Excel VBA 在抛锚稳性计算中的应用

1、Excel VBA 在抛锚稳性计算中的应用摘要：抛锚稳性软件建立在Excel平台上，应用VBA编写的抛锚稳性计算的软件。其有输入界面、数据文件、计算函数和输出报告组成。输入界面可输入船舶的装载情况、最火的锚缆张力等信息;数据文件包含计算需要的数据表单，为计算提供数据支撑;计算函数是根据标准计算方法编写而成，其可实现数据查询、数据插值、格式控制、图表绘制等功能;输出报告展示计算的关键结果，可作为报告直接打印。该软件可实现一键点击生成报告功能，其操作简单，方便决捷，准确可靠，可极大地提高船舶操作人员汁算船舶抛锚稳性的效率。关键词：VBA，抛锚;船舶稳性关于船舶稳性计算的商业软件很多，如GHS和NA

2、PA等都能够提供非常可靠和高效的稳性计算。但这些软件操作复杂，专业性较强，适合具有专业背景的船舶设计人员使用。随着船舶自动化的开展，相继出现了各种船舶装载软件，通过人工或者传感器输入装载信息，软件可自动汁算船舶稳性、强度、吃水差等信息。然而，该装载软件通用性较强，灵活度不够，无法针对船舶的特殊稳性要求进行修改。因此，在面临新问题新需求时，寻求一种新的灵活的解决方案显得十分必要。2021年3月13日，挪威抛起锚船BourbonDolphin在起抛锚作业中发生侧翻后。国际海事组织lMO于2021年6月6日发布了MSC83iiNF.9，要求具有起抛锚能力的近海供应船和拖船必须满足起抛锚稳性要求。针对

3、拖轮这一稳性汁算需求，本人基于EXCELVBA编程，整合常规的稳性汁算方法和抛锚稳性衡准，编制了稳性抛锚软件。该软件可实现一键点击完成拖轮特定锚缆张力条件下抛锚稳性衡准计算和报告生成，为拖船进行快速准确地抛锚稳性评估提供了有效的手段。1平台介绍MicrosoftOffice中的Excel是一款普遍使用的表格工具，其具有数据计算和图表绘制等功能。VBA是VisualBasicforApplication的缩写，其是内嵌于office软件中的一个开发模块，这个模块提供程序自主开发，语言根底与VBVisualBasic相似。使用VBA进行编程可以自由的调用Excel中的数据、函数，控制Excel表格

4、的各项功能，该应用极大地提高了Excel使用的灵活性和高效性。Excel的很多功能和常规不能实现的功能，大多可通过VBA程序进行实现，因此ExcelVBA为实现图表自动编辑和计算提供了根底。另外，使用VBA软件时，不用特别安装程序，可直接在Excel表格中操作。2软件组成该抛锚稳性计算软件分为输入界面、数据表单、计算函数和输出报告四局部组成。2.1输入界面如图l所示，输入界面包含所有计算所需数据及软件初始化设置，输入数据可分为固有数据和变化数据。固有数据有：船长、型宽、型深、参考排水量、入水点横向坐标、入水点纵向坐标、舭龙骨总面积、方形系数、空船重量及其坐标位置纵向、横向、垂向坐标。可变数据有

5、：甲板货物投影面积、甲板货物面积中心距基线距离、船舶固定重量包括空船重、人员、甲板载货及相关重量、液舱的液货淡水、压载水、燃油等重量及位置纵向、横向、垂向坐标和抛锚缆张力。软件初始化设置包括模式设置、数据表单的生成、数据导入等功能，这些功能可扩展软件的可使用范围和初始化的便利性。例如：针对不同的船舶，原点的参考位置可能为船中，可能为船尾;另外在静水力表查表的基准变量可能为排水量，可能为吃水。这些设置在模式设置中均可进行，当前设置的状态也会在输入页面上显示。2.2数据表单数据表单为计算提供了数据查询支持，其包括静水力表、舱容表、稳性交叉曲线表和船体受风信息表。如表l所示，静水力表格可提供船舶在一

6、定吃水情况下的静水力曲线值，包括排水量、浮心纵向坐标LCB、浮心垂向坐标VCB、漂心纵向坐标LCF、每厘米吃水吨数TPC、稳心纵向坐标KML、稳心横向坐标KMT、纵倾一厘米力矩MTC。如表2所示，舱容表包含船舶所有液舱在不同的液位对应的相关信息，其中每个液舱的舱容表包括在不同的测深情况下的如下信息：液位测深、体积、液体纵向坐标、液体横向坐标、自由液面力矩。如图3交叉曲线反应形状力臂在不同排水量、不同横倾角下的形状力臂值。通过形状力臂值可通过公式计算静稳性力臂。船舶受风面积数据反应在不同吃水下，水上面积和对应的力臂的数值，见图2。2.3计算函数其中主函數负责主体计算流程控制，当点击输入页面的“计

7、算按钮后，主程序即被调用。主程序控制整个计算流程，通过调用辅助函数实现软件的所有功能。对于计算过程中的大型汁算模块、重复计算、格式化、错误排查、控制参数确定对等需求，编制了大量的辅助函数库。新功能的实现，均可通过主程序调用辅助函数进行实现。2.4输出报告经过计算，软件将结果输出到输出页面，并进行格式优化显示。输出的结果有总重量、位置信息重心纵向、横向和垂向坐标、自由液面力矩、静水力参数信息LCB、VCB、LCF、TPC、KML、KMT和MTC、浮态首吃水、尾吃水和纵倾值、静稳性图表、完整稳性衡准等传统稳性报告内容。针对抛锚稳性的衡准，添加了衡准结果显示。通过Excel输出生成PDF格式文件可直

8、接作为报告进行提交。图3所示为输出报告中的重要局部，包括静稳性图、完整稳性衡准和抛锚稳性衡准结果。如衡准结果满足要求，软件输出为绿色的“OK，否那么输出为红色的“NO。3.计算原理图4所示为抛锚稳性计算软件的计算流程。主计算程序启动以后，输入数据赋值到函数变量。测深数值通过舱容表查询液舱载货信息。液舱载货信息与船舶自重、甲板货物信息进行汇总得到总重量信息从而计算出总排水量。总排水量通过静水力参数表查询可得对应的吃水及静水力参数，可计算船舶浮态信息。进一步查询稳性交叉曲线可计算静稳性数值，绘制静稳性曲线，进行完整稳性衡准校核和抛锚稳性校核。其中，完整稳性衡准校核参考完整稳性手册，抛锚稳性衡准为M

9、SC83iINF.9中新增加的内容，即最大的锚缆张力下的横倾角必须小于如下三个角度：l.50%最大GZ值的对应横倾角度;2进水角;3.15°。横倾力矩的计算包括水平力矩和垂直力矩。如图5所示，水平力臂的计算为推进器中心到主甲板的垂直距离。如图6所示，垂直力臂的计算为尾滚筒中心的外缘值至拖缆在滚筒出舷点的水平距离。由于抛锚是个动态的过程，不可能也无必要精确确定锚缆的出舷点，从平安的角度考虑，垂直力臂取半船宽。因此，锚缆的纵横力矩的计算可以简化为如图7所示的模型进行计算。将锚缆张力在水平和垂直两个方向进行分解，与相应的力臂相乘计算出水平力矩和垂直力矩，进而获得综合力矩。抛锚稳性衡准，即给

10、定锚缆最大张力。在考虑锚缆垂直分量对吃水的影响，修正静稳性曲线和入水角的条件下，计算出从O度到90度每隔10。出舷角下的综合力矩，分别代入静稳性曲线求出50%最大GZ值，再按抛锚衡准规定进行衡准。4展望基于ExcelVBA的软件的最大好处之一是可以根据所需进行定制化设计更改，利用Excel自身强大的功能进行计算和报告的输出。假设数据量巨大，还可调用Access进行数据库操作以进一步提高计算速度。在稳性衡准计算的根底上，还可以进行多方向的拓展，例如海上运输绑扎设计、船舶調载优化等程序功能开发工作。限于基于的数据量和方法的限制，很多数据是基于固定假设条件下获取的数值，计算精度还有提高的空间。总之，基于ExcelVBA平台的计算软件开发有非常多的应用场景、尚有大量的研究开发工作可以尝试。参考文献【1】路远发.GeoKit：一个用VBA构建的地球化学工具软件包J地球化学.20219.【2】I