一种船舶横摇周期监测方法与流程

本发明涉及船舶检测技术领域，特别是涉及一种船舶横摇周期监测方法。

背景技术：

随着经济的全球化，国际化贸易越来越发达，大型集装箱船作为港口的主要运输工具，航行安全尤为重要，船舶的浮态及稳性是评估船舶安全的重要参数，及时把控船舶稳性，可以有效避免集装箱船舶倾覆和航道堵塞等重大事故发生。

由于船舶的稳性主要依赖于配载方案的合理性，现阶段对船舶稳性把控的方法主要有：装载仪配载法和横摇周期试验法，装载仪配载法由于存在箱重计量误差、重心高度估计、配载方案偏差等，造成稳性计算误差较大；而横摇周期试验法由于需要人员激励，掐表计时而实施难度较大。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种船舶横摇周期监测方法，其利用安装于码头或船舶上的传感器，对船舶横摇角度进行测量，推算船舶横摇周期，实现对船舶横摇周期的快速测量。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种船舶横摇周期监测方法，包括以下步骤：

s1，采集船舶横摇角度，采集频率cf为10hz—50hz；

s2，对于步骤1得到的横摇角度序列进行去粗差处理，把偏差值过大的横摇角度数据去除并标记该处数据为空，即

s3，如果采集有效数据序列长度大于20，则对处理后的横摇角度序列进行衰减余弦曲线拟合，拟合方程为：

其中，φ为任意时刻的横摇倾角，n为阻尼系数，ω为船舶横摇角速度，a为横摇倾角幅值，为船舶横摇的稳态倾角，t为采集数据的时间序列t(i)，i＝0…n；

由于在小幅横摇情况下，船舶横摇阻尼与线性相关，因此船舶横摇阻尼为

d＝n*ω(2)

得到的多组φ最终代表的是采集到的横摇倾角序列(i)，i＝0…n。

s4，由于船舶横摇周期一般为5～20秒，故设置采集时长t0秒，t0可以根据具体船型调节设置，当采集数据的时长不足t0秒时，即采集的数据量不到t0*cf个，步骤3中进行拟合的数据序列个数n随着采集时间不断增加，为提高运算效率，n每增加10个进行一次新的拟合，拟合次数j＝1…k；对于第j次拟合的结果为：a(j)，n(j)，ω(j)，

s5，当采集数据的时长大于t0秒时，即采集数据量个数大于t0*cf，采用滑窗法取有效的数据序列参与拟合，把t0*cf有效数据序列进入队列，即当新增的采集横摇倾角有效数据大于10个时，队列内部最早的10个有效数据移出队列，后面序列中每个数据前移10个位置，并把当前采集的有效数据压入队列，作为队尾，然后对队列内部新的数据序列进行拟合，后续持续采用此方法更新队列进行拟合；

s6，对于前述步骤拟合的结果，每次都以最新的拟合结果为准，则可以计算出船舶的实时横摇周期t＝2π/ω，船舶横摇阻尼系数n，以及船舶的稳态倾角

进一步地，所述s4中，t0根据具体船型调节设置的方法为，如果是小型船舶，可以设置为10s，而对于一般大中型船舶，设置为20s，超大型客轮则可以设置为40s。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明不需要复杂的信息系统，单纯通过连续采集横摇角度序列，进行去粗差处理，滑窗法提高运算效率，衰减余弦曲线拟合法，实时计算船舶横摇周期，对船舶的快速高效稳性测量提供了一种新的方法，适合进行广泛推广。

附图说明

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明中船舶横摇倾角的示意图；

图2是本发明中船舶横摇倾角衰减曲线图；

图3是本发明中曲线拟合用数据队列滑窗法的示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例1：如图1至图3所示，对于船舶的横纵摇来说，船舶的不同位置，横纵摇的幅度角度都有差别，但横摇周期都是一致的，由于在静水或不规则波水域，船舶在被激励后的横摇是一种阻尼运动，横摇运动满足阻尼余弦函数，对于小幅度横摇，船舶横摇阻尼与角速度成线性关系。

因此提出一种船舶横摇周期监测方法，包括以下步骤：

s1，采集船舶横摇角度，采集频率cf为10hz—50hz；

s2，对于步骤1得到的横摇角度序列进行去粗差处理，把偏差值过大的横摇角度数据去除并标记该处数据为空，即

s3，如果采集有效数据序列长度大于20，则对处理后的横摇角度序列进行衰减余弦曲线拟合，拟合方程为：

其中，φ为任意时刻的横摇倾角，n为阻尼系数，ω为船舶横摇角速度，a为横摇倾角幅值，为船舶横摇的稳态倾角，t为采集数据的时间序列t(i)，i＝0…n；

由于在小幅横摇情况下，船舶横摇阻尼与线性相关，因此船舶横摇阻尼为

d＝n*ω(2)

得到的多组φ最终代表的是采集到的横摇倾角序列i＝0…n。

s4，由于船舶横摇周期一般为5～20秒，故设置采集时长t0秒，t0可以根据具体船型调节设置，例如，如果是小型船舶，可以设置为10s，而对于一般大中型船舶，设置为20s，超大型客轮则可以设置为40s，当采集数据的时长不足t0秒时，即采集的数据量不到t0*cf个，步骤3中进行拟合的数据序列个数n随着采集时间不断增加，为提高运算效率，n每增加10个进行一次新的拟合，拟合次数j＝1…k；对于第j次拟合的结果为：a(j)，n(j)，ω(j)，

s5，当采集数据的时长大于t0秒时，即采集数据量个数大于t0*cf，采用滑窗法取有效的数据序列参与拟合，把t0*cf有效数据序列进入队列，即当新增的采集横摇倾角有效数据大于10个时，队列内部最早的10个有效数据移出队列，后面序列中每个数据前移10个位置，并把当前采集的有效数据压入队列，作为队尾，然后对队列内部新的数据序列进行拟合，后续持续采用此方法更新队列进行拟合；

s6，对于前述步骤拟合的结果，每次都以最新的拟合结果为准，则可以计算出船舶的实时横摇周期t＝2π/ω，船舶横摇阻尼系数n，以及船舶的稳态倾角

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。