【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶建造及设计领域，具体涉及一种船舶污底状态的判断方法。
技术介绍
1、船舶水线以下部分的水生物附着积聚被称为船舶污底。船舶污底使得船体表面光洁度下降，航行阻力增加，航行速度降低，进而会引起船舶燃油消耗及其对应的污染物排放提高。同时，由生物代谢带来的局部微酸性环境会加速船底钢板的腐蚀，影响船舶的海水冷却系统、测深仪、计程仪及声纳等正常工作，严重时将危及船舶安全。
2、现如今船舶可通过设计采用多种措施来抑制水生物的附着，但仍不能完全避免船舶污底的形成，为此船舶需定期进坞进行外板清洁。进坞清污的前提是准确掌握船舶的污底程度。现有的船舶污底状态判断方法主要分为静态观测和动态监测。静态观测需要在停船状态下通过携带拍摄设备的潜水员或机器人对船舶的外板状态进行拍摄记录，往往需要巨大的人力和物力投入。动态监测需要额外的传感器和软件系统，可靠性较差且初投资成本高。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种船舶污底状态的判断方法，其所采用的技术方案是：
2、一种船舶污底状态的判断方法，具体判断方法如下：
3、s1：监测船舶航行及环境数据，需要监测的数据是，船舶对地航速vs，主机功率pe，排水量δ，艏吃水tf，艉吃水ta，相对风速aws，相对风向awa，水深dp，浪高hwave，涌高hswell，流速vc，流向dc，海水温度tem_w，海水密度ρs，气温tem_a，气压p_a，空气密度ρa；
4、对上述各数据依次计算每个数据点与
5、s2：通过静水船模试验获得目标船舶在设计吃水、结构吃水及压载吃水下的对地航速vs关于主机功率pe的“航速-功率”对应值，此对应值即为目标船舶在无任何污底情况下的航速功率特性；
6、(1)将步骤s1筛查后的环境风、浪、涌、海水温度、密度、排水量参数转化为主机功率的增加或减小值δp，具体转化如下：
7、环境风引起的阻力raa：
8、
9、式中，axv是目标船舶水线以上包括上层建筑的横向投影面积；
10、caa·(awa)和caa(0)分别为相对风向为0度和awa时的阻力系数，可通过sta-jip数据库获取；
11、浪、涌引起的阻力rwl：
12、
13、式中，g为重力加速度，b为目标船舶型宽，
14、lbwl为目标船舶船首至吃水线最大宽度95％的距离，
15、h1/3为有义波高：
16、海水温度、密度引起的阻力ras：
17、
18、
19、
20、式中，ρs0为标准状态下的海水密度，标准状态为水温为15℃，密度为1026kg/m3，
21、rt0为参考状态下的总阻力，
22、rf为目标船舶当前状态下的摩擦阻力，
23、s为目标船舶湿表面面积，
24、ct0为标准状态下的总阻力系数，
25、cf0为标准状态下的摩擦阻力系数，
26、cf为所述加装气泡减阻系统船舶当前状态下的摩擦阻力系数，
27、ct0，cf0，cf可通过静水船模试验获得；
28、排水量引起的阻力radis：
29、
30、式中，δ0为船模试验中设计吃水、结构吃水及压载吃水所对应的排水量中与目标船舶当前排水量δ最为接近的排水量，
31、rt0为目标船舶在上述吃水下的总阻力，可通过船模试验获得；
32、总的阻力增加值δr为上述各因素增加的阻力值之和，即：
33、δr＝raa+rwl+ras+radis
34、由总的阻力增值转化为主机功率的增加或减小值δp，
35、
36、式中，ηdid是目标船舶处于无风、无浪、无流状态下在当前吃水和航速vs下的推进效率系数，可通过船模试验获得，
37、ξp为载荷系数，可通过船模试验获得；
38、(2)将步骤s1筛查后的流速、流向、水深参数转化为对地航速的增加或减小值δv，流速、流向引起的对地航速增加或减小值δvc：
39、将流速vc及流向dc沿船舶航行方向进行矢量分解，得到流速vc沿船舶航行方向的分量vcx和垂直于船舶航行方向的分量vcy，
40、其中，vcx即为流速及流向引起的额对地航速增加或减少值，δvc＝vcx；
41、水深引起的对地航速增加或减小值δvd：
42、按照如下公式计算水深修正阈值h：
43、
44、如水深dp大于修正阈值h，则水深对于对地航速无影响，即δvd＝0，
45、如水深dp小于修正阈值h，则需对由水深引起的对地航速增加或减少值进行计算，计算公式为：
46、
47、式中，am为目标船舶中剖面水线以下部分的面积；
48、对地航速增加值或减少值δv为上述各因素引起的变化值之和，即：
49、δv＝δvc+δvd；
50、(3)将步骤s1中筛查后的对地航速vs及主机功率pe，分别结合上述对地航速增加或减少值δv和主机功率增加或减少值δp，得到修正后的对地航速vscorr和修正后的主机功率pecorr：
51、vscorri＝vs+δv
52、pecorri＝pe+δp
53、至此完成针对本组记录数据的航速功率特性修正；数据是按一定的时间间隔进行记录。每次记录的数据称为一组数据。
54、对所有记录数据按照上述(1)(2)(3)修正方法进行航速功率特性，形成修正后的对地航速vscorri(i＝1,2,…)和主机功率pecorri(i＝1,2,…)，完成目标船舶在整个数据采集周期范围内的航速功率特性修正；
55、s3：以对地航速vs为横轴，主机功率pe为纵轴，建立二维直角坐标系，在二维直角坐标系中绘制步骤s2中所述的特定吃水下的静水船模试验获取到的主机功率pe关于对地航速vs的pe-vs曲线；
56、将步骤s2中修正得到的对地航速vscorri(i＝1,2,…)和主机功率pecorri(i＝1,2,…)作为特征点，应用最小二乘法确定pe-vs曲线相对于特征点需沿vs轴平移的平移量δvs，δvs即为船舶实际航行期间相较于清洁船体条件下的航速损失值；
57、s4：重复步骤s2～s3，直至完成整个数据采集周期范围内的平移量δvsi(i＝1,2,…)；
58、s5：以时间为自变量，δvs为因变量，建立二维直角坐标系；
59、对步骤s4中得到的各航速损失值δvsi进行一元线性回归，得到δvs关于时间的趋势函数f(δvs)，所述趋势函数f(δvs)中各时刻对应的δvs_c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，具体判断方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，步骤S5中，以时间为横轴，ΔVs为纵轴，建立二维直角坐标系，在二维直角坐标系中绘制步骤S4中计算得到的各航速损失值ΔVsi，形成各时刻下的航速损失值散点图；
3.根据权利要求1所述的一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，步骤S1中，以“10秒”为间隔对数据进行采集、存储。
4.根据权利要求1所述的一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，船舶对地航速Vs、艏吃水Tf、艉吃水Ta、海水温度Tem_w、海水密度ρS、气温Tem_a、气压P_a、空气密度ρA、阈值取为1；
5.根据权利要求1所述的一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，步骤S5中，航速损失阈值ΔVs_set＝1knots。
6.根据权利要求1所述的一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，步骤S2中，CT0、CF、CF0、RT0、ηDid、ξP可通过船模试验获得。
【技术特征摘要】
1.一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，具体判断方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，步骤s5中，以时间为横轴，δvs为纵轴，建立二维直角坐标系，在二维直角坐标系中绘制步骤s4中计算得到的各航速损失值δvsi，形成各时刻下的航速损失值散点图；
3.根据权利要求1所述的一种船舶污底状态的判断方法，其特征在于，步骤s1中，以“10秒”为间隔对数据进行采集、存储。
4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘闯，秦明达，赵晓玲，吴伟，姜得志，牟宗宝，李林，马珊，王礼东，李家彤，
申请(专利权)人：大连船舶重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。