[发明专利]基于设计压载水曲线算法的运泥船油耗优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于设计压载水曲线算法的运泥船油耗优化方法，其特征在于，包括：

步骤S1：建立船舶的油耗速度模型；

步骤S2：根据油耗速度模型，遍历删除不对运泥船压载水曲线产生约束的桥梁；

步骤S3：对不同场景作分类并设计压载水变化曲线；

步骤S4：根据场景及其对应的压载水曲线，通过函数曲线拟合和统计的方式给出船舶油耗的估算公式计算总耗油量；

在所述步骤S3中：

压载水变化可分为两种，在两座桥中间压载水可空载和压载水不可空载；

若压载水可空载，表示压载水有时间排空并空载行驶一段时间，这种条件的出现情况为：

T_i+T_i-1≤t_i-t_i-1

此时其压载水曲线m₁(t)为：

若压载水无法空载，船舶无法来得及完全排出压载水并重新注入压载水来穿过下一座桥梁，此时的状态满足：

T_i+T_i-1t_i-t_i-1

依据使压载水量尽可能减小的原则与船舶过桥的约束条件，第i与第i-1座桥间的压载水量的最小值即为两个压载水曲线的交汇点，且满足：

到达压载水量最小值所花费的时间为：

即排水曲线m₂(t)为：

2.根据权利要求1所述的基于设计压载水曲线算法的运泥船油耗优化方法，其特征在于，在所述步骤S1中：

船舶油耗速度模型建立：

假定船舶所受阻力与船速的二次方成正比，与压载水量成线性关系，则：

F∝v²(m+μ)

其中，F为运泥船阻力，v为船速，m为压载水体积，μ为常数；

发动机只克服阻力做功，总航程为L，则发动机总做功W满足：

W＝FL∝v²(m+μ)L

发动机燃油效率固定，耗油量与做功成正比，耗油量为C，则：

C∝W∝v²(m+μ)L

记为等式形式：

C＝αv²(m+μ)L

其中，α为常数；

由于存在关系：

L＝vT

其中，T为运泥船行驶时间；

则得到船舶的油耗速度模型A满足：

3.根据权利要求1所述的基于设计压载水曲线算法的运泥船油耗优化方法，其特征在于，在所述步骤S2中：

对船舶压载水曲线的设计采用贪婪算法；

输入设定为桥梁位置p_i和顺利过桥所需要的最少压载水量m_i，船舶的压载水曲线方程m(t)应当满足约束：

m(t_i)≤m_i

其中，m(t_i)为船舶压载水曲线在t_i时的函数值，t_i为运泥船以给定船速到达第i座桥梁的时间，i为桥梁编号；

由于船舶无法实现压载水量的瞬间变化，在到达桥梁所在位置之前开始增加压载水，在穿过桥梁后缓慢排放压载水，设压载水流速为u，则对于每座桥梁，船舶由空载到压载水量到达m_i所需的时间T_i为：

过桥后排水时间也为T_i；

输入桥梁的位置和压载水限制信息后，若满足：

t_i-t_i-1|m_i-m_i-1|/u

则m_i和m_i-1中较小的对应的桥梁为无效桥梁。