡方程组，直接计算任意吃水及吃水差下的进水点，不依赖于装载手册，易于编程实现，普适性较好。本发明相比于规范中给定的近似计算法，计算精度更高。相比于纵倾系数法，本发明不需要手工作图，利于编程实现。工程应用价值明显。

技术领域

本发明属于船舶性能计算领域，特别是一种船舶进水角直接计算方法。

背景技术

如图1-2所示，船舶进水角是指船舶在横倾过程中，进水点没入水面时的横倾角。此时船舶处于危险状态，认为丧失稳性。船舶进水角计算是船舶稳性计算中的重要组成部分，它的正确与否直接影响到船舶稳性计算计算的正确性。

目前船舶进水角计算方法包括以下三种：

第一种是依靠船舶装载手册中的船舶进水角曲线进行插值，船舶大副进行手动计算时经常采用此种方法，该方法的基本路线是：根据船中吃水从船舶进水角曲线中查询对应的船舶进水角，如图3所示；

第二种是文献[3]中根据规范《长江水系船舶稳性和载重线规范》中给出的近似公式进行计算；

第三种是文献[4]中纵倾系数修正法，通过手工作图的方式，找出船舶等容横倾后的水线面，确定修正系数，对由第1种方法插值得到的船舶进水角进行修正。

目前这三种算法存在如下不足：

(1)第一种计算方法依赖于船舶装载手册给出船舶进水角曲线进行插值。装载手册中一般只给出船舶正浮状态下的船舶进水角曲线，当船舶吃水差较大时误差会增大；

(2)第二种方法采用近似公式进行计算，计算精度较低；

(3)第三种方法需要手工作图计算修正系数，不利于计算机编程实现，局限性较大。

本发明涉及的参考文献如下：

[1]盛振邦，刘应中.船舶原理(上册)[M].上海：上海交通大学出版社，2003:20-44。

[2]王智洲，孙霄峰，尹勇，等.散货船配载仪中完整稳性计算方法研究[J].大连理工大学学报，2017，57(5):6。

[3]黄新进.浅论船舶进水角的正确计算[J].湖南交通科技,1991,17(2):4。

[4]石明权.船舶纵倾状态下进水角的修正[J].广西交通科技,1995,20(1):3。

[5]姜玲.船舶稳性三维计算方法研究及软件开发[D].大连海事大学,2015。

[6]赵成璧,邹早建.船舶稳性计算程序ESTAB[J].武汉造船,2001(2):3。

[7]郭汝绯.基于VB.NET的船舶性能计算分析软件开发[D].武汉理工大学,2008。

[8]刘永军.基于CATIA的船体三维建模及稳性计算[D].大连理工大学,2016。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种计算精度高且易于编程实现的船舶进水角直接计算方法。

本发明的技术方案如下：一种船舶进水角直接计算方法，包括如下步骤：

A、建立坐标系

采用左手坐标系，建立船体坐标系oxyz，原点选在船舶基平面、中横剖面和中纵剖面的交点上。规定x轴指向船艏为正，y轴指向右舷为正，z轴向上为正。