r>[0104] 在船舶货物装载之前，制定出一系列的装载作业程序，对每一装载作业程序进行 实时模拟，包括对装载顺序和单次装载量进行监测和试验，在该过程中，实时的显示船舶的 稳性和各剖面的剪力、弯矩变化等性能情况。驾驶员在已进行装载试验的作业程序中选取 一个较为理想作业程序，进行实时装载，确保装载过程中的船舶安全。
[01化]作为面向航海人员的船舶专业软件，船舶装载计算系统除了在功能上要尽量完 善、数据尽可能准确外，界面应该尽量简洁友好，便于操作，并有很好的容错性。具体实施方 式如下： 阳106] 1.进入船舶装载计算系统主菜单及子计算系统。
[0107] 2.将船舶的货、油、水等装载信息输入到船舶装载性能优化系统。
[0108] 3.根据用户所需要的船舶装载性能优化系统计算数据，选择不同的子计算系统， 包括船舶性能数据的计算，船舶航海性能的校核，船舶纵倾优化计算和船舶装载优化。 阳109] 4.在相应的子计算系统中输入不同的船舶数据，具体如下：
[0110] (1)在船舶性能数据的计算中，包括船舶重量及重屯、坐标计算、船舶初稳性计算、 船舶大倾角稳性计算、船舶浮态计算和船舶强度计算； 阳111] (2)在船舶航海性能的校核中，调用船舶性能数据计算的结果。输入船舶初稳性计 算和船舶大倾角稳性计算的结果数据，依据船舶稳性的相关规范，对船舶进行稳性校核，并 提示是否安全；输入船舶浮态计算的结果数据，依据船舶浮态的相关规范，对船舶进行浮态 校核，并提示是否安全；输入船舶强度计算的结果数据，依据船舶强度的相关规范，对船舶 进行强度校核，并提示是否安全；
[0112] (3)在船舶纵倾优化中，输入船舶的当前排水量、航速和首吃水及尾吃水，纵倾优 化子计算系统对船舶的纵倾进行自行优化。
[0113] (4)在船舶装载过程实时模拟中，通过输入舱室、货物信息，对预制的各装载方案 进行模拟试验，并实时的监测装载过程中船舶稳性和强度信息。
[0114] 5.船舶装载仪整合船舶装载信息和船舶输入数据，根据用户所选子计算系统的不 同，进行相应的数据处理。
[0115] 6.结果显示与打印（输出），具体如下：
[0116] (1)在船舶性能数据的计算中，船舶重量及重屯、坐标计算输出船舶的总重量和重 屯、坐标，船舶初稳性计算输出船舶的静稳性力臂，船舶大倾角稳性计算输出船舶的静稳性 力臂曲线，如图3所示。船舶浮态计算输出船舶浮态图，如图4所示。船舶强度计算输出船 舶强度曲线，如图5所示；
[0117] (2)在船舶航海性能的校核中，船舶稳性、浮态和强度是否满足要求，由用户利用 船舶性能数据计算结果，依据船舶的相关规范进行判断，并显示安全性警告和提示；
[0118] (3)在船舶纵倾优化中，输出船舶在一定排水量和航速下具有最小航行阻力时的 首尾吃水，如图6所示。
[0119] (4)在船舶装载过程实时模拟中，输出装载过程中船舶的稳性和各剖面的剪力、弯 矩变化情况。
[0120] 本领域的技术人员容易理解，W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种船舶装载性能优化系统，其特征在于，包括： 船舶性能参数计算模块，用于计算空船重量、空船重心坐标、配载后船舶的初稳性高度 值、配载后静稳性力臂、配载后船舶首吃水、配载后船舶尾吃水、配载后船舶横剖面的剪力 和弯矩； 船舶性能校核模块，用于将初稳性高度值、静稳性力臂与稳性目标值比较，完成船舶的 稳性校核；将船舶首吃水、船舶尾吃水与浮态目标值比较，完成船舶的浮态校核；将船舶横 剖面的剪力和弯矩与强度目标值对比，完成船舶强度校核； 船舶纵倾优化模块，用于构建纵倾优化模型，将纵倾优化模型近似为表达吃水、航速和 纵倾角与实船主机功率之间关系的三维响应面，在对应每个航速的三维响应面分别搜索一 条实船主机功率最小的曲线记为最佳纵倾曲线，该纵倾曲线与每条吃水线的交点即为该航 速下主机功率最小的最佳纵倾值； 船舶装载优化模块，用于实时接收船舶配载信息，调用船舶性能参数计算模块和船舶 性能校核模块完成船舶稳性、浮态、强度校核，如果校核结果安全，则继续装载；如果校核结 果危险，则停止当前装载，对配载位置和配载量进行调整，再次校核，直至所有货物装载完 毕。2. 根据权利要求1所述的船舶装载系统，其特征在于，所述船舶纵倾优化模块用于构均吃水值等于配载后船舶首吃水与尾吃水的均值，V表示航速变量，V。为当前航速，D。为当 前平均吃水值，T1为当前允许最小纵倾值，T2为当前允许最大纵倾值； 将所述纵倾优化模型近似为表达吃水、航速和纵倾角与实船主机功率之间关系的三维量个数k= 3, 0。为常数项，0i为线性系数，0H为二阶系数，0u为耦合系数，e为计算 残余； 将采样值（Ps，T，D，V)代入所述三维响应面确定各项系数，从而完成响应面三维数学模 型的建立； 在对应每个航速的三维响应面分别搜索一条实船主机功率最小的曲线记为最佳纵倾 曲线，该纵倾曲线与每条吃水线的交点即为该航速下主机功率最小的最佳纵倾值。3. 根据权利要求1所述的船舶装载系统，其特征在于，所述船舶性能校核模块包括： 稳性校核子模块，用于按照稳性衡准要求进行校核，所述稳性衡准要求具体为：初稳 性高度GM不小于0.15m;静稳性力臂曲线在横倾角0°~30°之间的区域面积不小于 0.055m.rad;静稳性力臂曲线在横倾角0°~M°之间所围面积不小于0.090m.rad，M为40°与进水角中的较小者；静稳性力臂曲线在横倾角30°~M°之间所围面积不小于 0.030mTad;横倾角30°处的复原力臂不小于0.20m;最大复原力臂对应角不小于25° ; 浮态校核子模块，用于按照浮态衡准要求进行校核，所述浮态衡准要求具体为：配载后 船舶平均吃水不能超过夏季载重线，平均吃水等于配载后船舶首吃水与尾吃水的均值；配 载后尾吃水保证螺旋桨完全浸没；配载后首吃水不能小于要求的最小首吃水；对于船长L 大于150米的船舶，配载后船首吃水df>0. 012L+2,配载后船舶平均吃水dm彡0. 02Lbp+2， Lbp为首尾垂线间长；对于船长L小于或等于150米的船舶，配载后船首最小吃水 df>0. 025L+2,配载后船舶平均吃水dm彡0. 02LBP+2 ;对于万吨级船舶，要求满载时尾倾为 0. 3m_0. 6m，半载时尾倾为0. 6m_0. 8m，轻载时尾倾为0. 9m_l. 9m; 强度校核子模块，用于按照强度衡准要求进行校核，所述强度衡准要求具体为：配载后 船舶横剖面的剪力和弯矩满足如下要求：
【专利摘要】本发明公开了一种能够帮助船舶驾驶员核算船舶浮态、稳性和强度，优化船舶航行纵倾，实时模拟船舶装载过程的船舶专业装载计算系统，即船舶装载仪。本发明包括船舶性能数据的计算，船舶性能校核，船舶纵倾优化和船舶装载过程实时模拟四个子计算系统。通过选择不同的子计算系统及其它们之间的相互配合，输入相应的船舶参数，可以得到船舶安全、经济航行的基本数据条件。本发明还提供了利用上述软件进行船舶浮态调整，稳性和强度核算、纵倾优化和实时模拟船舶装载过程的方法。本发明能够确保船舶装载和航行安全，简化船舶装载作业和节约能源，从而改善船舶运输的安全性和经济性，在很大程度上减轻了船舶驾驶人员的负担。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105224745
【申请号】CN201510639733
【发明人】孙江龙, 涂海文, 阳航
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月30日