本發明涉及(ji)船舶(bo)穩性(xing)判斷，尤其涉及(ji)一種基于姿態測(ce)量信息的船舶(bo)穩性(xing)實時監(jian)測(ce)報警方法及(ji)裝置。

背景技術：

1、船(chuan)舶在(zai)風浪(lang)條件下航行或者停泊時，受到(dao)海(hai)風作(zuo)用(yong)力(li)和海(hai)浪(lang)作(zuo)用(yong)力(li)的(de)影響，船(chuan)體會產生沿船(chuan)體坐(zuo)標(biao)系(xi)的(de)直(zhi)線運動(dong)(dong)(dong)和繞坐(zuo)標(biao)軸的(de)轉動(dong)(dong)(dong)，在(zai)這些六自由度運動(dong)(dong)(dong)

2、形式(shi)中，船(chuan)(chuan)體(ti)的(de)橫(heng)搖(yao)、縱搖(yao)和垂(chui)蕩運動產生的(de)頻次和造成的(de)影響(xiang)最明顯，可能使船(chuan)(chuan)體(ti)的(de)穩性下(xia)降，嚴重時(shi)會發生船(chuan)(chuan)舶(bo)傾覆(fu)等事故。穩性是衡量船(chuan)(chuan)舶(bo)安全的(de)重要指標(biao)，目(mu)前(qian)該指標(biao)還(huan)不能在船(chuan)(chuan)舶(bo)上(shang)直接獲(huo)得(de)，只能通過對船(chuan)(chuan)舶(bo)搖(yao)擺(bai)信(xin)息變(bian)化的(de)檢測間接獲(huo)得(de)。對船(chuan)(chuan)舶(bo)穩性實(shi)時(shi)監測，及時(shi)提醒駕(jia)駛員(yuan)船(chuan)(chuan)舶(bo)所處狀態，會大(da)大(da)降低海難發生概率，減(jian)少人員(yuan)傷亡和財(cai)產損失(shi)。

3、船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶橫搖(yao)周(zhou)(zhou)期的(de)(de)(de)變化能非常(chang)形(xing)象(xiang)地綜合表示各種因(yin)素影(ying)響(xiang)下(xia)的(de)(de)(de)穩(wen)性(xing)(xing)變化。這是因(yin)為各種因(yin)素對穩(wen)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，都體現在船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶復(fu)原力矩(ju)的(de)(de)(de)變化，而(er)有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶復(fu)原力矩(ju)的(de)(de)(de)數值是決定船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶橫搖(yao)周(zhou)(zhou)期的(de)(de)(de)主要因(yin)素。因(yin)此，船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶的(de)(de)(de)橫搖(yao)周(zhou)(zhou)期與船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶穩(wen)性(xing)(xing)有(you)密(mi)切關(guan)系(xi)，穩(wen)性(xing)(xing)大(da)時，穩(wen)性(xing)(xing)力矩(ju)大(da)，船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶橫搖(yao)周(zhou)(zhou)期較(jiao)小，穩(wen)性(xing)(xing)小時，穩(wen)性(xing)(xing)力矩(ju)小，船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶橫搖(yao)周(zhou)(zhou)期大(da)。目前，實時監(jian)測船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶穩(wen)性(xing)(xing)大(da)部分是通(tong)過人工或者(zhe)增加額(e)外設(she)備進(jin)行的(de)(de)(de)，該方式要么(me)無法全程實時監(jian)控(kong)誤差(cha)較(jiao)大(da)，要么(me)安裝不便增加額(e)外成本。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提供了(le)一(yi)種基于姿態測量信息的船舶穩性(xing)實時監測報(bao)警方法及裝(zhuang)置，用以解(jie)決(jue)上述背景技術中存在的問題。

2、一種(zhong)基于姿態測(ce)量信息的船舶穩性實時監測(ce)報警方法(fa)，具體包括以下(xia)步(bu)驟：

3、s1，船舶配載完(wan)成后，配載儀(yi)輸出初(chu)穩性高(gao)度(du)gm0；

4、s2，將初穩性(xing)高度gm0代(dai)入橫(heng)搖固(gu)有(you)周(zhou)期計算(suan)公(gong)式計算(suan)出橫(heng)搖固(gu)有(you)周(zhou)期t0；

5、s3，將初穩性高度gm0和橫(heng)搖(yao)固(gu)有周(zhou)期(qi)t0代(dai)入橫(heng)搖(yao)周(zhou)期(qi)計算公式計算出(chu)船舶(bo)無量(liang)綱橫(heng)搖(yao)周(zhou)期(qi)系(xi)數c0；

6、s4，當(dang)船(chuan)(chuan)舶(bo)正(zheng)常航(hang)行時(shi)姿(zi)態測(ce)量設備(bei)(bei)實(shi)時(shi)監測(ce)橫(heng)搖(yao)角(jiao)θ并(bing)根(gen)據橫(heng)搖(yao)角(jiao)θ計(ji)算(suan)出船(chuan)(chuan)舶(bo)實(shi)時(shi)橫(heng)搖(yao)周(zhou)(zhou)期t1，姿(zi)態測(ce)量設備(bei)(bei)將船(chuan)(chuan)舶(bo)實(shi)時(shi)橫(heng)搖(yao)周(zhou)(zhou)期t1傳輸給(gei)監測(ce)報警顯示(shi)終(zhong)(zhong)端，監測(ce)報警顯示(shi)終(zhong)(zhong)端判斷(duan)船(chuan)(chuan)舶(bo)實(shi)時(shi)橫(heng)搖(yao)周(zhou)(zhou)期t1是否滿足設定第一(yi)規則，若不滿足則停(ting)止(zhi)航(hang)行，若滿足則將船(chuan)(chuan)舶(bo)實(shi)時(shi)橫(heng)搖(yao)周(zhou)(zhou)期t1代入橫(heng)搖(yao)周(zhou)(zhou)期計(ji)算(suan)公(gong)式計(ji)算(suan)得到船(chuan)(chuan)舶(bo)當(dang)前的初(chu)穩(wen)性(xing)高度gm1，根(gen)據gm1值的大小判斷(duan)船(chuan)(chuan)舶(bo)穩(wen)性(xing)狀(zhuang)態。

7、優選的(de)(de)，步驟s4中，當(dang)(dang)船(chuan)舶(bo)實時(shi)(shi)橫(heng)(heng)搖周期(qi)(qi)t1>15s時(shi)(shi)，報警并停止航行；當(dang)(dang)船(chuan)舶(bo)實時(shi)(shi)橫(heng)(heng)搖周期(qi)(qi)7s≤t1≤13s時(shi)(shi)，將船(chuan)舶(bo)實時(shi)(shi)橫(heng)(heng)搖周期(qi)(qi)t1代入橫(heng)(heng)搖周期(qi)(qi)計算(suan)公(gong)式(shi)計算(suan)得到船(chuan)舶(bo)當(dang)(dang)前的(de)(de)初穩性高度gm1。

8、優選的，步驟s4中(zhong)，當(dang)船(chuan)舶當(dang)前的初穩性(xing)高度gm1＞0.7m，此時(shi)為安全，可(ke)繼續航行，船(chuan)舶穩性(xing)良好(hao)；

9、當(dang)0.5m≤gm1＜0.7m，此時為藍色預警，提醒船員注意；

10、當(dang)0.3m≤gm1＜0.5m，此時為紅色報警(jing)，停航(hang)拋錨進行檢查；

11、當0.15m≤gm1＜0.30m，此時(shi)為橙色(se)報警(jing)，立即停航，拋救生艇，棄(qi)船求(qiu)生；

12、當gm1值的變化速(su)率在0.15m/min～0.20m/min范(fan)圍內，此(ci)時(shi)為不(bu)正常(chang)狀(zhuang)態(tai)，疑似散裝固態(tai)貨物(wu)發生液化現象，或大傾角穩性(xing)狀(zhuang)態(tai)及動穩性(xing)狀(zhuang)態(tai)異常(chang)變化，造成gm1快速(su)下(xia)降，橙(cheng)色報警，立即(ji)停航，拋救生艇(ting)，棄船求生。

13、優選的，橫(heng)搖(yao)固有周期計(ji)算公式為：

14、

15、其中，b為(wei)船寬，zg為(wei)船重心距基(ji)線高度，h為(wei)未涉及自由液面修正的(de)初穩性高度。

16、優選(xuan)的，橫搖周期計算公(gong)式為：

17、

18、其中，t為船舶(bo)橫搖(yao)周期，gm為初(chu)穩性(xing)高(gao)度，c0為船舶(bo)無量綱橫搖(yao)周期系數，b為船寬。

19、一種船舶穩性實(shi)時監測(ce)(ce)報警裝置，包(bao)括(kuo)姿態測(ce)(ce)量設備(bei)和監測(ce)(ce)報警顯示終端，

20、所述姿(zi)態測(ce)量設備用于在船舶(bo)(bo)(bo)正常航行過程中(zhong)實(shi)(shi)時監(jian)(jian)測(ce)并輸出船舶(bo)(bo)(bo)的橫(heng)(heng)搖(yao)(yao)角θ并根(gen)據橫(heng)(heng)搖(yao)(yao)角θ計(ji)算出船舶(bo)(bo)(bo)實(shi)(shi)時橫(heng)(heng)搖(yao)(yao)周期t1，姿(zi)態測(ce)量設備將(jiang)船舶(bo)(bo)(bo)實(shi)(shi)時橫(heng)(heng)搖(yao)(yao)周期t1傳輸給監(jian)(jian)測(ce)報警顯示終端；

21、所述(shu)監(jian)測報(bao)警(jing)顯示終端用于根(gen)據配載(zai)儀輸(shu)出(chu)(chu)初穩性(xing)高度gm0計算出(chu)(chu)船舶(bo)無(wu)量綱(gang)橫(heng)搖(yao)周期(qi)系(xi)(xi)數c0，再判斷船舶(bo)實(shi)時(shi)橫(heng)搖(yao)周期(qi)t1是否滿足(zu)(zu)設定第一(yi)規則(ze)，若不(bu)滿足(zu)(zu)則(ze)停止(zhi)航(hang)行，若滿足(zu)(zu)則(ze)根(gen)據船舶(bo)實(shi)時(shi)橫(heng)搖(yao)周期(qi)t1和船舶(bo)無(wu)量綱(gang)橫(heng)搖(yao)周期(qi)系(xi)(xi)數c0計算出(chu)(chu)船舶(bo)當前的初穩性(xing)高度gm1，根(gen)據gm1值的大小判斷船舶(bo)穩性(xing)狀態。

22、優選(xuan)的，配載(zai)儀輸出的初穩性高度gm0手(shou)動(dong)輸入到監測(ce)報警顯(xian)示終端中。

23、優(you)選(xuan)的，配載儀(yi)的信號輸(shu)出端(duan)與監測報(bao)警顯(xian)示終(zhong)端(duan)的信號輸(shu)入端(duan)連接，配載儀(yi)輸(shu)出的初穩性高度gm0通(tong)過信號線傳輸(shu)給(gei)監測報(bao)警顯(xian)示終(zhong)端(duan)。

24、本發明的有益效(xiao)果是：

25、本(ben)(ben)發(fa)明(ming)通(tong)過對(dui)船舶航行(xing)(xing)過程(cheng)中(zhong)的(de)實時gm值進(jin)行(xing)(xing)計算，通(tong)過gm值的(de)大小可(ke)以準確(que)評估出船舶穩性狀態(tai)，進(jin)而給出準確(que)報警提示，采(cai)用(yong)本(ben)(ben)發(fa)明(ming)的(de)船舶上無需再單獨添加傾(qing)斜儀、波浪(lang)補償儀、mru或光纖羅經(jing)等姿態(tai)測量(liang)設備(bei)對(dui)其船舶穩性進(jin)行(xing)(xing)監測，只需通(tong)過算法計算船舶航行(xing)(xing)過程(cheng)中(zhong)的(de)實時gm值即(ji)可(ke)實現(xian)船舶穩性的(de)判斷。

技術特征：

1.一種基(ji)于姿態測量(liang)信(xin)息(xi)的船(chuan)舶(bo)穩性實(shi)時監測報警方法，其特征在于，具體包括(kuo)以下步驟：

2.根據(ju)權利要求1所述的基于姿態測量(liang)信(xin)息的船(chuan)舶(bo)(bo)穩(wen)性實(shi)時(shi)(shi)(shi)監測報警(jing)方法，其特征在于，步驟s4中，當(dang)船(chuan)舶(bo)(bo)實(shi)時(shi)(shi)(shi)橫(heng)搖周期t1>15s時(shi)(shi)(shi)，報警(jing)并停(ting)止航(hang)行；當(dang)船(chuan)舶(bo)(bo)實(shi)時(shi)(shi)(shi)橫(heng)搖周期7s≤t1≤13s時(shi)(shi)(shi)，將(jiang)船(chuan)舶(bo)(bo)實(shi)時(shi)(shi)(shi)橫(heng)搖周期t1代入橫(heng)搖周期計算公(gong)式計算得(de)到船(chuan)舶(bo)(bo)當(dang)前(qian)的初穩(wen)性高度gm1。

3.根據權利(li)要(yao)求1所(suo)述(shu)的基于(yu)姿態測(ce)(ce)量信息的船(chuan)舶(bo)穩(wen)性(xing)實時(shi)監測(ce)(ce)報警(jing)方法，其特征在于(yu)，步驟s4中，當船(chuan)舶(bo)當前的初穩(wen)性(xing)高(gao)度gm1＞0.7m，此時(shi)為安全(quan)，可(ke)繼續航行，船(chuan)舶(bo)穩(wen)性(xing)良好；

4.根據權利要求1所述的基于姿態(tai)測(ce)量信息的船舶(bo)穩性實(shi)時(shi)監測(ce)報警方法，其特征在(zai)于，橫搖(yao)固(gu)有周期計算公式為：

5.根據權(quan)利要(yao)求1所述(shu)的基于(yu)姿(zi)態測量(liang)信息的船舶(bo)穩性實時監測報警方法，其特(te)征在于(yu)，橫搖周期計算(suan)公式為(wei)：

6.一(yi)種船(chuan)舶穩(wen)性實時監測報警裝置，其特征在于(yu)，包括姿態測量設備和監測報警顯示終(zhong)端，

7.根據(ju)權利要求(qiu)6所述的船(chuan)舶穩(wen)性實(shi)時(shi)監測報(bao)警裝置(zhi)，其特(te)征(zheng)在于，配載(zai)儀輸出的初穩(wen)性高度gm0手(shou)動輸入(ru)到監測報(bao)警顯(xian)示終端中。

8.根(gen)據權利要求6所述的(de)船(chuan)舶穩性實(shi)時監(jian)測(ce)報警(jing)(jing)裝(zhuang)置，其特征在于，配載儀的(de)信號輸(shu)出(chu)端與監(jian)測(ce)報警(jing)(jing)顯示(shi)終端的(de)信號輸(shu)入端連接，配載儀輸(shu)出(chu)的(de)初穩性高(gao)度gm0通過信號線傳輸(shu)給監(jian)測(ce)報警(jing)(jing)顯示(shi)終端。

技術總結
本發明公開了一種基于姿態測量信息的船舶穩性實時監測報警方法及裝置，本發明通過對船舶航行過程中的實時GM值進行計算，通過GM值的大小可以準確評估出船舶穩性狀態，進而給出準確報警提示，采用本發明的船舶上無需再單獨添加傾斜儀、波浪補償儀、MRU或其他光纖羅經等姿態測量設備對其船舶穩性進行監測，只需通過算法計算船舶航行過程中的實時GM值即可實現船舶穩性的判斷。

技術研發人員：劉俊成,包雄關,顧晨輝,王昕懿,吳明哲,吳振
受保護的技術使用者：中船航海科技有限責任公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/29