一种基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法及装置与流程

本发明涉及船舶稳性判断，尤其涉及一种基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法及装置。

背景技术：

1、船舶在风浪条件下航行或者停泊时，受到海风作用力和海浪作用力的影响，船体会产生沿船体坐标系的直线运动和绕坐标轴的转动，在这些六自由度运动

2、形式中，船体的横摇、纵摇和垂荡运动产生的频次和造成的影响最明显，可能使船体的稳性下降，严重时会发生船舶倾覆等事故。稳性是衡量船舶安全的重要指标，目前该指标还不能在船舶上直接获得，只能通过对船舶摇摆信息变化的检测间接获得。对船舶稳性实时监测，及时提醒驾驶员船舶所处状态，会大大降低海难发生概率，减少人员伤亡和财产损失。

3、船舶横摇周期的变化能非常形象地综合表示各种因素影响下的稳性变化。这是因为各种因素对稳性的影响，都体现在船舶复原力矩的变化，而有效的船舶复原力矩的数值是决定船舶横摇周期的主要因素。因此，船舶的横摇周期与船舶稳性有密切关系，稳性大时，稳性力矩大，船舶横摇周期较小，稳性小时，稳性力矩小，船舶横摇周期大。目前，实时监测船舶稳性大部分是通过人工或者增加额外设备进行的，该方式要么无法全程实时监控误差较大，要么安装不便增加额外成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法及装置，用以解决上述背景技术中存在的问题。

2、一种基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法，具体包括以下步骤：

3、s1，船舶配载完成后，配载仪输出初稳性高度gm0；

4、s2，将初稳性高度gm0代入横摇固有周期计算公式计算出横摇固有周期t0；

5、s3，将初稳性高度gm0和横摇固有周期t0代入横摇周期计算公式计算出船舶无量纲横摇周期系数c0；

6、s4，当船舶正常航行时姿态测量设备实时监测横摇角θ并根据横摇角θ计算出船舶实时横摇周期t1，姿态测量设备将船舶实时横摇周期t1传输给监测报警显示终端，监测报警显示终端判断船舶实时横摇周期t1是否满足设定第一规则，若不满足则停止航行，若满足则将船舶实时横摇周期t1代入横摇周期计算公式计算得到船舶当前的初稳性高度gm1，根据gm1值的大小判断船舶稳性状态。

7、优选的，步骤s4中，当船舶实时横摇周期t1>15s时，报警并停止航行；当船舶实时横摇周期7s≤t1≤13s时，将船舶实时横摇周期t1代入横摇周期计算公式计算得到船舶当前的初稳性高度gm1。

8、优选的，步骤s4中，当船舶当前的初稳性高度gm1＞0.7m，此时为安全，可继续航行，船舶稳性良好；

9、当0.5m≤gm1＜0.7m，此时为蓝色预警，提醒船员注意；

10、当0.3m≤gm1＜0.5m，此时为红色报警，停航抛锚进行检查；

11、当0.15m≤gm1＜0.30m，此时为橙色报警，立即停航，抛救生艇，弃船求生；

12、当gm1值的变化速率在0.15m/min～0.20m/min范围内，此时为不正常状态，疑似散装固态货物发生液化现象，或大倾角稳性状态及动稳性状态异常变化，造成gm1快速下降，橙色报警，立即停航，抛救生艇，弃船求生。

13、优选的，横摇固有周期计算公式为：

14、

15、其中，b为船宽，zg为船重心距基线高度，h为未涉及自由液面修正的初稳性高度。

16、优选的，横摇周期计算公式为：

17、

18、其中，t为船舶横摇周期，gm为初稳性高度，c0为船舶无量纲横摇周期系数，b为船宽。

19、一种船舶稳性实时监测报警装置，包括姿态测量设备和监测报警显示终端，

20、所述姿态测量设备用于在船舶正常航行过程中实时监测并输出船舶的横摇角θ并根据横摇角θ计算出船舶实时横摇周期t1，姿态测量设备将船舶实时横摇周期t1传输给监测报警显示终端；

21、所述监测报警显示终端用于根据配载仪输出初稳性高度gm0计算出船舶无量纲横摇周期系数c0，再判断船舶实时横摇周期t1是否满足设定第一规则，若不满足则停止航行，若满足则根据船舶实时横摇周期t1和船舶无量纲横摇周期系数c0计算出船舶当前的初稳性高度gm1，根据gm1值的大小判断船舶稳性状态。

22、优选的，配载仪输出的初稳性高度gm0手动输入到监测报警显示终端中。

23、优选的，配载仪的信号输出端与监测报警显示终端的信号输入端连接，配载仪输出的初稳性高度gm0通过信号线传输给监测报警显示终端。

24、本发明的有益效果是：

25、本发明通过对船舶航行过程中的实时gm值进行计算，通过gm值的大小可以准确评估出船舶稳性状态，进而给出准确报警提示，采用本发明的船舶上无需再单独添加倾斜仪、波浪补偿仪、mru或光纤罗经等姿态测量设备对其船舶稳性进行监测，只需通过算法计算船舶航行过程中的实时gm值即可实现船舶稳性的判断。

技术特征：

1.一种基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法，其特征在于，步骤s4中，当船舶实时横摇周期t1>15s时，报警并停止航行；当船舶实时横摇周期7s≤t1≤13s时，将船舶实时横摇周期t1代入横摇周期计算公式计算得到船舶当前的初稳性高度gm1。

3.根据权利要求1所述的基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法，其特征在于，步骤s4中，当船舶当前的初稳性高度gm1＞0.7m，此时为安全，可继续航行，船舶稳性良好；

4.根据权利要求1所述的基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法，其特征在于，横摇固有周期计算公式为：

5.根据权利要求1所述的基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法，其特征在于，横摇周期计算公式为：

6.一种船舶稳性实时监测报警装置，其特征在于，包括姿态测量设备和监测报警显示终端，

7.根据权利要求6所述的船舶稳性实时监测报警装置，其特征在于，配载仪输出的初稳性高度gm0手动输入到监测报警显示终端中。

8.根据权利要求6所述的船舶稳性实时监测报警装置，其特征在于，配载仪的信号输出端与监测报警显示终端的信号输入端连接，配载仪输出的初稳性高度gm0通过信号线传输给监测报警显示终端。

技术总结本发明公开了一种基于姿态测量信息的船舶稳性实时监测报警方法及装置，本发明通过对船舶航行过程中的实时GM值进行计算，通过GM值的大小可以准确评估出船舶稳性状态，进而给出准确报警提示，采用本发明的船舶上无需再单独添加倾斜仪、波浪补偿仪、MRU或其他光纤罗经等姿态测量设备对其船舶稳性进行监测，只需通过算法计算船舶航行过程中的实时GM值即可实现船舶稳性的判断。技术研发人员：刘俊成,包雄关,顾晨辉,王昕懿,吴明哲,吴振受保护的技术使用者：中船航海科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29