69、船舶节能与机器人遥操作技术解析

船舶节能与机器人遥操作技术解析

船舶节能相关技术

在船舶航行过程中，会受到风、浪和水流等环境因素的影响，这些因素会增加船舶的能耗。为了实现节能，需要考虑这些环境干扰力的影响。

海洋环境干扰力建模

海洋环境干扰力 $F_E$ 由风力干扰力 $F_{wind}$、波浪干扰力 $F_{wave}$ 和水流干扰力 $F_{current}$ 组成，计算公式如下：
- $F_E = F_{wind} + F_{wave} + F_{current}$
- $F_{wind} = \frac{1}{2}\rho_aA_fV_w^2C_w(\alpha_R)$，其中 $\rho_a$ 是空气密度，$A_f$ 是船舶水线以上的正投影面积，$V_w$ 是相对风速，$C_w(\alpha_R)$ 是船舶纵向风压系数。
- $F_{wave} = \frac{1}{2}\rho_wL\xi_z^2C_D(\lambda)\cos\chi$，其中 $\rho_w$ 是海水密度，$L$ 是船长，$\chi$ 是波浪方向，$\xi_z$ 是平均振幅，$C_D(\lambda)$ 是波浪漂移系数。
- $F_{current} = \frac{1}{2}\rho_wA_f^cV_c^2C(\beta)$，其中 $A_f^c$ 是船舶水面以下的投影面积，$V_c$ 是水流速度，$C(\beta)$ 是水流力系数。

为了计算环境干扰力在船舶航行方向上的负载力，需要先计算环境干扰力方向与船舶航行方向之间的夹角，再通过余弦函数计算其影响。船舶航点 $i$ 和 $j$ 之间的航向角 $\phi_{ij}$ 计算公式如下：
$\phi_{ij} =