一种适用于拖轮的运输功计算方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种适用于拖轮的运输功计算方法，包括如下步骤：采用系柱拖力试验的方法对拖轮的顶推力进行标定；利用采集得到的拖轮航速、螺旋桨转速、舵角，采用数值积分的方法，计算拖轮实际运输功。本发明专利技术考虑拖轮这一特定类型船舶的营运特征，提出采用拖轮顶推力这一参数替代常规船舶的总吨和载重吨，与航速相乘并进行积分，从而计算得到拖轮的运输功，能够准确有效的描述拖轮的营运能力；本发明专利技术提出采用系柱拖力试验的方法对拖轮有效拖力进行标定，进而采用螺旋桨转速和舵角计算得到拖轮有效顶推力。得到拖轮有效顶推力。得到拖轮有效顶推力。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于拖轮的运输功计算方法


[0001]本专利技术涉及的是一种船舶运输计算方法。

技术介绍

[0002]海运业是全球贸易和世界经济发展的重要支撑，也是最为经济、节能的运输方式，但同时也产生了大量的CO2排放。为响应节能减排号召，国际海事组织制定了一系列强制性规则和指导性文件，从技术和营运两个方面促进船舶能效水平的提升，包括制定了一系列能效(EEOI、EEDI、EEXI等)、能耗(单位运输功燃油消耗量等)、排放(CII等)指标，用以督促船舶施行各种节能减排措施。为定义船舶的营运能力和评估其能效、能耗、排放水平，需要对船舶运输功进行定义与计算。
[0003]目前运输功计算通常采用船舶航行距离和运输货物量的乘积，在没有实际运输功数据的情况下，可取基于供应的运输功(W
s
)，定义为船舶的载运能力与给定日历年内航行距离的乘积，如下式所示：
[0004]W
s
＝C
×
D
t
(1)
[0005]式中：
[0006]·
C代表船舶的载运能力，对于散货船、液货船、集装箱船、气体运输船、LNG船、滚装货船、杂货船、冷藏货船和兼用船，应使用载重吨(DWT)作为载运能力；对于豪华邮轮、滚装货船(车辆运输船)及滚装客船的，应使用总吨(GT)作为载运能力；
[0007]·
D
t
表示IMO DCS中报告的总航行距离(海里)。
[0008]当前的运输功计算方法仅考虑散货船、液货船、集装箱船、气体运输船、LNG船、滚装货船、杂货船、冷藏货船、兼用船、豪华邮轮、滚装货船(车辆运输船)及滚装客船等12种类型的船舶，没有考虑到一些特定类型船舶，其计算公式也没有考虑船舶不同营运特征所造成的差异，仅使用总吨或载重吨作为运输功计算参数，无法准确表示不同船舶的营运能力,尤其针对拖轮，采用总吨或载重吨计算运输功并无意义。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供能有效计算拖轮的载运作业能力，为拖轮的营运能力、能效及排放评估奠定基础的一种适用于拖轮的运输功计算方法。
[0010]本专利技术的目的是这样实现的：
[0011]本专利技术一种适用于拖轮的运输功计算方法，其特征是：
[0012]步骤一：采用系柱拖力试验的方法对拖轮的顶推力进行标定；
[0013]步骤二：利用采集得到的拖轮航速、螺旋桨转速、舵角，采用数值积分的方法，计算拖轮实际运输功。
[0014]本专利技术还可以包括：
[0015]1、在船建造好并经航行试验合格及用于试验的仪器安装完之后进行系柱拖力试验，在试验过程中，采用中间配有拉力传感器的钢索，一端系在码头上的系柱桩，另一端系
在拖轮主拖缆机上的卷筒上；试验开始时主机功率稳定输出为100％，稳定拉力保持10min，在拖船正直向前，且无任何偏向的情况下测试记录拖力读数10次，拖力测数的平均值为100％主机功率下的系柱拖力，依次减少主机功率，分别在90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％及10％主机功率下进行拖力试验，每档的稳定拉力保持10min，分10次记录拉力表读数、主机功率和螺旋桨转速，绘成螺旋桨转速与拖力曲线图，获得不同螺旋桨转速对应的拖轮拖力曲线，拖轮进行拖带作业时的有效顶推作业力则可采用螺旋桨转速与螺旋桨舵角进行计算，如下式：
[0016]F＝T
·
cosθ
[0017]式中：T为拖轮的拖力，通过上述标定方法，利用螺旋桨转速查得；θ为螺旋桨舵角，拖轮作业时多条拖轮协同，有效顶推力考虑推进方向与实际航行方向的夹角，即螺旋桨舵角。
[0018]2、步骤二计算拖轮实际运输功的具体方法如下，采用梯形复化求积方法：
[0019][0020]式中，t1,t2：提取的拖船顶推作业力与航速数据的起始时间和结束时间；W：t1到t2时段的拖船运输功，v
k
：提取的第k个航速数据，f
k
：基于螺旋桨转速和舵角计算得到的第k个瞬时顶推力，n：提取的数据个数；T：数据采集的时间步长。
[0021]本专利技术的优势在于：
[0022]1.本专利技术考虑拖轮这一特定类型船舶的营运特征，提出采用拖轮顶推力这一参数替代常规船舶的总吨和载重吨，与航速相乘并进行积分，从而计算得到拖轮的运输功，能够准确有效的描述拖轮的营运能力；
[0023]2.本专利技术提出采用系柱拖力试验的方法对拖轮有效拖力进行标定，进而采用螺旋桨转速和舵角计算得到拖轮有效顶推力。
[0024]本专利技术考虑拖轮的营运特征与实际作业工况，采用拖轮的有效顶推力与对水速度对拖轮的运输功进行计算，能够更准确有效的描述拖轮的营运能力，为拖轮的能效、能耗、排放等各方面的性能评估奠定了基础。
附图说明
[0025]图1为拖轮系柱拖力试验布置图；
[0026]图2为拖轮运输功计算流程图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0028]结合图1
‑
2，本专利技术包括如下步骤：
[0029]步骤一：采用系柱拖力试验的方法对拖轮的顶推力进行标定。
[0030]在船建造好并经航行试验合格及用于试验的仪器安装完之后进行系柱拖力试验，在试验过程中，采用中间配有拉力传感器的钢索，一端系在码头上的系柱桩(带缆桩)，另一端系在拖轮主拖缆机上的卷筒上。试验开始时令主机功率稳定输出为100％，稳定拉力保持10min，尽量在拖船正直向前，且无任何偏向的情况下测试记录拖力读数10次，拖力测数的
平均值就是100％主机功率下的系柱拖力。依次减少主机功率，分别在90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％及10％主机功率下进行拖力试验，每档的稳定拉力保持10min，分10次记录拉力表读数、主机功率和螺旋桨转速，绘成螺旋桨转速与拖力曲线图，即可获得不同螺旋桨转速对应的拖轮拖力曲线，拖轮进行拖带作业时的有效顶推作业力则可采用螺旋桨转速与螺旋桨舵角进行计算，如式(2)。
[0031]F＝T
·
cosθ(2)式中：
[0032]·
T为拖轮的拖力，通过上述标定方法，利用螺旋桨转速查得；
[0033]·
θ为螺旋桨舵角，拖轮作业时可能有多条拖轮协同，因此有效顶推力需考虑推进方向与实际航行方向的夹角，即螺旋桨舵角。
[0034]步骤二：利用采集得到的拖轮航速、螺旋桨转速、舵角，采用数值积分的方法，计算拖轮实际运输功，式(3)采用梯形复化求积方法为例。
[0035][0036]式中，t1,t2：提取的拖船顶推作业力与航速数据的起始时间和结束时间；
[0037]W：t1到t2时段的拖船运输功，t
·
n mile；
[0038]v
k
：提取的第k个航速数据，m/s，航速的积分即为航行里程；
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于拖轮的运输功计算方法，其特征是：步骤一：采用系柱拖力试验的方法对拖轮的顶推力进行标定；步骤二：利用采集得到的拖轮航速、螺旋桨转速、舵角，采用数值积分的方法，计算拖轮实际运输功。2.根据权利要求1所说的一种适用于拖轮的运输功计算方法，其特征是：在船建造好并经航行试验合格及用于试验的仪器安装完之后进行系柱拖力试验，在试验过程中，采用中间配有拉力传感器的钢索，一端系在码头上的系柱桩，另一端系在拖轮主拖缆机上的卷筒上；试验开始时主机功率稳定输出为100％，稳定拉力保持10min，在拖船正直向前，且无任何偏向的情况下测试记录拖力读数10次，拖力测数的平均值为100％主机功率下的系柱拖力，依次减少主机功率，分别在90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％及10％主机功率下进行拖力试验，每档的稳定拉力保持10min，分10次记录拉力表读数、主机功率和螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琪，赵国锋，孟超，倪世威，黎先龙，卢熙群，李玩幽，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室厦门大学，
类型：发明
国别省市：