破损舰船抗沉方案实时计算方法研究.pdf

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1、·20·造船技术2010年第1期(总第293期)破损舰船抗沉方案实时计算方法研究胡丽芬，马坤，纪卓尚(大连理工大学船舶CAD工程中心，辽宁大连116024)提要为了快速有效地进行损管操作，提出了一种根据破损舰船的实时状况来快速生成抗沉方案的计算方法。采用该方法进行计算不依赖于优化模型，而是首先建立舱室分类表，再根据舰船的破损状况，按照先导移栽荷后对角灌注再排出栽荷的逻辑顺序选择相应的舱室生成抗沉方案。通过实例计算，证实了采用的方法实用性强，适合在实船上应用。关键词破损舰船抗沉方案实时计算损管中图分类号U661文献标识码A1引言现代海战对舰船抗沉指挥提出了更高的要求，需要决策者能迅

2、速制定出正确有效的抗沉方案。但是我海军舰船的实际决策，很大程度上依赖于操作者的经验。实践证明，只依赖操作者的操作经验的系统可能会导致严重的错误，很难满足应急响应时的决策需要。为此，研究提出了根据破损舰船的实时状况，快速计算抗沉方案的辅助决策系统。抗沉方案的好坏对损管操作起决定性的作用，因此如何快速生成一个好的抗沉方案至关重要。虽然遗传算法和非线性规划法等优化方法在处理复杂问题时比较有效，但是这些方法由于计算时间长或有时不易收敛，应用于实时计算方面还有待于进一步改进‘1卜[3l。本研究采用的直接计算方法不依赖于优化模型，根据抗沉基本原则，基于不沉性标板图建立抗沉调整用舱室逻辑表，选

3、择相应的舱室来快速生成最佳抗沉方案，辅助指挥员紧急情况下有效决策。2抗沉方案生成流程抗沉调整的一般原则是应先恢复稳性，后扶正舰船。因此应设法把舰船的初稳性高先恢复到正值，再调整浮态。本文主要研究初稳性高为正时的抗沉方案生成，此时采取抗沉措施的目的是使横倾和纵倾恢复到允许的范围内，并提高稳性。作者简介：胡丽芬(1978一)，女，博士研究生。抗沉方案是进行损管辅助决策的前提和基础，采用直接计算方法生成抗沉方案的基本思路，以抗沉基本原则为依据建立舱室分类表，根据舰船破损参数的严重程度，依据一定的运算逻辑选择相应的舱室作为抗沉方案。抗沉时遵循的基本原则是，使各液舱之间移动载荷量达到最小；

4、使自由液面数达到最小；调整单向浮态时，尽量保持另一向浮态不变H]。计算中分别采用压载舱、淡水舱和燃油舱等液体舱室作为抗沉舱来调整破损舰船的浮态。抗沉舱定义为通过有意识的排空或压载等操作，旨在减轻进水事故所产生的不良影响的舱室[5]。2．1建立抗沉舱分类表为了便于进行损管指挥和决策，依据舰船的不沉性标板图等，读入每个抗沉舱在进水后对横倾、纵倾和初稳性高的影响，并根据它们对横倾、纵倾的影响大小及位置进行分类，存储在数据库中，以便在抗沉调整时使用。具体分类形式如表1所示。表1抗沉调整用舱室逻辑表舱室类型调整右倾调整左倾调整艏倾调整尾倾YY001YY002压载舱YY002YY003(3个

5、)YR002YR003YR017YR001YR006YR005YR018YR002燃油舱YR008YR007YR016YR003(18个)YROlOYR009YRl5YR004YR011YR014YR005YROl3YR006YD004YD001YD005YD001淡水舱YD002(5个)YD003YD0042．2生成抗沉方案的运算逻辑制定抗沉方案的核心是确定出变动载荷的数量(导移量、灌注量、排出量)和位置(舱室)[6]。由于舰船破损后可能同时有横倾和纵倾，在纵倾不是很大时，先调整横倾，在保持横倾不增大的情况下再调整胡丽芬，等：破损舰船抗沉方案实时计算方法研究纵倾。如果纵倾很严重

6、已影响到舰船的安全或使用时，先调整纵倾。研究抗沉调整时采用的基本方法是导移载荷法、对角灌注法和排出载荷法[7]。导移载荷法在同类舱室之间进行，且不改变舰船的排水量，对底舱进行对角灌注可使稳性增加，而排出底舱载荷对稳性不利，因此当采用前两种方法不能达到调整目的时，再采用排出载荷法。如表1所示，如果舰船右倾，则选择调整右倾一列中的舱室进行调整，舱室类型的选择顺序如上所述。其他浮态调整时的操作类似。2．3计算流程图圈1抗沉调整运算逻辑框图抗沉调整运算逻辑框图如图1所示。根据破损后的稳性参数，判断是否要先恢复稳性。如果初稳性为负，则先恢复稳性，否则直接扶正舰船。由破损后的浮态参数判断舰船

7、处于哪种倾斜状态，从而选择适当的抗沉方案，计算施加抗沉方案后的浮态稳性参数，依据结束准则判断是否要继续调整，如果满足要求则调整结束，输出抗沉方案；否则重新判断浮态继续调整。图2为舰船右倾时的浮态调整流程图。首先根据破损后的浮态稳性参数，判断破损后的横倾是否在目标值范围内，根据《舰船通用规范》对舰船的不沉性要求和武器发射的要求，本研究抗沉的目标值取横倾角=3。，纵倾值取与破损前的纵倾值尽量接近，也可根据具体情况对目标值进行修改。具体的计算流程如下，如果破损后的横倾值大于目标值，则按