一种基于船体受损时快速抛锚搁浅修复的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于船体受损时快速抛锚搁浅修复的控制系统及方法，该方法步骤如下：基于存储数据分析船舶受损状况，并给出受损修复解决方案；根据修复解决方案确定船舶需要搁浅修复时，检测抛锚系统同时分析搁浅地点的地理情况，确定抛锚地点；在预定地点抛锚并搁浅船舶，对船舶进行修复；修复完毕后，利用收锚过程将船舶驶离搁浅地点，然后回到正常航道继续航行。本发明专利技术在船体受损情况下通过快速抛锚来进行船舶的搁浅修复，从破损分析，到给出解决方案，到分析抛锚地形，到确定抛锚点，到引导船舶搁浅，至完成修复回到航道，整个处理过程划分有序，避免受损船舶继续航行带来的沉没危险。同时保存各个阶段的处理过程，为后续研究提供历史数据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于船体受损时快速抛锚搁浅修复的控制系统及方法
本专利技术涉及智能船舶
，具体地说是一种当船舶自身发生破损时，采用快速抛锚的方式在浅滩处搁浅，进行船身的修复工作，且在船舶船身修复完成之后，利用绞锚的牵动力将船舶拉回海中的控制系统及方法。
技术介绍
随着船舶大型化、高速化和航运事业的快速发展，通航环境日益复杂化，尽管电子海图显示、信息系统与全球定位系统等诸多现今设备被广泛应用于智能船舶中，但是船舶在航行过程中导致的船体受损事件依然时有发生，海损事件是船舶航行过程中最常见的事件之一。船舶破损通常有船体破损和船内管道泄漏两种形式，船体破损进水是有搁浅、触礁、碰撞、船舶老旧、水密失灵、造船缺陷、严重横倾等原因引起，如果进水量大于本船泵的排量，船舶会有沉没的危险，通常伴有海洋污染等状况的发生。因此船体一旦破损进水，就要在短时间内运用合适的设备完成堵漏。船舶管道泄漏是指船上输液(水、油等)、输气等管道破损，如不及时封堵，会造成货损、污染，也会造成冻伤、烫伤、燃烧和爆炸等危险。船舶发生破损时除了利用自身设备进行堵漏处理之外，在紧急状况下还需要将船舶暂时搁浅进行船身的修复，避免船舶持续在海上，使得进水情况加重。这种情况下就需要船舶在搁浅进行过程中快速抛锚，避免因搁浅造成船舶的再次受损和保证船舶修复完成后可以自行航行回到海面上。
技术实现思路
本文专利技术的目的是提供具体地说是一种当船舶自身发生破损时，采用快速抛锚的方式在浅滩处搁浅，进行船身的修复工作，且在船舶船身修复完成之后，利用绞锚的牵动力将船舶拉回海中的修理系统及方法。具体地，本专利技术提供一种基于船体受损时快速抛锚搁浅修复的方法，包括如下步骤：步骤100，基于存储数据分析船舶受损状况，并给出受损修复解决方案；步骤200，根据修复解决方案确定船舶需要搁浅修复时，检测抛锚系统同时分析搁浅地点的地理情况，确定抛锚地点；步骤300，根据分析结果，在预定地点抛锚并搁浅船舶，对船舶进行修复；步骤400，修复完毕后，利用收锚过程将船舶驶离搁浅地点，然后回到正常航道继续航行。在本专利技术的一个实施方式中，所述存储数据的内容包括船舶信息、受损信息、搁浅信息及修复信息，其中，所述船舶信息包括船舶自身结构信息，动力信息，各舱的装货信息以及应急解决方案；所述受损信息为受损位置信息、船体倾斜状态及受损的延伸扩展情况；所述搁浅信息包括船舶抛锚控制数据，搁浅前后吃水及吃水差，搁浅部位与海床接触面及船体倾斜情况，搁浅位置的地形地貌、气象状况，搁浅时涨、落潮情况及船舶周围水深变化情况；所述修复信息包括对船舶受损情况进行分析并给出解决方案的数据，以及搁浅之后对船体的修复过程数据。在本专利技术的一个实施方式中，所述分析船舶受损状况的步骤如下：步骤110，根据船舶中安装的传感器获取船体破损位置及破损空间的流体变化数据；步骤120，利用不同流体在一定空间内的体积比例变化确定进水情况；步骤130，根据进水情况在应急解决方案中确认当前采用的解决方案。在本专利技术的一个实施方式中，所述步骤120中，利用不同流体在一定空间内的体积比例变化确定进水情况的过程如下；采用如下连续方程检测多流体界面：式中：为流体q到p间的质量转移；为流体p到q间的质量转移；为定义的质量参数；引入质量守恒方程：式中：u、ν、w为速度矢量ν沿着x、y、z轴3个方向上的速度分量；引入动量守恒方程：式中，F为质量力，p为压强，μ为流体动力粘度；基于理想流体假设的伯尼利方程：假设稳流P1＝P2＝Pa及ν1＝ν2，得出破口处进水的理想流速为：BL＝First_cell(1-growth_ratemaximum_lagers)/(1-growth_rate)得到理想进水流量为：Qideal＝Aν2式中，A为破口界面面积；引入流水流量系数Cd：得到实际破损处进水流量为：式中，h1为舱外水平面高，h2为舱内水平面高，Ad为破口界面面积；设a代表某一单元中水流体占据的体积比例，当a＝0时，表示在该单元中不存在水流体；当0＜a＜1时，表示该单元中包括不同类型流体存在，且该单元内存在不同流体的交界面；当a＝1时，表示在该单元中充满了水流体。在本专利技术的一个实施方式中，所述步骤200中，分析搁浅地点的地理情况的步骤如下：利用声呐探测仪获取搁浅地点的反射波形，采用一维质点纵向振动方程：式中：u为质点振动位置，t为时间，x为振动的方向，C为在方向波的传播速度；得解为：u(x,t)＝f(x-Ct)+g(x+Ct)其中，f(x-Ct)视为初始的下行波，则g(x+Ct)为海底不同介质分界面的反射波，它们保持其原始波形并以速度C传播和叠加，依据反射规律分界面处两侧应力必须相等和分界面处质点速度必须连续，得：式中：P，PR，PT分别为入射、反射、折射的声压，ν，νR，νT分别为入射、反射、折射的波速；已知V＝P/Z，Z＝ρC，其中Z为分界面上下不同介质的波阻抗，将其带入上式得：通过以上的公式计算反射系数：式中，Z1为海底上地层的波阻抗，Z2为海底下地层的波阻抗；由此通过反射系数分析出海底各地层的波阻抗差异，从而判断出海底的地质情况以及海底深度，为确定抛锚的锚链长度和抛锚点的选择提供依据。在本专利技术的一个实施方式中，所述步骤200中，确定抛锚地点的要求如下：确定锚位的最小水深在低潮时水深大于1.5倍的吃水和三分之二涌浪的高度，最大水深小于100m，同时选择良好的底质和平坦的海底地形。在本专利技术的一个实施方式中，所述步骤300中，抛锚的过程如下：采用定点抛锚方式，首先确定抛锚点和锚泊点，其中抛锚点和锚泊点之间距离5倍锚杆长度，然后在控制船速的情况下，把锚松至离水面1m处，刹车刹牢，脱开锚机离合器，用松刹车的方法抛锚。在本专利技术的一个实施方式中，所述步骤300中，搁浅船舶的过程如下：在距离锚泊点10nmiles时开始备车，在8nmiles时开始降速航行，在3nmiles时停车，然后利用微速、停车适时交替，在保持舵效的情况下使船舶在预定好的浅滩位置处停止。在本专利技术的一个实施方式中，公开一种基于船体受损时快速抛锚搁浅修复的控制系统，包括如下模块：分析模块，基于数据存储模块的数据分析船舶受损状况，并给出受损修复解决方案；中枢控制模块，根据分析模块的修复解决方案确定船舶需要搁浅修复时，检测抛锚系统同时分析搁浅地点的地理情况，确定抛锚地点；抛锚控制模块，依据中枢控制模块的分析结果，在预定地点抛锚并搁浅船舶，对船舶进行修复；离浅控制模块，修复完毕后，利用收锚过程将船舶驶离搁浅地点，然后回到正常航道继续航行；数据存储模块，用于存储船舶自身数据及上述各模块处理过程中生成的各种数据。在本专利技术的一个实施方式中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于船体受损时快速抛锚搁浅修复的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤100，基于存储数据分析船舶受损状况，并给出受损修复解决方案；/n步骤200，根据修复解决方案确定船舶需要搁浅修复时，检测抛锚系统同时分析搁浅地点的地理情况，确定抛锚地点；/n步骤300，根据分析结果，在预定地点抛锚并搁浅船舶，对船舶进行修复；/n步骤400，修复完毕后，利用收锚过程将船舶驶离搁浅地点，然后回到正常航道继续航行。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于船体受损时快速抛锚搁浅修复的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100，基于存储数据分析船舶受损状况，并给出受损修复解决方案；
步骤200，根据修复解决方案确定船舶需要搁浅修复时，检测抛锚系统同时分析搁浅地点的地理情况，确定抛锚地点；
步骤300，根据分析结果，在预定地点抛锚并搁浅船舶，对船舶进行修复；
步骤400，修复完毕后，利用收锚过程将船舶驶离搁浅地点，然后回到正常航道继续航行。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述存储数据的内容包括船舶信息、受损信息、搁浅信息及修复信息，其中，所述船舶信息包括船舶自身结构信息，动力信息，各舱的装货信息以及应急解决方案；
所述受损信息为受损位置信息、船体倾斜状态及受损的延伸扩展情况；
所述搁浅信息包括船舶抛锚控制数据，搁浅前后吃水及吃水差，搁浅部位与海床接触面及船体倾斜情况，搁浅位置的地形地貌、气象状况，搁浅时涨、落潮情况及船舶周围水深变化情况；
所述修复信息包括对船舶受损情况进行分析并给出解决方案的数据，以及搁浅之后对船体的修复过程数据。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述分析船舶受损状况的步骤如下：
步骤110，根据船舶中安装的传感器获取船体破损位置及破损空间的流体变化数据；
步骤120，利用不同流体在一定空间内的体积比例变化确定进水情况；
步骤130，根据进水情况在应急解决方案中确认当前采用的解决方案。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述步骤120中，利用不同流体在一定空间内的体积比例变化确定进水情况的过程如下；
采用如下连续方程检测多流体界面：



式中：为流体q到p间的质量转移；为流体p到q间的质量转移；为定义的质量参数；
引入质量守恒方程：
式中：u、ν、w为速度矢量ν沿着x、y、z轴3个方向上的速度分量；
引入动量守恒方程：
式中，F为质量力，p为压强，μ为流体动力粘度；
基于理想流体假设的伯尼利方程：
假设稳流P1＝P2＝Pa及ν1＝ν2，得出破口处进水的理想流速为：
BL＝First_cell(1-growth_ratemaximum_lagers)/(1-growth_rate)
得到理想进水流量为：Qideal＝Aν2
式中，A为破口界面面积；
引入流水流量系数Cd：
得到实际破损处进水流量为：
式中，h1为舱外水平面高，h2为舱内水平面高，Ad为破口界面面积；
设a代表某一单元中水流体占据的体积比例，当a＝0时，表示在该单元中不存在水流体；当0＜a＜1时，表示该单元中包括不同类型流体存在，且该单元内存在不同流体的交界面；当a＝1时，表示在该单元中充满了水流体。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤200中，分析搁浅地点的地理情况的步骤如下：
利用声呐探测仪获取搁浅地点的反射波形，采用一维质点纵向振动方程：



式中：u为质点振动位置，t为时间，x为振动的方向，C为在方向波的传播速度；
得解为：u(x,t)＝f(x-Ct)+g(x+Ct)
其中，f(x-Ct)视为初始的下行波，则g(x+Ct)为海底不同介质分界面的反射波，它们保持其原始波形并以速度C传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，夏媛媛，姜雨函，朱慎超，王曼曼，赵新越，高杰，
申请(专利权)人：智慧航海青岛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37