一种船舶水下表面节能技术实船应用效果的评估方法及系统与流程

本发明涉及实船应用效果的评估方法和系统，具体涉及一种船舶水下表面节能技术实船应用效果的评估方法及系统。

背景技术：

1、近年来，随着航运减排政策的不断推出与收紧，业界对于各类节能技术的研究与应用关注度逐渐升高，其中以减阻抗污涂层技术、螺旋桨抛光技术、船体表面清洁技术、螺旋桨覆膜技术等为代表的水下表面节能技术已成为船舶节能领域重点研究与应用的技术，如何量化评估上述技术在实船应用中的节能效果已成为行业关注。当前数值仿真技术和模型试验技术已被用于节能效果评估，但船舶实际运营的气象海况与装载工况较为复杂，这些技术难以真实反应船舶实际运营中的节能效果，无法为节能技术的规模化推广提供可靠的量化依据。

2、减阻抗污涂层技术是指通过喷涂、涂覆等工艺，在船体水下表面形成一层兼具减阻、抗污功能的防护涂层，核心用于降低航行摩擦阻力、抑制海洋生物附着淤积，进而减少船舶能耗、延长维保周期，是提升船舶能效与经济性的重要技术。当前涂层类型包括超疏水、超亲水、低表面能或自抛光类功能性涂层。螺旋桨抛光技术是指通过磨削、抛磨、精抛等工艺，对螺旋桨叶片进行平滑光洁处理，核心用于降低表面粗糙度、改善表面平顺性、降低空泡腐蚀，进而提升螺旋桨推进效率、降低航行能耗，是改善螺旋桨水动力性能的重要技术。船体表面清洁技术是指采用高压水射流、空化射流、机械旋转刷及水下机器人清洁等方式，清除船体水下表面生物污损，核心用于降低航行摩擦阻力、保护防污涂层、减少能耗与维保成本，是提升船舶能效与运营经济性的重要技术。螺旋桨覆膜技术是指通过喷涂、包覆等工艺，在螺旋桨桨叶表面形成一层均匀致密的功能性薄膜，可用于抵抗空泡腐蚀、降低表面粗糙度、抑制海洋生物附着、减少运转噪声，进而提升螺旋桨推进效率、实现船舶节能，是提升船舶能效水平的重要技术。

3、上述多项水下表面节能技术已在散货船、集装箱船等主流船舶开展应用，但现有节能效果评估多依托数值仿真或试验验证，与实船实际航行工况差异较大，评估结果说服力不足，难以满足行业标准化、精细化的评估需求，限制了相关技术的推广应用。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种船舶水下表面节能技术实船应用效果的评估方法及系统，可以对多种水下表面节能技术的实船节能效果进行标准化、精准化与科学化评估，为规模化推广应用提供依据。

2、本发明所述的评估方法，包括：

3、收集目标船舶在参考期和评估期的原始运营数据，所述参考期和评估期分别为应用水下表面节能技术前后的运营阶段；

4、搭建包括一级时期工况、二级装载工况和三级航速区间工况的三级评估工况体系，其中，所述一级时期工况按所述参考期和所述评估期划分，所述二级装载工况按船舶装载状态划分，所述三级航速区间工况按船舶类型划分；

5、对所述原始运营数据进行标准化清洗、样本量判定与格式统一，剔除异常工况数据，并根据所述三级评估工况体系将清洗后的数据匹配至对应的子工况；

6、根据所述参考期和所述评估期在对应子工况下的年度理论运营指标，计算所述评估期相对于所述参考期在年度综合运营工况及不同航速区间下的节油率，以评估应用所述水下表面节能技术的实船应用效果。

7、优选地，计算所述年度理论运营指标的步骤包括：

8、根据原始运营数据计算目标船舶在参考期和评估期的运营天数占比；根据原始运营数据计算目标船舶在参考期和评估期内轻载/重载工况下运营天数占比平均值；基于轻载/重载工况运营天数占比平均值，计算年度理论有效航行天数；

9、根据清洗后的运营数据计算目标船舶在参考期和评估期内轻载/重载工况下各航速区间的运营天数占比；计算目标船舶在参考期和评估期内轻载/重载工况下，不同航速区间的平均航速、平均主机转速以及平均日耗油量；根据平均日耗油量与各航速区间的运营天数占比，计算轻载/重载工况下的日节油量、日均耗油量以及日均节油量。

10、本发明所述的评估系统，包括：

11、数据收集模块，用于收集目标船舶在参考期和评估期的原始运营数据，所述参考期和评估期分别为应用水下表面节能技术前后的运营阶段；

12、工况搭建模块，用于搭建包括一级时期工况、二级装载工况和三级航速区间工况的三级评估工况体系，其中，所述一级时期工况按所述参考期和所述评估期划分，所述二级装载工况按船舶装载状态划分，所述三级航速区间工况按船舶类型划分；

13、数据处理模块，用于对所述原始运营数据进行标准化清洗、样本量判定与格式统一，剔除异常工况数据，并根据所述三级评估工况体系将清洗后的数据匹配至对应的子工况；

14、效果评估模块，用于根据所述参考期和所述评估期在对应子工况下的年度理论运营指标，计算所述评估期相对于所述参考期在年度综合运营工况及不同航速区间下的节油率，以评估应用所述水下表面节能技术的实船应用效果。

15、与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、通过搭建包括时期、装载和航速的三级评估工况体系，实现了在相同或相近工况下对水下表面节能技术节能效果的对比，有效排除了非技术因素的干扰；2、通过将参考期和评估期设定为一年周期，能够完整覆盖季节及气象海况的变化，确保了评估结果在长期运营中的代表性；3、通过标准化的数据清洗流程，剔除了低能见度、浅水等异常工况数据，保证了用于统计分析的数据质量，使节油率的计算更加科学合理；3、基于船舶实际营运过程中各航速区间的营运概率与节油量进行标准化计算与统计分析，实现对各类船舶及多种水下表面节能技术实船节能效果的标准化、精准化和科学化评估。

1.一种船舶水下表面节能技术效果的评估方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始运营数据包括航行日期、航行速度、主机转速、日耗油量、日航行里程、日航行时间、空载或轻载状态、重载状态、滑失率、气象海况、船舶作业状态、航行水域情况以及异常工况数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考期和所述评估期的周期均设定为自船舶坞修结束起的一年时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二级装载工况包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三级航速区间工况是根据船舶类型以0.5节、1节或2节为区间间隔对航速进行划分；对于运营占比小于百分之一的航速区间，将其合并至相邻的航速区间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准化清洗包括剔除以下至少一种异常工况下的数据：低能见度航行、浅水航行、狭水道航行或非正常航行状态。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述年度理论运营指标的步骤包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，年度综合运营工况下所述节油率的计算公式为：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，轻载和重载工况下不同航速区间所述节油率的计算公式为：

10.一种船舶水下表面节能技术实船应用效果的评估系统，其特征在于，包括：