一种船舶进坞维修辅助决策方法与流程

本发明属于船舶结构安全性领域，具体涉及一种船舶进坞维修辅助决策方法。

背景技术：

近年来，我国造船工业飞速发展，对船体质量的要求也越来越高，结构的安全性是保证船舶正常营运的基础，坞修是修理船舶设备、恢复其使用性能的一个重要环节，但船舶会在进坞维修过程中会出现许多不确定因素，降低船舶的安全性，例如：船体搁置在墩木上时，可能会发生墩木不牢靠，船体没有均匀地平卧在墩木上，船体搁置处有悬空现象等问题，为了降低船舶进坞维修的风险，通过实时监测船体结构应力，并根据得到的监测数据对结构状态进行评估，当结构应力较大时发出报警，并给操船人员提供可供选择的进坞维修辅助决策建议，则可以有效降低结构的安全风险。

以往在船舶进坞维修时并没有明确的辅助决策方法，现基于有限元方法分析得出目标船各局部强度应力监测点应力值及各总纵强度应力监测点应力值，将这些数值作为应力判断基准，并通过改变船底板与墩木相连接部分的松紧程度或增加减少墩木数量的方式使总纵强度应力监测点测得应力值小于总纵应力基准，通过移动墩木位置使局部强度应力监测点测得应力值小于局部应力基准，使强度满足要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种船舶进坞维修辅助决策方法，满足船舶安全性需求，本发明的目的是这样实现的：

一种船舶进坞维修辅助决策方法，具体的实现步骤如下：

步骤1.已知目标船墩木布置的情况及墩木的刚度、尺寸，通过有限元计算得到目标船各局部强度应力监测点应力值、各总纵强度应力监测点应力值，并作为应力判断基准，局部应力基准记为σl，总纵应力基准记为σg，记录各总纵应力基准、各局部应力基准以及各应力基准对应的应力监测点测点编号，建立数据库；

步骤2.船坐坞完毕后，船体的应力监测点传感器实时监测出各总纵强度应力监测点应力值、各局部强度应力监测点应力值；

步骤3.当总纵强度应力监测点应力值远大于监测点总纵应力基准σg，并且所有局部强度应力监测点应力值均小于各监测点局部应力基准σl时，调整船体总纵强度，输出不满足总纵强度的总纵强度应力监测点的测点编号；

步骤4.当局部强度应力监测点应力值远大于各监测点局部应力基准σl，并且所有总纵强度应力监测点应力值均小于各监测点总纵应力基准σg时，调整船体局部强度，输出不满足局部应力基准σl局部强度应力监测点的测点编号；

步骤5.若存在部分总纵强度应力监测点应力值远大于总纵应力基准σg，且存在部分局部强度应力监测点应力值远大于局部应力基准σl，则此时总纵强度与局部强度均不满足条件，输出此时超标的应力监测点的测点编号，依次按照步骤3、步骤4进行调整，直到所有总纵强度应力监测点应力值满足各监测点总纵应力基准σg且所有局部强度应力监测点应力值满足各监测点局部应力基准σl，视为全船满足强度要求。

步骤1中所述的总纵应力监测点布置在船中剖面的最上层甲板上，局部应力监测点布置在与墩木相连船底纵骨上。

步骤3中所述的调整船体总纵强度的具体步骤为：

步骤3.1.若总纵应力基准σg为拉应力，船此时为中拱状态，使布置在船中的部分墩木与船底板之间的接触不要过分紧密、减少布置在船中部位的部分墩木，或将布置在船体首尾的部分墩木与船底板紧密接触、增加船体首尾部的墩木；

步骤3.2.若总纵应力基准σg为压应力，船此时为中垂状态，使布置在船中部分墩木与船底板紧密接触、增加布置在船中部位的墩木，或使布置在船体首尾的部分墩木与船底板接触不要过分紧密、减少船体首尾部的墩木；

步骤3.3.当所有总纵强度应力监测点应力均小于对应的总纵应力基准σg时，则总纵强度条件满足。

步骤4中所述的船体局部强度的具体过程为，对不满足局部应力基准σl的局部强度应力监测点位置的墩木进行移动，以每一个肋位的距离向船纵向或横向进行移动，每次移动之前对船体进行有限元计算，并在移动后监测一次此时局部应力，直到所有局部强度应力监测点应力均小于对应的局部应力基准σl，则局部强度条件满足。

本发明的有益效果在于：降低船舶进坞维修的风险，通过实时监测船体结构应力，并根据得到的监测数据对结构状态进行评估，当结构应力较大时发出报警，并给操船人员提供可供选择的进坞维修辅助决策建议，则可以有效降低结构的安全风险。

附图说明

图1为本发明的总过程流程图。

图2为监测对象某工程船总纵应力监测点a-11-4。

图3为监测对象某工程船局部应力监测点a-1-2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

实施例1

一种船舶进坞维修辅助决策方法，具体的实现步骤如下：

步骤1.已知目标船墩木布置的情况及墩木的刚度、尺寸，通过有限元计算得到目标船各局部强度应力监测点应力值、各总纵强度应力监测点应力值，并作为应力判断基准，局部应力基准记为σl，总纵应力基准记为σg，记录各总纵应力基准、各局部应力基准以及各应力基准对应的应力监测点测点编号，建立数据库；

步骤2.船坐坞完毕后，船体的应力监测点传感器实时监测出各总纵强度应力监测点应力值、各局部强度应力监测点应力值；

步骤3.当总纵强度应力监测点应力值远大于监测点总纵应力基准σg，并且所有局部强度应力监测点应力值均小于各监测点局部应力基准σl时，调整船体总纵强度，输出不满足总纵强度的总纵强度应力监测点的测点编号；

步骤4.当局部强度应力监测点应力值远大于各监测点局部应力基准σl，并且所有总纵强度应力监测点应力值均小于各监测点总纵应力基准σg时，调整船体局部强度，输出不满足局部应力基准σl局部强度应力监测点的测点编号；

步骤5.若存在部分总纵强度应力监测点应力值远大于总纵应力基准σg，且存在部分局部强度应力监测点应力值远大于局部应力基准σl，则此时总纵强度与局部强度均不满足条件，输出此时超标的应力监测点的测点编号，依次按照步骤3、步骤4进行调整，直到所有总纵强度应力监测点应力值满足各监测点总纵应力基准σg且所有局部强度应力监测点应力值满足各监测点局部应力基准σl，视为全船满足强度要求。

步骤1中所述的总纵应力监测点布置在船中剖面的最上层甲板上，局部应力监测点布置在与墩木相连船底纵骨上。

步骤3中所述的调整船体总纵强度的具体步骤为：

步骤3.1.若总纵应力基准σg为拉应力，船此时为中拱状态，使布置在船中的部分墩木与船底板之间的接触不要过分紧密、减少布置在船中部位的部分墩木，或将布置在船体首尾的部分墩木与船底板紧密接触、增加船体首尾部的墩木；

步骤3.2.若总纵应力基准σg为压应力，船此时为中垂状态，使布置在船中部分墩木与船底板紧密接触、增加布置在船中部位的墩木，或使布置在船体首尾的部分墩木与船底板接触不要过分紧密、减少船体首尾部的墩木；

步骤3.3.当所有总纵强度应力监测点应力均小于对应的总纵应力基准σg时，则总纵强度条件满足。

步骤4中所述的船体局部强度的具体过程为，对不满足局部应力基准σl的局部强度应力监测点位置的墩木进行移动，以每一个肋位的距离向船纵向或横向进行移动，每次移动之前对船体进行有限元计算，并在移动后监测一次此时局部应力，直到所有局部强度应力监测点应力均小于对应的局部应力基准σl，则局部强度条件满足。

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

监测对象：某工程船；

主尺度：总长：122.5m；型宽：22.32m；型深：11.80m；设计吃水：7.85m；

以局部强度测点a-1-2(位置如表1及图3所示)，总纵强度测点a-11-4(位置如表2及图2所示)两监测点报警为例：

表1局部强度应力监测点a-1-2的局部应力基准σl

表2总纵强度应力监测点a-11-4的总纵应力基准σg

具体步骤为：

步骤1.在某工程船墩木布置的情况及已知墩木的刚度，尺寸，通过有限元计算得到目标船各局部强度应力监测点应力值及各总纵强度应力监测点应力值，将这些数值作为以下步骤应力判断基准，局部应力基准记为σl,总纵应力基准记为σg，将各总纵应力基准及各局部应力基准以及各应力基准对应的应力监测点测点编号记下，建立数据库；

步骤2.船坐坞完毕后，船上应力监测点传感器实时监测出总纵强度应力监测点a-11-4应力值为50.5mpa及局部强度应力监测点为a-1-2应力值67.5mpa，两点超标，且船此时状态为中拱。从数据库中调用局部强度应力监测点a-1-2局部应力基准σl，如表1，总纵强度应力监测点a-11-4总纵应力基准σg，如表2；

步骤3.此时，既存在总纵强度应力监测点应力值远大于总纵应力基准σg，且存在局部强度应力监测点应力值远大于局部应力基准σl，则此时总纵强度与局部强度均不满足条件，输出此时超标的局部强度应力监测点的测点编号a-1-2，总纵强度应力监测点的测点编号a-11-4，首先总纵应力监测点超标情况进行墩木的调整，船此时为中拱状态，则造成此状态的原因为布置在船体中部墩木与船底板间接触过于紧密或布置在船中部位墩木较为密集，布置在船首尾部墩木与船底板间没完全接触或船首尾部墩木布置较为松散，此时需使布置在船中的部分墩木与船底板接触不要过分紧密或减少布置在船中部位的部分墩木，将布置在船体首尾部部分墩木与船底板紧密接触或增加船体首尾部的墩木，此过程结束后，实时测得测点编号a-11-4的总纵应力监测点的应力值为3.2mpa,在满足总纵强度的条件后，校核此时局部强度，经过一次有限元计算，墩木沿船长方向向x轴正向移动一个肋位后，此监测点的新的局部应力基准为4.35mpa，实时测得测点编号为a-1-2的局部应力监测点的应力值为2.7mpa，此时所有总纵强度应力监测点应力值满足各监测点总纵应力基准σg且所有局部强度应力监测点应力值满足各监测点局部应力基准σl，视为全船满足强度要求。

实施例2

本发明涉及船舶结构安全性领域。

近年来，我国造船工业飞速发展，对船体质量的要求也越来越高，结构的安全性是保证船舶正常营运的基础，坞修是修理船舶设备、恢复其使用性能的一个重要环节，但船舶会在进坞维修过程中会出现许多不确定因素，降低船舶的安全性，例如：船体搁置在墩木上时，可能会发生墩木不牢靠，船体没有均匀地平卧在墩木上，船体搁置处有悬空现象等问题，为了降低船舶进坞维修的风险，通过实时监测船体结构应力，并根据得到的监测数据对结构状态进行评估，当结构应力较大时发出报警，并给操船人员提供可供选择的进坞维修辅助决策建议，则可以有效降低结构的安全风险。

以往在船舶进坞维修时并没有明确的辅助决策方法，现基于有限元方法分析得出目标船各局部强度应力监测点应力值及各总纵强度应力监测点应力值，将这些数值作为应力判断基准，并通过改变船底板与墩木相连接部分的松紧程度或增加减少墩木数量的方式使总纵强度应力监测点测得应力值小于总纵应力基准，通过移动墩木位置使局部强度应力监测点测得应力值小于局部应力基准，使强度满足要求。

船舶安全性需满足总纵强度及局部强度要求，船体进坞维修辅助决策时需从总纵强度和局部强度应力超标两方面进行考虑。船舶应力监测点分为总纵应力监测点和局部应力监测点，总纵应力监测点布置在船中剖面的最上层甲板上，局部应力监测点布置在与墩木相连船底纵骨上。

1.在已知目标船墩木布置的情况及已知墩木的刚度，尺寸，通过有限元计算得到目标船各局部强度应力监测点应力值及各总纵强度应力监测点应力值，将这些数值作为以下步骤应力判断基准，局部应力基准记为[σl],总纵应力基准记为[σg]，将各总纵应力基准及各局部应力基准以及各应力基准对应的应力监测点测点编号记下，建立数据库。

2.船坐坞完毕后，船上应力监测点传感器会实时监测出各总纵强度应力监测点应力值及各局部强度应力监测点应力值。

3.若存在总纵强度应力监测点应力值远大于监测点总纵应力基准[σg]，所有局部强度应力监测点应力值均小于各监测点局部应力基准[σl]，则只需考虑船体总纵强度，输出不满足总纵强度的总纵强度应力监测点的测点编号。首先关注船体此时状态，若总纵应力基准[σg]为拉应力，船此时为中拱状态，则是布置在船中的墩木与船底板间接触过于紧密或布置在船中部位墩木较为密集，布置在船首尾的墩木与船底板间没完全接触或船首尾的墩木布置较为松散，此时需使布置在船中的部分墩木与船底板接触不要过分紧密，或减少布置在船中部位的部分墩木，将布置在船体首尾的部分墩木与船底板紧密接触或增加船体首尾部的墩木；若总纵应力基准[σg]为压应力，船此时为中垂状态，则是布置在船中的墩木与船底板间没完全接触或布置在船中部位墩木较为松散，布置在船首尾部墩木与船底板间接触过于紧密或船首尾部墩木布置较为密集，此时需使布置在船中部分墩木与船底板紧密接触或增加布置在船中部位的墩木，使布置在船体首尾的部分墩木与船底板接触不要过分紧密或减少船体首尾部的墩木。直到所有总纵强度应力监测点应力均小于对应的总纵应力基准[σg]，则总纵强度条件满足。

4.若存在局部强度应力监测点应力值远大于各监测点局部应力基准[σl]，所有总纵强度应力监测点应力值均小于各监测点总纵应力基准[σg]，则只需考虑局部强度，输出不满足局部应力基准[σl]局部强度应力监测点的测点编号，针对不满足局部应力基准[σl]的局部强度应力监测点位置的墩木进行移动，每移动一次之前进行一次新的墩木布置方式的船体有限元计算，每次移动一个不满足基准的应力监测点处的墩木，以增加或减少每一个肋位的距离向船纵向或横向进行移动，每进行一次有限元计算后监测一次此时局部应力，直到所有局部强度应力监测点应力均小于对应的局部应力基准[σl]，则局部强度条件满足。

5.若存在部分总纵强度应力监测点应力值远大于总纵应力基准[σg]，且存在部分局部强度应力监测点应力值远大于局部应力基准[σl]，则此时总纵强度与局部强度均不满足条件，输出此时超标的应力监测点的测点编号，参照步骤3，对总纵应力超标情况进行墩木的调整，在满足总纵强度的条件后，判断此时局部强度是否满足，若存在局部应力超标测点，则进行步骤4。直到所有总纵强度应力监测点应力值满足各监测点总纵应力基准[σg]且所有局部强度应力监测点应力值满足各监测点局部应力基准[σl]，则视为全船满足强度要求。

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

监测对象：某工程船

主尺度：总长：122.5m；型宽：22.32m；型深：11.80m；设计吃水：7.85m

下图中图1为某工程船总纵应力监测点a-11-4位置，图2为某工程船局部应力监测点a-1-2位置。

以局部强度测点a-1-2(位置如表1及图2所示)，总纵强度测点a-11-4(位置如表2及图1所示)两监测点报警为例：

1.在某工程船墩木布置的情况及已知墩木的刚度，尺寸，通过有限元计算得到目标船各局部强度应力监测点应力值及各总纵强度应力监测点应力值，将这些数值作为以下步骤应力判断基准，局部应力基准记为[σl],总纵应力基准记为[σg]，将各总纵应力基准及各局部应力基准以及各应力基准对应的应力监测点测点编号记下，建立数据库。

2.船坐坞完毕后，船上应力监测点传感器实时监测出总纵强度应力监测点a-11-4应力值为50.5mpa及局部强度应力监测点为a-1-2应力值67.5mpa，两点超标，且船此时状态为中拱。从数据库中调用局部强度应力监测点a-1-2局部应力基准[σl]如表1，总纵强度应力监测点a-11-4总纵应力基准[σg]如表2。

表1局部强度应力监测点a-1-2的局部应力基准[σl]

表2总纵强度应力监测点a-11-4的总纵应力基准[σg]

3.此时，既存在总纵强度应力监测点应力值远大于总纵应力基准[σg]，且存在局部强度应力监测点应力值远大于局部应力基准[σl]，则此时总纵强度与局部强度均不满足条件，输出此时超标的局部强度应力监测点的测点编号a-1-2，总纵强度应力监测点的测点编号a-11-4，首先总纵应力监测点超标情况进行墩木的调整，船此时为中拱状态，则造成此状态的原因为布置在船体中部墩木与船底板间接触过于紧密或布置在船中部位墩木较为密集，布置在船首尾部墩木与船底板间没完全接触或船首尾部墩木布置较为松散，此时需使布置在船中的部分墩木与船底板接触不要过分紧密或减少布置在船中部位的部分墩木，将布置在船体首尾部部分墩木与船底板紧密接触或增加船体首尾部的墩木，此过程结束后，实时测得测点编号a-11-4的总纵应力监测点的应力值为3.2mpa,在满足总纵强度的条件后，校核此时局部强度，经过一次有限元计算，墩木沿船长方向向x轴正向移动一个肋位后，此监测点的新的局部应力基准为4.35mpa，实时测得测点编号为a-1-2的局部应力监测点的应力值为2.7mpa，此时所有总纵强度应力监测点应力值满足各监测点总纵应力基准[σg]且所有局部强度应力监测点应力值满足各监测点局部应力基准[σl]，视为全船满足强度要求。