一種艦船蒸汽動力管系損傷隔離及剩余工作制獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及艦船蒸汽動力系統(tǒng)易損性分析評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種艦船蒸汽 動力管系損傷隔離及剩余工作制獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)艦船受到水雷遠(yuǎn)距離非接觸爆炸沖擊損傷后，通常會出現(xiàn)蒸汽動力管系的閥門 損傷，而船體、蒸汽管路并未破損的現(xiàn)象。閥門破損后，高溫高壓的蒸汽將會泄露，這將對 人和設(shè)備的安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，艦員需要迅速確定需要關(guān)閉的閥門以切斷損傷區(qū)域 的蒸汽泄露。不僅如此，閥門的損傷同樣會導(dǎo)致蒸汽動力管系無法輸送蒸汽，并使得蒸汽動 力系統(tǒng)的可用能力急劇下降。因此，在作戰(zhàn)使用情況下，指揮員必須迅速判斷當(dāng)前損傷的閥 門，對蒸汽動力系統(tǒng)的影響，以便及時掌握當(dāng)前動力系統(tǒng)的可用工作制和剩余航速值等關(guān) 鍵的戰(zhàn)技指標(biāo)。然而，艦船蒸汽動力管系的閥門較多，分布在全艦多個艙室和區(qū)域，并且動 力管系的功能邏輯關(guān)系復(fù)雜；因此，如何建立損傷隔離模型，并快速預(yù)報受損閥門對蒸汽動 力系統(tǒng)剩余工作能力的影響，是目前該技術(shù)領(lǐng)域迫切需要解決的一個問題。
[0003] 影響蒸汽動力系統(tǒng)剩余工作能力的因素較多，如何建立閥門與諸因素之間的功能 邏輯模型是分析其損傷影響的關(guān)鍵。船用蒸汽動力管網(wǎng)包括多種，例如主、輔過熱蒸汽管系 和微過熱蒸汽管系，各類管系上的閥門都是需要分析的對象。同時，蒸汽管系之間相互物理 連接，并且動力系統(tǒng)設(shè)備自身及其輔助設(shè)備都需要不同類型蒸汽的供應(yīng)保障。因此，蒸汽動 力系統(tǒng)功能邏輯建模是一個復(fù)雜的問題。不僅如此，如何利用功能邏輯模型進(jìn)行閥門損傷 影響的分析，也是目前沒有解決的問題。因此，為了使指揮員快速掌握受損蒸汽動力系統(tǒng)的 戰(zhàn)技指標(biāo)，并做出破損區(qū)域隔離的決策，迫切需要構(gòu)建損傷隔離及剩余工作制獲取算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種艦船蒸汽動力 管系損傷隔離及剩余工作制獲取方法，方法可根據(jù)蒸汽動力管系的閥門破損情況，給出破 損閥門隔離方法，并預(yù)報可用的主汽輪機個數(shù)以及具備蒸汽供應(yīng)能力的鍋爐個數(shù)，有利于 掌握動力系統(tǒng)的剩余工作能力，提高分析評估損傷狀態(tài)的速度和準(zhǔn)確度。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，提供一種艦船蒸汽動力管系損傷隔 離方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] S1、建立艦船蒸汽動力管系的功能邏輯模型，具體實現(xiàn)方式如下：
[0007] SI1、艦船蒸汽管網(wǎng)功能有向圖的頂點建模：所述頂點包括圓點、節(jié)點和閥門點，所 述圓點對應(yīng)艦船蒸汽動力管系所有鍋爐、主汽輪機以及輔助設(shè)備，所述節(jié)點對應(yīng)管系物理 連接的交匯點，所述閥門點對應(yīng)閥門所在的位置；
[0008] S12、艦船蒸汽管網(wǎng)功能有向圖的邊建模：將單段蒸汽動力管系的上下游分別與圓 點、節(jié)點和閥門點中的任意兩個頂點相連，構(gòu)成所述功能有向圖的邊，邊的方向為從蒸汽上 游圓點到蒸汽下游圓點；
[0009] S13、艦船蒸汽管網(wǎng)功能有向圖的邏輯建模：根據(jù)上述頂點模型和邊模型，構(gòu)建艦 船蒸汽管網(wǎng)頂點連接關(guān)系表，所述頂點連接關(guān)系表中存儲與每個頂點相鄰接的頂點數(shù)組、 頂點狀態(tài)以及與每個頂點相鄰接的蒸汽供應(yīng)下游頂點數(shù)組；
[0010] S2、隔離破損閥門區(qū)域，具體實現(xiàn)方式如下：
[0011] S21、根據(jù)當(dāng)前破損閥門VD的開關(guān)狀態(tài)，初始化所述頂點連接關(guān)系表中的頂點狀 態(tài)，清空堆棧；
[0012] S22、獲得與當(dāng)前破損閥門相連接的所有頂點數(shù)組，并將該數(shù)組的元素壓入堆棧；
[0013]S23、彈出當(dāng)前堆棧最頂部的元素并判斷其類型，如果該元素頂點類型為閥門點， 則將該元素對應(yīng)的閥門關(guān)閉；如果該元素頂點類型為節(jié)點或圓點，則利用所述頂點連接關(guān) 系表查找獲得與該元素相連接的所有頂點數(shù)組，并將該數(shù)組的元素壓入堆棧尾部；
[0014]S24、在所述頂點連接關(guān)系表中更改步驟S23中被關(guān)閉閥門對應(yīng)的頂點狀態(tài)；
[0015]S25、判斷當(dāng)前堆棧是否為空，如果為空，則流程結(jié)束，完成艦船蒸汽動力管系損傷 隔離；如果不為空，則返回步驟S23直到當(dāng)前堆棧為空。
[0016] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種艦船蒸汽動力管系剩余工作制獲取方法，所述方法包 括如下步驟：
[0017]S1、建立艦船蒸汽動力管系的功能邏輯模型，具體實現(xiàn)方式如下：
[0018]S11、艦船蒸汽管網(wǎng)功能有向圖的頂點建模：所述頂點包括圓點、節(jié)點和閥門點，所 述圓點對應(yīng)艦船蒸汽動力管系所有鍋爐、主汽輪機以及輔助設(shè)備，所述節(jié)點對應(yīng)管系物理 連接的交匯點，所述閥門點對應(yīng)閥門所在的位置；
[0019] S12、艦船蒸汽管網(wǎng)功能有向圖的邊建模：將單段蒸汽動力管系的上下游分別與圓 點、節(jié)點和閥門點中的任意兩個頂點相連，構(gòu)成所述功能有向圖的邊，邊的方向為從蒸汽上 游圓點到蒸汽下游圓點；
[0020] S13、艦船蒸汽管網(wǎng)功能有向圖的邏輯建模：根據(jù)上述頂點模型和邊模型，構(gòu)建艦 船蒸汽管網(wǎng)頂點連接關(guān)系表，所述頂點連接關(guān)系表中存儲與每個頂點相鄰接的頂點數(shù)組、 頂點狀態(tài)以及與每個頂點相鄰接的蒸汽供應(yīng)下游頂點數(shù)組；
[0021 ] S2、隔離破損閥門區(qū)域，具體實現(xiàn)方式如下：
[0022] S21、根據(jù)當(dāng)前破損閥門VD的開關(guān)狀態(tài)，初始化所述頂點連接關(guān)系表中的頂點狀 態(tài)，清空堆棧；
[0023]S22、獲得與當(dāng)前破損閥門相連接的所有頂點數(shù)組，并將該數(shù)組的元素壓入堆棧；
[0024]S23、彈出當(dāng)前堆棧最頂部的元素并判斷其類型，如果該元素頂點類型為閥門點， 則將該元素對應(yīng)的閥門關(guān)閉；如果該元素頂點類型為節(jié)點或圓點，則利用所述頂點連接關(guān) 系表查找獲得與該元素相連接的所有頂點數(shù)組，并將該數(shù)組的元素壓入堆棧尾部；
[0025]S24、在所述頂點連接關(guān)系表中更改步驟S23中被關(guān)閉閥門對應(yīng)的頂點狀態(tài)；
[0026] S25、判斷當(dāng)前堆棧是否為空，如果為空，則完成艦船蒸汽動力管系損傷隔離，執(zhí)行 步驟S3;如果不為空，則返回步驟S23直到當(dāng)前堆棧為空，執(zhí)行步驟S3;
[0027]S3、獲取艦船蒸汽動力管系剩余工作制，具體實現(xiàn)方式如下：
[0028]S31、對于任意第j個主汽輪機Y,及其輔助設(shè)備，搜索是否存在供汽路徑：如果存 在一個或者多個鍋爐t，可以對第j個主汽輪機1及其輔助設(shè)備輸送蒸汽，則說明供汽路徑 存在；如果沒有任何鍋爐能夠輸送蒸汽到第j個主汽輪機Y,及其輔助設(shè)備，則說明供汽路 徑不存在，認(rèn)為第j個主汽輪機體Yj及其輔助設(shè)備為損傷狀態(tài)；其中，i= 1，2, 為 鍋爐總數(shù)；j= 1，2,…，n，n為主汽輪機總數(shù)；
[0029] 其中，供汽路徑搜索通過如下方式實現(xiàn)：
[0030]S311、建立多叉樹Tree-search，將鍋爐Yjt為當(dāng)前多叉樹Tree-search的第一層 葉子；
[0031]S312、對于當(dāng)前多叉樹Tree-search的最底層葉子node;，以所述node;為父節(jié) 點，以與頂點nodei相鄰接的蒸汽供應(yīng)下游頂點數(shù)組中的元素為分支擴展形成新的多叉樹 Tree(node^ ；
[0032]S313、針對T