船舶完整稳性及抗沉性实时监控系统的研究.pdf

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1、第28卷第3期江苏船舶Vo1．28No．32011年06月JIANGSUSHIPJune．2011船舶完整稳性及抗沉性实时监控系统的研究陈恒强，池海峰(中国船级社镇江办事处，江苏镇江212008)摘要：本系统根据时域脉冲反射测量(TDR)技术设计的高精度液位测量仪，实时测出船舶在破损状态下首尾吃水值，能够动态计算该破损状态下的船舶浮态及稳性参数；此时若受到定值阵风横向作用下，也可以实时进行稳性衡准，在稳性不满足时给出最优调整方案，以此保证船舶的实时航行安全。该系统结构严谨，测量精度高，计算结果可实时视屏输

2、出，真正做到了人机交换，操作简单方便，解决了传统方法的设备笨重、计算量大、不直观等缺点。关键词：船体破损；稳性计算；液位测量系统；实时监控中图分类号：U661．22文献标识码：A0引言船舶抗沉性，又称不沉性，是指船舶在一舱或相邻多舱破损进水后，仍能保持一定的浮性和稳性的能力¨；是关系到船舶安全的一个重要性能。船舶具有良好的抗沉性，标志船舱进水后仍能保持漂浮在水面上并能保持船舶良好的操纵性。目前，破舱稳性的计算基本上全部是电算法进行，能够计算(或部分计算)破舱稳性的软件，主要有NAPA、Tribon、Dam

3、cargo等，只是在船舶初步设计中选择几种破舱状态，进行破舱稳性预算。而船1系统整体组成框舶实际航行中，破舱进水的状态具有不确定性等特点。目前船舶装载仪软件能够计算破舱后的稳性及2系统主要硬件结构浮态参数，但是该系统只是进行预先选择的整舱2．1液位测量仪破损的稳性计算。本系统是利用高精度液位测量液位测量仪采用时域脉冲反射技术。其组成部仪，对破舱进水后的船首、船尾、船中吃水值及各件有：传感器、信号发生器、信号控制电路、A／D转破损舱室进水情况进行实时测量后，自动进行破舱换器、微处理器等。通过发射与接收脉冲信

4、号之间稳性的实时计算；若此时受到定值阵风风力横向作的时间差，得到液位精确的高度。用，也可以进行稳性的实时衡准，通过改变航区或者2．2A／D转换器选择应用调整压载水的方法来保证船舶的安全航行。本系统选用USB2．0数据采集板，相对于PCI、1系统整体组成框图ISA、USB等接口形式，且可以对外提供2．5w的电源，不需要外部供电。其平均数据传输速度为38本系统主要由船舶液位测量仪、传感器、上位机MB／S，满足本系统的技术要求。(计算软件)等组成。系统结构图如图1所示，图中，1为船壳；2、3、5分别为首、中、尾

5、吃水传感器；43软件系统结构为液舱(或破损舱室)吃水传感器；6为信号电缆。整个软件系统，以WindowsXP为操作平台，收稿日期：2011—02—20BorlandDelphi6．0为开发工具，TableServer作为数作者简介：：陈恒强(1981一)，男，验船师，主要从事船舶检验工作据库引擎(DE)E63。基于TDR的船舶完整稳性及抗池海峰(1964一)，男，高级验船师，主要从事船舶检验工作。沉性实时监控系统中的软件系统流程框图见图2。第28卷各站的船中吃水dMi，再根据横倾角计算出各站的左右舷吃水d

6、Li、dRi，代入符拉索夫曲线中，插值计算}}{各站的横剖面一半的面积，以及此面积对中线面M、基平面的静矩M⋯后，根据计算公式：v：』d；：，2兰!；JlJ22Mdxf2』)ldxY8——；——在程序中运用二维数组进行插值得出A、，然后运用数值积分法进行计算得出上述浮态图2软件系统流程图参数，并列成相应的表格形式进行计算。4．4破舱状态下的稳性衡准模块4系统功能组成该模块的功能是：根据上述船舶破损进水状态本系统针对选定船型进行设计开发，主要包含下的浮态及稳性参数的实时计算结果，如横倾角以下几个功能模块。已

7、知，在给定定值阵风风力F横向作用下，运用稳4．1液位测量系统模块性衡准系数法对船舶破舱稳性进行衡准，实现船舶脉冲发射法液位测量系统可以满足船舶液位测在破舱进水后，且受到定值阵风风力横向作用下的量测点多、传感器灵敏度高、误差小、体积小、易安稳性实时衡准；当稳性不满足时，可以改变航区或者装、抗静电抗干扰能力强等要求；利用时域脉冲调整压载水保证船舶的安全航行。如算例中的稳性发射技术已设计的船舶液位测量系统，测量绝对误调整就是将航区从远海航区改为近海航区即满足稳差±lmill，结构简单安全，精度高，测量范围最大为

8、性要求。衡准前先求出最小倾覆力臂和风压倾斜力15m，可靠性强；故本系统采用时域脉冲发射法的船臂，前者可通过动稳性曲线插值取得，后者根据风压舶液位测量系统。倾斜力臂公式算得。两者之比即为稳性衡准系利用此高精度的液位测量仪，实时测得的船舶数K，应符合下式要求：≥1，表示风压倾斜力矩小在破舱状态下的首吃水dF，尾吃水，船中左舷吃于使船舶倾覆所必须的最小倾覆力矩(至多是相水以，船中右舷吃水dR值及进水舱室液位高度的等)，所以船舶不至于