散货船优化算法
基于cfd的散货船船体型线自动优化
收稿日期：２０１８１２２２ 基金项目：自主创新本科生项目基金研究项目（２０１８Ｊ７Ｂ１０７） 作者简介：赵无忧 （１９９９—），女，本科，从事 船 型优 化研 究；郭啸 轩 （１９９８—），女，本科，从事船型优化研究；束永昊（１９９８—），男，本科， 从事船型优化研究；常海超（１９８５—），男，博士，讲师，从事船型优化 中的近似方法研究。
∫∫Ｖ∫（Ｐｘ＋Ｑｙ＋Ｒｚ）ｄｖ＝Ｓｗｅ∫ｔ＋∫Ｓｗｌ（Ｐｎ１ ＋Ｑｎ２ ＋
Ｒｎ３）ｄｓ 式中：Ｐ、Ｑ、Ｒ为变量。
ห้องสมุดไป่ตู้（７）
船体湿表面 Ｓｗｅｔ与水线 Ｓｗｌ面所围成的部分即为 船体排水体积 Ｖ。
静水力数据包括排水体积、浮心纵向位置、湿表
面积等，它们的求法如下。
求解排水体积：Ｐ＝０，Ｑ＝ｙ，Ｒ＝０
＝∫∫Ｖ∫（Ｐｘ＋Ｑｙ＋Ｒｚ）ｄｖ＝Ｓｗｅ∫ｔ＋∫Ｓｗｌ（ｙｎ２）ｄｓ＝
０ 引言
１ 平台优化框架及过程
船型优化在船舶研发设计中始终占据重要位 置，国内外很多学者对此展开研究。文献［１３］主要 研究了多目标遗传算法对优化结果的影响并建立了 优化平台，进行了海上三体补给运输概念船和双体 高速船的 优 化，获 得 了 较 好 的 优 化 结 果。 文 献 ［４］ 结合稳健设计方法和 ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ试验设计、遗传算 法进行了高速双体船初步设计阶段的不确定性优 化，并验证了此方法具有一定的工程实用价值。文 献［５７］利用径向基函数插值方法对船型优化进行 了深入研究，并自主研发了基于 ＣＦＤ的船型优化平 台，采用粒子群算法对 Ｓｅｒｉｅｓ６０船体曲面进行修改， 以产生球鼻艏形状，再对修改后的船型进行艏部和 艉部优化，获得了良好的减阻效果。研究表明，利用 径向基插值函数方法和粒子群算法集成的平台适合 工程需要。
货物运输路线优化算法设计及应用研究
货物运输路线优化算法设计及应用研究一、引言近年来，随着物流业的发展，货物运输成为人们日常生活中必不可少的一部分。
而随着全球化趋势的不断加剧，跨境运输也显得越来越重要。
如何优化运输路线，提高运输效率和安全性，成为值得研究的问题。
本文将介绍货物运输路线优化算法的设计及应用研究。
二、货物运输路线优化算法的概念货物运输路线优化算法是利用计算机技术和数学方法，以最小化运输成本和时间为目标，选择最优的运输路线。
该算法通常包括以下几个步骤：1.建立数学模型2.寻找最优解的算法3.求解最优解其中，数学模型是算法设计的核心，它决定了算法实现的可行性和有效性。
三、货物运输路线优化算法的设计方法货物运输路线优化算法的设计有很多方法，以下介绍其中两种较为常用的方法。
1.建立图论模型图论是数学中的一个分支学科，它研究的是在不同节点之间的路径、连通性和距离等问题。
在货物运输路线优化中，可以将起点和终点看作节点，道路和运输方式看作边，建立图论模型。
通过图论模型，可以方便地求解最优路径和运输方式。
2.蚁群算法蚁群算法是一种模拟自然界中蚂蚁寻找食物的机制，它可以用于寻找最优路径。
在货物运输路线优化中，可以将货物看作蚂蚁，将运输路径看作食物，利用蚁群算法搜索最优路径。
蚁群算法不但能够求解最优路径，还能够避免陷入局部最优解。
四、货物运输路线优化算法的应用研究货物运输路线优化算法的应用研究主要涉及以下几个方面：1.单一运输方式的路线优化单一运输方式的路线优化是指只考虑某一种运输方式的最优路线。
例如，将货物运往海外，可以选择海运、空运或陆运等方式。
每种运输方式的路线都有其特定的优劣势，需要通过算法来选择最优路线。
2.多运输方式的路线优化多运输方式的路线优化是指考虑多种运输方式的最优路线。
例如，货物从原产地运往目的地，需要经过多种运输方式，如陆运、海运、空运等。
不同的运输方式在不同的环节中具有不同的优劣势，需要通过算法来决定最优路线。
3.跨境运输路线优化跨境运输路线优化是指在国际贸易中，考虑各种条件下的最优路线。
散货船自由浮态计算简化方法
散货船自由浮态计算简化方法刘春雷;尹勇;孙霄峰;张秀凤;神和龙【摘要】According to the characteristics of bulk carrier, a simplified method of ship free floatation calculation for engineering application is studied.Based on matrix method, 7 waterline plane elements are reduced to 4, and the solution of Jacobi matrix is plete Gaussian pivoting elimination method is adopted to solve the linear equations.In order to ensure the accuracy of the calculation, the floating state balance equations are used as the iteration stop conditions.Bulk carrier "DOLCE VITA" and "RUI AN CHENG" are taken as examples, 200 000 random loading experiments are carried out on 20 ballast tanks to verify the convergence and robustness of the algorithm in heeling condition.200 000 random loading experiments are carried out on 5 cargo holds to verify the convergence and robustness of the algorithm in trim condition.Typical load conditions are calculated, and compared with the given value in the loading manual the trim error is less than 0.01 m.The calculation results show that in this algorithm the calculating amount is decreased because only displacement volume under any tilt waterline plane and center of buoyancy need to be computed, the calculation amount is small, the program is very simple, real-time, robust and has a certain engineering application value.%根据散货船特点探讨了一种面向工程应用的船舶自由浮态计算简化方法.在矩阵法的基础上,将7个水线面要素简化到4个,简化雅克比矩阵求解.采用全选主元高斯消去法求解线性方程组,以船舶浮态平衡方程组作为迭代终止条件,保证计算精度.以散货船"DOLCE VITA"及"RUI AN CHENG"为例进行了实例计算,对20个压载舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有横倾下的收敛性和稳定性;对5个货舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有纵倾下的收敛性和稳定性;对典型载况进行计算,和装载手册给定值相比,吃水差误差都在0.01 m以下.结果表明:该算法只需计算任意倾斜水线面下的排水体积和浮心坐标,计算量较小,程序实现简单,实时性、鲁棒性较好,具有一定的工程实用价值.【期刊名称】《大连理工大学学报》【年(卷),期】2017(057)001【总页数】6页(P55-60)【关键词】船舶工程;自由浮态;散货船;配载仪;吃水差【作者】刘春雷;尹勇;孙霄峰;张秀凤;神和龙【作者单位】大连海事大学航海动态仿真和控制交通行业重点实验室, 辽宁大连116026;大连海事大学航海动态仿真和控制交通行业重点实验室, 辽宁大连116026;大连海事大学航海动态仿真和控制交通行业重点实验室, 辽宁大连116026;大连海事大学航海动态仿真和控制交通行业重点实验室, 辽宁大连116026;大连海事大学航海动态仿真和控制交通行业重点实验室, 辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】U661.21船舶浮态计算是指计算船舯吃水Tm、横倾角θ及纵倾角φ，在船体坐标系下多采用艏吃水Tf、艉吃水Ta及横倾角θ表示．船舶浮态计算是保障船舶航行安全的重要前提，也是船舶稳性计算、船舶剪力和弯矩计算、自动配载及装卸货过程优化的基础．目前船舶浮态计算方法大体可分为4类：第1类是依靠船舶静水力资料计算的常规法[1-2]；第2类是采用牛顿迭代的矩阵法[3-6]；第3类计算方法可归结为优化法，主要有文献[7-8]提出的非线性规划法及文献[9-11]提出的遗传算法；第4类是有限元法，通过有限元分析计算船舶浮态[12-14]．但是这4类算法存在一些不足：第1类常规法以船舶静水力数据为基础，将纵倾和横倾分开计算，适用于小纵倾计算，纵倾和横倾较大时误差会增大；第2类矩阵法在每一次迭代计算时都要计算包含水线面面积、漂心、惯性矩、排水体积及浮心等多项要素的雅克比矩阵，需实时计算船舶倾斜水线面，计算量较大，程序处理困难；第3类优化法只需要计算排水体积和浮心，避免了雅克比矩阵的计算，减少了计算量，但是迭代次数较多，收敛速度有时比较缓慢，影响程序实时性，不太适用于工程应用；第4类算法采用有限元法，需建立船舶有限元模型，计算量大，实时性不好．针对以上不足，本文根据散货船方形系数较大的特点，探讨一种面向工程应用的浮态迭代算法，在求解雅克比矩阵时，用过船艉吃水处且平行于基平面的水线面代替倾斜水线面在基平面的投影面，将求解雅克比矩阵时的7个水线面要素简化到4个，简化雅克比矩阵求解，程序只需计算任意倾斜水线面下的排水体积及浮心坐标，以使编程实现简单，稳定可靠．本文采用固定在船上的Oxyz坐标系统：原点O为基平面、中站面和中线面的交点．x轴为基平面和中线面的交线，指向船艏为正．y轴是基平面和中站面的交线，指向右舷为正．z轴是中线面和中站面的交线，向上为正．船舶任意浮态平衡方程组为[5]式中：ρ为海水密度；V为排水体积；Δ为船舶总装载量；xb、yb、zb为船舶浮心纵向、横向及垂向坐标；xg、yg、zg为船舶重心纵向、横向及垂向坐标；θ为船舶横倾角；φ为船舶纵倾角．在求解时，一般通过牛顿迭代求解非线性方程组[5]，其雅克比矩阵为式中：S为船舶倾斜水线面在基平面的投影面积；xf、yf、zf为水线面漂心的纵向、横向及垂向坐标；Ixf、Iyf、Ixyf为水线面对过漂心平行于x、y轴的惯性矩和惯性积；zg．在求解雅克比矩阵时，其难点是7个水线面要素S、xf、yf、zf、Ixf、Iyf、Ixyf的求解，需要倾斜水线面和船体实时求交计算水线面的轮廓数据，文献[6]提出一种获得水线面轮廓的排序方法．本文根据散货船的特点提出一种简化方法，将7个水线面要素简化到4个，且不需要实时计算．如图1所示，散货船的方形系数较大，可用过船艉吃水Ta处的平行于基平面的水线面Aw1近似代替倾斜水线面在基平面的投影面Aw．根据水平水线面S1特点可得到如下性质：yf=0，Ixy=0，zf=Tm-dtan φ≈Tm，d为漂心纵向坐标距船舯的距离，另外根据平行移轴原理则可得到Ix、Iy、Ixy与Ixf、Iyf、Ixyf的对应转换关系(Ix、Iy、Ixy分别为水线面对x、y轴的惯性矩和惯性积)：则原雅克比矩阵可简化为由式(4)可知，求解方程组只需要计算4个水线面要素S、xf、Ix及Iyf．在编写程序时可离线计算出各个吃水下的水线面参数值，建立离线数据库，根据船艉吃水进行离线插值，提高程序计算效率．在建立离线水线面数据库时可由船舶设计部门提供的船舶静水力表获得，也可采用格林公式进行计算，计算公式如式(5)所示：其中My是水线面对y轴的静矩．采用全选主元高斯消去法求解三元一次线性方程组，以船舶任意浮态平衡条件作为迭代终止判断条件，当满足船舶平衡条件时输出浮态计算结果：式中：ε1、ε2、ε3为迭代精度控制，本文取ε1=5，ε2=0.001，ε3=0.001．首先采用常规法计算船舶浮态初始值，然后采用迭代法进行迭代，直到满足船舶浮态平衡条件，程序设计流程图如图2所示，其具体步骤如下：步骤1 计算船舶总装载量Δ及重心坐标(xg,yg,zg)．步骤2 常规法计算船舶Tm、tan θ、tan φ．步骤3 计算船舶倾斜水线面方程xtan φ+ytan θ-z+Tm=0，倾斜水线面和船舶外壳求交计算水线面下排水体积V和浮心坐标(xb,yb,zb)．步骤4 根据式(6)判断是否满足平衡条件，即判断总装载量和排水量是否相等、重心和浮心是否在同一条垂线上,如果不满足，则转步骤6．步骤5 浮态程序计算结束，输出当前浮态结果Tm、tan θ、tan φ．步骤6 根据Ta插值静水力表计算Ix、Iyf、xf、S．步骤7 计算雅克比矩阵．步骤8 全选主元高斯消去法解三元一次方程组得到δTm、δtan θ和δtan φ．步骤9 计算船舶Tm、tan θ、tan φ：转步骤3．本文以38 000 t散货船“DOLCE VITA”和“RUI AN CHENG”为例进行算法收敛性和准确性测试：(1)对其20个压载舱进行20万次随机装载实验测试算法在有横倾情况下的收敛性和稳定性；(2)对其5个货舱进行20万次随机装载实验测试算法在船舶有吃水差下的收敛性和稳定性；(3)对几种典型载况进行计算，和装载手册给定值相比较验证算法准确性．算例1 20个压载舱20万次随机装载实验在初始装载状况为空载的情况下进行了20万次随机装载实验，以每个压载舱的最大舱容为限制，在20个压载舱随机产生装货量进行浮态计算．计算结果如图3所示，船舶横倾角计算结果的分布范围从左倾12.160°到右倾12.856°，最大迭代次数为5次，最小迭代次数为1次，全部20万次装载方案的平均迭代次数为2.29次．1次迭代即可收敛的载况为10 737个，2、3、4、5次迭代收敛的载况分别为124 402、60 813、4 013及35个，迭代失败的次数为0．图4所示为各横倾角下的平均迭代次数，从图中可看出随着横倾角绝对值的减小，迭代次数逐渐减少：船舶横倾角位于-13°～-12°时平均迭代次数为5次；横倾角位于0°～1°时平均迭代次数为1.9次；横倾角位于11°～12°时平均迭代次数为5次．从实验结果可以看出算法在横倾角较小时一般需要1～2次迭代即可收敛，当横倾角较大时一般不超过5次迭代即可收敛，验证了算法在船舶存在横倾时的收敛性和稳定性．算例2 5个货舱20万次随机装载实验在初始装载状况为空载的情况下进行了20万次随机装载实验，以每个货舱的最大舱容为限制，在5个货舱随机产生装货量进行浮态计算．计算结果如图5所示，船舶吃水差计算结果从-13.040 m到13.508 m，最大迭代次数为6次，最小迭代次数为1次，全部20万次装载方案的平均迭代次数为1.74次．1次迭代即可收敛的载况为89 949个，2、3、4、5、6次迭代收敛的载况分别为80 759、22 143、5 430、1 567及152个，迭代失败的次数为0．图6所示为各吃水差下的平均迭代次数，从图中可看出随着吃水差绝对值的减小，迭代次数逐渐减小：船舶吃水差位于-14～-13 m时平均迭代次数为4次；吃水差位于0～1 m时平均迭代次数为1.27次；吃水差位于12～13 m时平均迭代次数为5次．从实验结果可以看出算法在吃水差较小时一般需要1～2次迭代即可收敛，当吃水差较大时一般不超过6次迭代即可收敛，验证了算法在船舶存在纵倾时的收敛性和稳定性．算例3 算法准确性验证为验证算法准确性，本文对“DOLCE VITA”4种典型载况进行了实例计算，如表1所示．表2为“RUI AN CHENG”8种典型载况的浮态计算结果．分析表1、2中数据可知：(1)吃水差误差都在0.010 m以下，最大误差为0.009 m,可见采用本文方法计算的船舶浮态计算结果和装载手册给定值误差较小，具有较高的计算精度．(2)船舶空船载况下，船舶吃水差较大，本文方法需要进行4次迭代，其他载况基本需要1次迭代即可获得较精确的结果．可见，本文算法以船舶浮态方程组作为迭代终止条件，只有满足船舶平衡条件时才输出计算结果，保证了计算精度，和装载手册给定值相比误差较小，验证了算法的可行性与准确性．基于文中所述浮态算法，大连海事大学航海研究所自主研发出一套基于STL模型散货船装载计算机程序，如图7所示，目前该软件正在申请CCS及DNV船级社的型式认可．(1)针对散货船的特点，在矩阵法的基础上探讨了一种面向工程应用的船舶浮态迭代算法．相比于常规法，本文算法适用于任意浮态；相比于矩阵法减少了水线面面积、漂心、惯性矩等要素的实时求解，减少了计算量；相比于优化法及有限元法减少了迭代次数．(2)算法以船舶浮态平衡方程组作为迭代终止条件，保证了计算精度．(3)算法简单，容易编程实现，依赖于离线静水力表，只需要计算出任意倾斜水线面下的排水体积和浮心，具有实时性、鲁棒性及准确性，工程实用价值较高．本文算法已经成功应用在自主研发的散货船装载计算机系统中，计算船型覆盖了38 000、64 000 及250 000 t级别的主流散货船型，未来将在此基础上研究船舶自动配载、货物装载过程中优化等方面内容．【相关文献】[1] 段兴锋,任鸿翔,东昉. 纵倾状态船舶浮态的研究与计算 [J]. 中国航海, 2015, 38(1):54-57. DUAN Xingfeng, REN Hongxiang, DONG Fang. Calculation of floating condition of a longitudinal inclined ship [J]. Navigation of China, 2015, 38(1):54-57. (in Chinese)[2] 刘春雷,尹勇,孙霄峰,等. 船舶浮态计算的一种修正方法[J]. 大连海事大学学报, 2014, 40(4):1-6. LIU Chunlei, YIN Yong, SUN Xiaofeng, et al. A modified method to ship floating calculation [J]. Journal of Dalian Maritime University, 2014, 40(4):1-6. (in Chinese)[3] CHEN Jing, LIN Yan, HUO Junzhou, et al. Optimization of ship′s subdivision arrangement for offshore sequential ballast water exchange using a non-dominated sorting genetic algorithm [J]. Ocean Engineering, 2010, 37(11/12):978-988.[4] CHEN Jing, LIN Yan, HUO Junzhou, et al. Optimal ballast water exchange sequence design using symmetrical multitank strategy [J]. Journal of Marine Science and Technology, 2010, 15(3):280-293.[5] 赵晓非,林焰. 关于解船舶浮态问题的矩阵方法[J]. 中国造船, 1985(3):55-64.ZHAO Xiaofei, LIN Yan. Matrix methods for solving ship floating state problem [J]. Shipbuilding of China, 1985(3):55-64. (in Chinese)[6] 林焰,李铁骊,纪卓尚. 破损船舶自由浮态计算[J]. 大连理工大学学报, 2001, 41(1):85-89.LIN Yan, LI Tieli, JI Zhuoshang. Ship damage floating calculation [J]. Journal of Dalian University of Technology, 2001, 41(1):85-89. (in Chinese)[7] 马坤,张明霞,纪卓尚. 基于非线性规划法的船舶浮态计算[J]. 大连理工大学学报, 2003,43(3):329-331.MA Kun, ZHANG Mingxia, JI Zhuoshang. Ship floating calculation based on nonlinear programming [J]. Journal of Dalian University of Technology, 2003, 43(3):329-331. (in Chinese)[8] 孙承猛,刘寅东. 船舶浮态计算的一种优化方法[J]. 大连海事大学学报, 2006, 32(2):39-41. SUN Chengmeng, LIU Yindong. Optimization method for ship′s floating condition calculation [J]. Journal of Dalian Maritime University, 2006, 32(2):39-41. (in Chinese)[9] 陆丛红,林焰,纪卓尚. 遗传算法在船舶自由浮态计算中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2005,39(5):701-705,710.LU Conghong, LIN Yan, JI Zhuoshang. Application of genetic algorithm in ship free floatation calculation [J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2005, 39(5):701-705, 710. (in Chinese)[10] LU Conghong, LIN Yan, JI Zhuoshang. Free trim calculation using genetic algorithm based on NURBS shipform [J]. International Shipbuilding Progress, 2007, 54(1):45-62. [11] LU Conghong, LIN Yan, JI Zhuoshang. An algorithm for plane-surface intersection and its application to shipbuilding [J]. Ship Technology Research, 2005, 52(3):103-106.[12] CALABRESE F, MANCARELLA L, ZIZZARI A A, et al. A multidisciplinary method for evaluating ship stability [J]. Journal of Shipping and Ocean Engineering, 2012, 2(6):321-326.[13] CALABRESE F, CATALDO M, DE PASCALIS A, et al. A method for evaluating the ship equilibrium point using 3D meshes developed for embedded device [C] // MTS/IEEE OCEANS 2015-Genova: Discovering Sustainable Ocean Energy for a New World. Piscataway:IEEE, 2015:7271763.[14] AZCUETA R. Computation of turbulent free-surface flows around ships and floating bodies [J]. Ship Technology Research, 2002, 49(2):46-69.。
货物运输路线优化算法研究
货物运输路线优化算法研究随着物流业的发展，货物运输已经成为了社会经济运转的重要一环。
货物运输的安全、快捷、高效是现代物流业发展的关键要素之一。
然而，如何优化货物运输路线，是制约物流效率和运输成本的关键问题之一。
针对这一问题，现在很多研究人员都在积极探索货物运输路线的优化算法。
一、贪心算法贪心算法是一种局部最优化策略。
它将问题分成多个子问题来解决，每个子问题的解决方案都能贡献一定收益，最终得到全局最优解。
在货物运输路线的优化中，贪心算法可以用来求解两个城市之间的最短路径，从而得到整个货物运输路线的最短路径。
但是，贪心算法不能保证得到全局最优解，因为它只考虑了当前问题的最优解而没有考虑到长远的收益。
二、分支限定法分支限定法是一种基于搜索的算法，它可以得到全局最优解。
分支限定法从问题的起始状态出发，不断搜索最可能得到最优解的路径。
对于货物运输路线的优化，分支限定法可以对整个路线进行全局搜索，找到最短路径。
但是，分支限定法的搜索过程非常复杂，因此它的计算成本很高，很难在实际运用中操作。
三、模拟退火算法模拟退火算法是一种基于概率的优化算法。
它通过模拟物理退火过程来得到问题的全局最优解。
模拟退火算法对于货物运输路线的优化可以通过计算每一条路径的长度并不断调整路线，直到找到最优路径。
模拟退火算法可以得到整个运输路线的全局最优解，但是它的计算成本也比较高。
四、遗传算法遗传算法是一种基于进化论的优化算法。
它在不断变异和进化的过程中找到最优解。
在货物运输路线的优化中，遗传算法可以通过模拟物种进化的过程不断生成新的路径方案，并不断筛选出更好的路径，最终得到最优路径。
与其他算法相比，遗传算法计算成本比较高，但是它能够得到非常优秀的结果。
总体来说，货物运输路线的优化算法有很多，每个算法都有自己的特点和适用范围。
在实践中，我们需要根据具体情况选择合适的算法，以达到最优化的效果。
某大型散货船分舱优化的实现方法
第48卷2019年12月船海工程SHIP&OCEAN ENGINEERIGVol.48Dec.2019DOI：10.3963/j.issn.1671-7953.2019.S2.014某大型散货船分舱优化的实现方法严先锐，刘刚，班业平（上海外高桥造船有限公司，上海200137）摘要:按照HCSR规范，静水弯矩的设计值对船体梁构件尺度选取有重要影响。
利用NAPA设计软件编程,对某好望角型散货船进行参数化分舱优化和自动评估，在保证船舶安全的前提下,降低静水弯矩极值,在开发设计阶段控制设计冗余，达到控制空船重量的目的，可增加船舶运营经济性,降低公司的生产成本,从而提高经济效益$关键词:散货船;分舱优化;静水弯矩；装载工况;NAPA中图分类号:U662文献标志码:A文章编号：1671-7953（2019）S2-0052-04散货船经常有满载装货和空船压载两种情况,而且装运的货物密度变化较大,装载工况较为复杂，包含压载、匀质装货、隔舱装货、多港口装货等多种装货工况。
在船型开发设计阶段的装载工况计算，不仅需要考虑HCSR规范对装载工况的规定要求，还要考虑合同文件中船东对装载货品种类的要求，从而使得设定的装载工况数量庞大。
传统上只能根据母型船的经验和设计者的判断,拟定初步设计分舱方案，然后依据一般设计流程展开装载计算，再通过设计人员对相关结果的分析,形成修改设计方案,再对修改后的方案进行计算分析。
经过“计算分析-修改-计算分析”的设计过程，得到一个令设计人员满意的设计方案。
该方法设计效率较低，常因为项目周期的紧张和设计人员的主观原因而无法得到较优的设计方案⑴o通过梳理开发设计流程，利用NAPA设计软件进行二次开发,将分舱建模、装载定义与计算、弯矩极值输出实现参数控制与自动输出有机结合，提升设计方案评估效率和客观性。
1装载工况的NAPA定义特征装载工况定义的实质就是船舶各类重量类型、数量以及位置的具体说明，其中“类型”可认为通常意义上的物理形态；“数量”通常以重量形收稿日期：2019-10-30修回日期：2019-11-30第一作者:严先锐（1980—）,男，硕士，高级工程师研究方向：船舶总体设计式表达，也可以定义为容积、力矩的形式;“位置”通常是对装载舱室说明或直接给出的重量重心坐标及分布范围。
散货船的结构设计特点及施工优化
散货船的结构设计特点及施工优化摘要：散货船是当今世界的三大主流船型之一，且呈现出超大型化的趋势。
散货船共同规范CSR于2006年4月1日作为IACS的统一规范生效，它系统、全面、详细的规定了散货船的结构设计标准。
根据设计经验，文章对散货船结构设计中几个应该注意的问题进行了阐述，同时指出了详细设计中结构设计部分对造船过程中施工工艺考虑不足的现象存在，而这一现象最终造成了船厂在建造过程中存在施工难度大、工艺复杂、焊接量大、变形难以控制、精度不高等问题。
最后文章提出了几种合理改变结构形式的优化方案，来简化船舶建造工艺，降低施工难度和成本，保证精度。
关键词：详细设计；结构特点；结构优化；精度控制全世界每年约有20多亿t的干散货投入到海运市场，占全世界海运量的1/3，散货船作为三大船型之一，其安全性、经济性、环保性是业界关注的焦点。
散货船的结构设计是其安全运营的重要保障，结构设计的是否合理，结构形式是否优化又影响其经济性。
目前国内现状是多数船厂不具备前期的方案设计、详细设计、送审设计的能力，一般都是委托有资质的专业设计院进行前期的详细设计。
而详细设计中的结构设计部分往往是从满足规范要求、满足强度要求来考虑，结构形式往往是参照母型船，对造船过程中的施工工艺考虑往往不够，这样就造成了船厂在建造过程中的施工难度大、工艺复杂、焊接量大、变形难以控制、精度不高。
具备生产设计能力的船厂就需要从船厂的施工角度出发，对于详细设计中工艺性不强的部分进行结构优化，既要满足强度要求，又能大大方便现场施工，降低施工难度，保证精度，同时也降低造船成本。
1 散货船结构设计特点目前投入世界航运市场的散货船多数为典型的单壳结构。
其货舱横剖面如图1所示。
1.1 货舱双层底结构双层底一般采用纵骨架式，设有纵桁、纵骨、横向肋板。
中桁材在货舱区应保持延伸，从船首至船尾应尽可能保持延伸，其结构连续性应在船舶的全厂范围内连续。
旁桁材在货舱区与的平行总体范围内应保持延续，在货舱区与的首端只尾端应尽可能保持延伸。
好望角CAPESIZE散货船优化设计报告
177，000 DWT 双壳散货船总结报告(General Performances study of 177,000 Bulk Carrier)大连福凯船舶设计有限公司2006-12-12摘要：本总结报告根据2006年颁布实施的共同结构规范CSR(Common Structure Rules)要求，对177,000DWT双壳散货船进行开发研究，历时一年多圆满完成各项开发研究工作。
经过母型船分析及设计要素后，优化确定了本船的主尺度。
主要工作包括空船重量、重心位置估算，舱容、航速等计算, 皆满足设计的要求。
并根据最新的共同规范CSR及最新的结构计算软件进行结构的计算和优化。
通过型线设计与优化，得到降低阻力, 提高性能的较佳型线。
该项主要工作是基于母型船线型为基础，然后通过船模试验进行线型优化研究。
根据规范对本船的稳性进行计算, 主要内容包括：静水力计算、舱容计算、干舷计算、完整稳性、谷物稳性及破舱稳性计算。
结构设计以CSR 要求进行计算，并满足永久检测通道的要求，减少检测通道的栏杆, 对本船结构进行修改。
对结构进行三舱段的有限元分析，此类分析在船舶领域属于使用新技术在船舶上面的应用，让船舶结构的应力分析更加准确。
同时在结构计算方面，使用最新的计算软件，且考虑了疲劳和腐蚀因素的影响。
关键词：双壳散货船；总体性能一，开发研究的目的和要求1，在国际共同结构规范CSR (Common Structure Rules) 的生效，所有船长大于150m以上散货船均需要满足此规范，尤其对船体结构要有较大变化，为适应市场需要，在国际市场上占据有利的竞争优势，本公司对174，000DWT好望角型双壳散货船(简称母型船)在深受船东青睐的基础上，开发研究出177，000DWT双壳散货船。
本船在总体性能、线型、船体结构布置和设计等方面皆保证最新规范要求，且满足进入法国敦刻尔克东港的条件。
当前，在国内外此类船型较少的情况下，在开拓国际市场既有一定的竞争力和先进水平。
货物运输路线优化算法研究与实现
货物运输路线优化算法研究与实现货物的运输是现代经济中不可或缺的一环，而货物运输路线的优化则是节约时间、降低成本和提高效率的重要途径。
在现代化物流管理中，如何利用科技手段提高货物运输路线的优化程度是一个必要的课题，走出一条高效、安全、节能、低碳的运输路线也是商家和消费者的重要诉求。
一、货物运输路线的优化算法现状目前市场上的货物运输路线优化算法可以分为以下几类：1.遗传算法遗传算法是一种通过模拟自然进化的方式进行搜索的算法。
基于遗传算法的货物运输路线优化模型包括三个方面：种群初始化、适应度函数的设定和选择、交叉和变异操作。
遗传算法优化模型以概率的方式进行描写，能够快速优化运输路线中的复杂纠缠问题。
2.模拟退火算法模拟退火算法可以通过引入随机扰动以及随机接受的机制，来探索更广、更丰富的解空间，从而达到更优的全局解。
模拟退火算法对形态特异性低、结构复杂的问题适用性强，并且易于模型运筹。
3.禁忌搜索算法禁忌搜索算法是一种恰当的重复搜索方法。
其中，禁忌搜索算法采用策略性长期记忆，利用克服本地最优解的措施来找到全局最优解。
禁忌搜索算法对于运输模型中多个目标函数协调问题解决效果非常好。
此外，禁忌搜索算法实现的思想容易理解，实现过程较为简单。
二、常见的货物运输路线优化算法实现方式（1）随机扰动法随机扰动法是在运输的模型中随机地改变某些变量值，从而得出更佳解的一种方法。
在算法优化过程中，随机扰动法代表着一种模型的变异方法，以一定的概率进行变异操作，初始时随机化建模，以避免数据陷入死局状态，增加机械运输储备。
（2）局部替代法局部替代法是通过缓解模型的局部最优解的方法来避免算法被困在当前地区无法突破的瓶颈上。
基于局部替代法的变异产生的替换方式也很有意思，可根据目标函数实现快速地模拟大规模替换。
（3）路径交叉法路径交叉法通过重新设计路径，利用互换两条路径部分元素，使得结果能够更加高效，从而实现货物运输路线的优化。
路径交叉法非常注重路径交叉次数和贡献率，通过调整交叉部分子路径，使得模拟搜索达到更有效的优化状态。
基于蚁群算法的长江干散货船中部结构优化设计
（ 8）
的建立根据 CCS《钢质内河船
（ 2009 ） A、 B 级航区有关双壳船的 舶建造规范 》 要求确定如下。 2． 4． 1 几何约束条件 1 ） 平板龙骨厚度 x1 应按船中部底板厚度 x2 增加 1 mm； x1 ≥x2 + 1 即 g（ X ） 1 = x1 － x2 － 1 ≥0 2 ） 舭列板厚度 x3 应按船中部船底板厚度 x2 增加 0． 5 mm； x3 ≥x2 + 0 ． 5 （ 3） 即 g（ X ） 2 = x3 － x2 － 0 ． 5 ≥0 2． 4． 2 舯横剖面剖面模数和惯性矩约束条件 舯剖面的剖面模数 W 为 W≥KW0
2 算得 10 172． 77 cm ·m；
— —计算剖面的波浪附加弯矩； 式中： M w — | M s + M w | 经计算得 143 826． 663 kN·m。 Wv ≥143 826． 663 ˑ 10 /157 = 9 160． 93 cm2 ·m 此约束包含在 g（ X ） 3 及 g（ X ） 4 中。 3 ） 各计算工况船体梁剖面中和轴处舷侧外 板及纵舱壁的剪切应力值， 静水计算工况应不大 2 2 于 80 N / mm ， 航行计算工况应不大于 91 N / mm 。 各计算工况船体梁剖面中和轴处舷侧外板及 纵舱壁的剪切应力 τ 应按下式计算。 τ i = 0 ． 1 K i β i | F ext | S / I / ∑ t （ 9） — —各计算工况的静水剪力极值、 式中： F ext — 航行计 算工况的静水剪力与波浪附加剪力 kN， 叠加的极值， 航行计算工况下和 所有计算工况下的 | F ext | 经计算分别 为 5 027． 699 及 7 123． 587 kN； I— — —剪力极值处船体梁剖面惯性矩， cm2 ·m2 ； S— — —计算剖面位于中和轴以上或以下部分等 cm2 ·m2 ； 值梁横剖面积对中和轴的静矩， — —计算剖 面 中 和 轴 处 舷 侧 外 板 和 纵 ∑t — cm； 舱壁厚度之和， Ki 、 — —舷侧 外 板、 βi — 纵舱壁剪应力修正系 数， 根据剖面型式 K0 、 β0 及 K1 、 β1 0 ． 84 、 1 ． 00 1 ． 20 、 1 ． 00 ； 分别为 及 即 g（ X ） 6 = 80 IX4 + 80 IX10 － 8 548 ． 30S≥0 g（ X ） = 80 IX4 + 80 IX10 － 5 983 ． 81S ≥0 ， 此约 束包含在 g（ X ） 6 中； g（ X ） = 91 IX4 + 91 IX10 － 6 033 ． 24S ≥0 ， 此约 束包含在 g（ X ） 6 中。 2． 4． 4 船体板屈曲强度约束条件 应不小于其所 甲板或船底板的临界应力 σ cr ， 承受的最大总纵弯曲应力。 纵骨架式甲板或船底板格的弹性屈曲应力 σ e 按下式计算。 σ e = 76 （ 100 t / b）
基于CFD技术的散货船线型优化研究
ｗｅ ｌ ｓｔ ｅｏ ｔ ｉｅ ｕ ｌ ｒ ｒ ｏ ａ ｅ ， ｎ ｏ ｅ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ｒ ｂ ａｎ ｄ ｌ ａ ｐ ｉ ｚ ｄ ｈ ｌ ｆ ｍ ａ ｅｃ ｍｐ ｒ ｄ ａ ｄ ｃ ｈ ｒｎ ｓ ｌ ａ ｅｏ ｔ ｉ ｅ ． ｈ ｍ ｏ ｒ ｓ
Ｋ ｅ ｒ ｓ ＣＦ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ； ｕ ｌ ｉ ｅ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ； ｔ ｄ ｆ ｒ ｃｉ ａ Ｄ ｙｗｏ ｄ ： Ｄ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｌ ｌ ｓｏ ｔ ｅ ｎ ｍｉ ａｉ ｎ ｓ ｙ ｏ ｐ ａ ｔ ｌ ｕ ｃ ＣＦ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｗ ｉ ｅｍ ａｕ ｔ ｆＣ Ｄ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｔ ａ ｌ ａ ｙ ｂ ｅ ｐ ｌ ｄ ｔ ｅｐ ｏ ｅ ｓｏ ｈ ｏ ｉ ｇ ｐ ｏ ｏ ｙ ｅｓ ｉ ｎ ｓｒ ｃ ： ｔ ｔ ｔ ｒ ｙ ｏ Ｆ ｔ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｈ ｓａｒ ｄ ｅ ｎ ａ ｐ ｉ ｔ ｒ ｃ ｓ ｆｃ ｏ ｓｎ ｒ ｔ ｔ ｐ ｈｐ ａ ｄ ｈｈ ｉ ｅ ｅ ｅ ｏｈ
×
船航速 １ ．ｋ ，对 应不 同长度 系数 的 自由水面 波 ５ ｎ） ０ 形如 图 ２ 所 示 。
／
、
／
／
／ ≥ ：
／
／
／
＼
高 度系 数 Ｃ
＼ ＼ ＼ ＼＼
＼
．
图 ３ 不 同高 度 系 数 对 应 的 兴 波 阻 力 系 数
／
／
长度 系数 Ｃ
比如 图 ７所 示 。 ．
基 础 上 ， 适 当减 小 高 度 系 数 来 改 善 兴 波 阻 力 性 可
能。
表 ２ 艏部 改型前 后各特 征参数
２４ 球 艏横剖 面 系数 的影 响 ． 保持 Ｃ， ， Ｃ 不变 ，改变 来研 究 球艏 横
降低总纵弯矩的散货船分舱优化设计技术研究报告
降低总纵弯矩的散货船分舱优化设计技术研究报告本文研究的是散货船分舱优化设计技术，旨在降低总纵弯矩，提高船舶的稳定性和安全性。
一、问题分析散货船在海洋航行中，每遇到一次波浪或风浪，都会受到振荡或摇晃，导致船体发生弯曲、拉伸等变形，产生总纵弯矩。
如果总纵弯矩超过设定值，将会导致船舶失稳，甚至翻沉，危及人员生命和财产安全。
因此，降低总纵弯矩是提高船舶稳定性和安全性的重要手段。
散货船的分舱优化设计是解决降低总纵弯矩的有效方法。
通过科学合理地设计、配置船舱，合理分布载重，可以降低船体受力和变形，减少总纵弯矩的产生。
二、分舱优化设计技术现代散货船的分舱设计已经很成熟，主要包括以下几个方面。
1. 分舱型式设计分舱型式设计是根据船舶的货物质量、类型、体积大小等因素，设计适合船舶使用的货舱。
现代散货船一般采用纵向分舱，即将船体分成若干个相等或相近的货舱。
为了增强船舶的稳定性，货舱的分布应尽量分散，重心要低，且舱内货物的堆放布局要合理。
在船舶载重时，必须按照船坞实际情况确定装货要求，保证货物分配均衡。
2. 舱板设计在分舱型式设计的基础上，还需要对舱板进行设计。
舱板的设计不仅要考虑其强度和承载能力，还要考虑其粘合性和防水性，以避免货物受潮和波浪侵入货舱。
3. 舱底设计舱底设计是为了满足散货船在海洋航行中所遇到的各种复杂海况。
它需要满足良好的强度、刚度、承载力和防波性能等要求。
为了保证船舶的安全性，船底上应设有适当数量和位置的防波碍和刮板，以增强防护能力，从而减少纵向弯曲和拉伸。
4. 均载原则均载原则是指：将货物等分布在船舶的分舱中，尽量使每个货舱的载重均衡。
在航行中，减小总纵弯矩的方法之一是使货物载荷分布均匀地施加到船的前、中、后三个部分，使得纵向重心位置比较靠后，这样可以减小船体受力的不平衡，从而降低总纵弯矩。
三、结论散货船分舱优化设计技术是有效降低总纵弯矩、提高船舶稳定性和安全性的重要手段。
在散货船的分舱设计中，需要考虑分舱型式、舱板、舱底和均载原则等因素。
散货船完整稳性计算综述
第16卷 第11期 中 国 水 运 Vol.16 No.11 2016年 11月 China Water Transport November 2016收稿日期：2016-08-09作者简介：王智洲（1993-），男，硕士生，大连海事大学航海学院，研究方向为船舶静力学。
基金项目：海洋公益性行业科研专项(201505017-4)；中央高校基本科研业务费(3132016310)。
散货船完整稳性计算综述王智洲，李军翼，张 伟，景乾峰，孙 峰（大连海事大学 航海学院，辽宁 大连 116026）摘 要：为更好地进行散货船配载仪完整稳性的研究工作，对静水中完整稳性相关方面的研究情况做综述和总结。
概述了配载仪中浮态和完整稳性的计算方法和完整稳性计算软件的开发现状。
结合第二代完整稳性的相关工作，分析讨论了分析讨论了散货船配载仪完整稳性计算的发展趋势。
关键词：散货船；完整稳性；配载仪中图分类号：U674 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）11-0015-03一、引言船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后，能自行恢复到原来平衡位置的能力，叫做船舶稳性[1]。
船舶稳性是船舶最主要的航行性能之一,是确保船舶安全航行的基本保障，对于船舶经济安全的运营有重要的意义。
国际海事组织(IMO)规定自1998年7月1日起，所有新建造的及现有的总长超过150m 的散货船和符合船级社规范所定义的甲板大开口船必须装备装载仪[2]。
配载仪中要求稳性必须满足《2008年国际完整稳性规则》。
《2008年国际完整稳性规则》的A 部分在要求在校核船舶稳性时需要考虑船舶纵倾对稳性的影响[3]。
目前国内开发的相关的船舶配载仪软件虽然实现完整稳性计算的方法不一样。
但是传统的船舶配载仪计算方法都是根据船厂提供的静水力曲线参数、舱容曲线参数等计算船舶的浮态和完整稳性。
计算大多基于装载手册数据，不考虑纵倾的影响，这导致计算的精度不足，并且不满足公约要求。
海运物流船舶装载优化方案
海运物流船舶装载优化方案海运物流船舶装载优化方案海运物流是一种非常重要的国际贸易方式，它利用船舶将货物从一个国家运往另一个国家。
然而，船舶的装载过程往往是一个复杂的问题，需要合理安排货物的摆放和分配，以便最大化船舶的装载量。
在本文中，我将提出一些海运物流船舶装载优化方案，以帮助物流企业和船运公司更好地管理和优化船舶的装载过程。
一、货物分类和尺寸测量在装载货物之前，需要对货物进行分类和尺寸测量，以便更好地安排它们的摆放和分配。
货物分类可以按照种类、重量、形状和灵活性等因素进行划分。
货物尺寸测量可以使用激光扫描仪或其他测量工具。
这些数据将有助于确定船舶的最大装载量和货物的最佳摆放方式。
二、舱口、舱间、船壳、船首和船尾的适当分配在船舶装载的过程中，需要将货物适当地分配到舱口、舱间、船壳、船首和船尾等位置。
舱口和舱间通常用于装载大型货物或货物数量较多的集装箱。
船壳和船首用于装载较重的货物，而船尾用于装载较轻的货物。
根据货物的种类和尺寸，对这些位置进行适当的分配，可以最大化船舶的装载量，并确保船舶装载的平衡性和稳定性。
三、货物的紧密堆放在船舶装载的过程中，货物需要紧密堆放，以尽可能地节省空间。
对于一些灵活的货物，可以将它们折叠或叠放起来，以便更好地利用船舶的空间。
对于较大的货物，可以采用固定的支架或绳索，以确保它们的安全性和稳定性。
同时，货物的堆放需要考虑到货物之间的间隙和间隔，以便在需要时方便操作和检查货物。
四、货物的装卸顺序和流程货物的装卸顺序和流程是一个关键的问题，直接影响到船舶的装载效率和货物的安全性。
在装载货物之前，需要制定一份详细的装卸计划，包括货物的数量、种类、尺寸、装卸位置和流程。
在装卸货物的过程中，需要严格按照计划进行，确保货物的顺序和流程合理和稳定。
同时，需要对装卸工人进行培训和管理，以确保他们具备必要的技能和经验，确保货物的安全性和稳定性。
五、船舶的空间利用和容积优化船舶的空间利用和容积优化是一个重要的问题，直接影响到船舶的装载效率和成本。
散货船方案设计
散货船方案设计1. 背景介绍散货船是一种专门用于运输散装货物的船舶，广泛应用于国际贸易和物流领域。
散货船的设计方案需要考虑多个因素，包括货物种类、货物容量、航行安全等方面。
本文将介绍一种散货船的方案设计。
2. 散货船的需求分析在进行散货船方案设计之前，首先需要对散货船的需求进行详细分析。
需求包括以下几个方面：2.1 货物种类不同种类的货物有不同的特点和要求，需要根据货物的种类确定货舱的设计和装卸设备的选择。
常见的散货包括煤炭、矿石、粮食、矿砂等，每种货物的装卸方式和容量都有所不同。
2.2 装卸效率散货船的装卸效率影响船舶运营成本和货物交付速度。
设计方案应考虑如何提高装卸效率，包括使用自动化装卸设备、优化货舱布局等。
2.3 船舶安全航行安全是散货船设计的重要因素。
设计方案应考虑船舶的稳定性、结构强度、防火防爆等方面，以保证航行安全。
2.4 航行能力散货船通常需要跨越大洋，设计方案应考虑船舶的航行能力，包括船速、燃油消耗、航行稳定性等。
3. 散货船方案设计基于上述需求分析，我们提出以下散货船方案设计：3.1 货舱设计根据不同的货物种类，设计散货船的货舱。
货舱可以根据需要进行划分，以便同时运输不同种类的货物。
货舱的设计应考虑货物的装卸方式，有利于装卸机械的进出和货物堆放。
3.2 装卸设备选择适当的装卸设备，提高装卸效率。
可以考虑使用自动化装卸设备，如起重机、传送带等，以减少人工操作并提高装卸速度。
装卸设备的选型需根据货物种类和装卸效率进行选择。
3.3 结构设计考虑散货船的结构设计，包括船体结构和舱盖结构。
船体结构应具有足够的强度和稳定性，以应对海上恶劣环境。
舱盖结构应具有良好的密封性和防火性能。
3.4 船舶动力系统设计设计散货船的动力系统，包括主机、推进器、燃油供应系统等。
动力系统设计应考虑船舶的航行速度和燃油消耗，以提高航行能力。
4. 散货船设计方案的评估设计方案完成后，需要进行评估和验证。
评估包括船舶的性能评估、结构强度评估、稳定性评估等。
散货船货舱轮次装载量的优化方法_田佰军
Fx = w ′1 x +w 2 x -ρbx ·[ d -d′+ Δd]
(3)
式中 :w′1 x = w 1 x -ρS x ;Δd = α(x -x f ).
根据材料力学直梁弯曲理论 , 在船体任一剖
面 x 处的剪力 F N x 和弯矩 M x 为
∫x
FNx = Fxdx 0
水深的限制 , 因此要求船舶吃水应满足
d min ≤ d ≤ dmax
即 dmin
Lbp (w ′1 x +w 2 x )d x
∫ ≤ 0
Lbp ρbx d x
∫0
≤ d max
(9)
综上所述 , 在货物装载总量一定时 , 求有约
束条件的船舶静水剪力极小值可归纳为 :
求变量 m i (i = 1 , 2 , 3 , …, n), 使目 标函数
2 0 大 连 海 事 大 学 学 报 第 30 卷
可变重量 ;f x 为单位长度浮力 .固体散货船实际 营运中的装载状态多在压载和满载之间 , 因此其 邦容曲线 , 即船舶浸水横剖面面积曲线的变化近 似直线关系 , 对这一段曲线可采用直壁假设 .对船 舶在不同装载状态下的浸水横剖面面积可作如下 处理 :以横剖面上 z = d′处作为分割线 , 将单位 长度的浮力分为两部分 , 如图 2 所示 , 在吃水 d′
i
≤p
mim1 = p ×S
式中 :S 为 固 体 散 货 在 货 舱 内 所 占 的 底 面 积
(m2 ).
②装载积载因数不大于 0 .56 m3 t 的高密度
固体散货时 , 必须注意货物重量的纵向分配 , 以免
产生过大的应力 .根据“BC 规则” 的规定 , 每一货
57000dwt散货船余量布置设计优化
基础科技船舶物资与市场 90 引言船体构件余量是指为了补偿结构在各工序中所产生的误差而留的尺寸裕度。
船体建造余量可分为总段余量、分段余量、部件余量、零件余量和其他余量等[1]。
由于57000DWT 散货船在建造搭载过程中，各个环节都存在余量，导致部分分段及总段需要大量切割合拢口，不仅增加施工量而且全船的切修率也增大。
而当主船体成型后，船舶报验主尺度时，船长基本都偏长65 mm 以上，这无疑对船厂造成了成本损失。
尤其是搭载舱口围时，会由于船长偏长，导致舱口围大肘板与甲板下的加强大量错位，开刀换板及切修工作更是大量增加。
基于以上问题，现对57000DWT 散货船余量布置进行设计优化。
1 优化前57000DWT 散货船分段切修工作大制造成本高优化前57000DWT 散货船分段划分主船体为108个分段，见表1。
优化前57000DWT 散货船余量布置图设计时，分段建模总组缝及搭载缝坡口间隙为0，每个分段有一条缝加上4~6 mm 焊接补偿量，每个板架根据纵横骨架加放一定比例的焊接收缩量。
分段制作阶段，板架间的焊接补偿量都被收缩完毕，合拢口处焊接补偿量依然保留。
分段总组时，每个总段在焊接结束后都有24 mm 左右的余量，需要进行切割再搭载。
而单个分段搭载前，进行模拟搭载，都要进行修割后才能挂钩进行搭载。
耗费大量人力物力，给造船造成巨大的成本压力。
57000DWT 散货船余量布置设计优化熊元元（舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山 316131）摘 要 ：本文介绍57000DWT 散货船余量布置设计优化的过程及好处，降低造船成本的同时提高了总组搭载速度及缩短船台周期。
造船是一个系统性工程，在追求壳舾涂一体化造船的同时，精度造船极为重要。
其补偿量设计、余量设计与船舶的建造周期、建造成本息息相关，通过对前期数据的积累对比，把设计余量布置优化应用到新的船型中，执行新的精度标准。
通过科学的管理办法和先进的工艺技术手段，对船体零件、部件、小组、中组、大组、分段、总组、搭载和全船舾装件进行尺寸精度控制，减少总组以及搭载修正量、切割量，并为提高舾装率、降低涂装破坏率创造有利条件，达到提高船舶建造质量、降低船舶建造成本、缩短船舶建造周期的目的。
双壳散货船结构强度评估及结构重量优化
目前 绝 大多数 散 货 船 为单 壳 结 构 ． 据舱 容 的减少 却 不 容 忽视 ．
散 货船 事故统 计显 示 ， 在舱 口盖 、 管系 、 甲板 、 舷侧 外 板、 船底 结 构等诸 多损 伤 中 ， 单壳 散货 船 的舷侧外 板 事 故率 是最 高 的． 分析 其 中的原 因主要 有 ３ ： 船 点 从 体 构造 上看 ， 散货 船 的舷侧 结构 是薄 弱环节 ， 在满 载
运 用 剪 力 流 法 分 别 对 单 、 壳 ２种 结 构 形 式 计 算 船 舶 中 剖 面 结 构 各 节 点 处 的 剪 应 力 ． 果 表 明 ， 壳 结 构 可 以 大 幅 双 结 双 度 降 低 舷 侧结 构 、 边 舱 和 底 边 舱 处 的 剪 应 力 ， 且 通 过 运 用 优 化 技 术 ， 壳 结 构 重 量 可 减 至 与 常 规 的 十 分 接 近 单 顶 并 双
维普资讯
第 ２ 卷 第 ４期 ７
２０ ０ ６年 ８月
Ｖｏ ＿ ７ № ． Ｉ２ ４
Ａｕｇ ０ ．２ ０６
双 壳 散 货 船 结 构 强 度 评 估 及 结 构 重 量 优 化
黄衍顺 ， 马 焱 ， 丽君 张
（ 津 大 学 建 筑工 程 学 院 ， 津 ３０ ７ ） 天 天 ０ ０ ２ 摘 要 ： 了对 双 壳 散 货 船 进 行 结 构 强 度 评 估 ， 章 以一 艘 散 货 船 为例 ， 用 进 化 算 法 对 中 剖 面 进 行 了 优 化 设 计 ， 为 文 采 并
ＨＵＡ Ｇ ｎｓ ｕ Ｙａ －ｈ ｎ，ＭＡ ｎ，ＺＨＡＮＧ —ｕ Ｙａ Ｌｉ ｎ ｊ
（ ｏ ｌ ｅｏ ｖｌＥｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｃ ｌｇ ｆ ｅ Ｃｉｉ ｇｎ ｅ ｉ ，Ｔｉｎｉ ｉｅｓｔ ｎ ａ ｊｎ Ｕｎｖ ｒｉ ｙ，Ｔｉｎｉ ０ ０ ２ ｈ ｎ ） ａ ｊ ３ ０ ７ ，Ｃ ｉａ ｎ
20500DWT散货船下水方案优化研究
2021年3月第3期总第171期海峡科学Straits ScienceMarch2021No.3,Total171st 20500DWT散货船下水方案优化研究郑均文(福州智洋船舶工程有限公司,福建㊀福州㊀350011)[摘要]船舶下水是船舶建造过程中的重要环节,不同类型的船舶,下水时考虑的安全措施和侧重点不一样㊂斜船台重力式(油脂)下水过程中,当船体浮于水面后,滑板向船舷两侧外翻,浮于水面的滑板受水流作用力的影响,易与船体外板发生刮擦㊁碰撞,造成船体损伤㊂为了最大化利用资源,船厂一般会在船台上建造接近甚至略高于船台额定吨位的船舶,船宽与船台壁的宽度就会非常接近,如果船舶在下水过程中,在未出坞口的情况下就已先浮,滑板外翻后会挤在坞内,在有限的空间内更易造成对船体的损伤㊂该文以福建某船厂2万吨斜船台建造的20500DWT散货船下水为例,研究分析最安全的下水方案,同时还兼顾了更方便的滑板回收㊂[关键词]斜船台㊀船舶下水㊀滑板回收㊀下水方案[中图分类号]U671.5[文献标识码]A[文章编号]1673-8683(2021)03-0050-03㊀㊀斜船台船舶下水是利用船台有一定的斜度(如表1)[1],船舶依靠自身重力(平行于滑道的向下牵引力)自行滑下水(如图1,侧视图),这种纵向重力式下水[2]是目前船企比较普遍使用的一种下水方式㊂斜船台造船所需的机械设备极少,土建结构简单,建设投资少,维护保养方便,适用各种类型㊁各种下水质量的船舶㊂不同类型船舶的结构㊁吃水状态等不同,下水时所考虑的侧重点也不同,例如海工船大部分为艏重艉轻型,下水过程中一般艉部先浮,艏部后浮,滑板也是跟着艉部先外翻,艏部后外翻;散货船㊁油轮㊁集装箱船等是艏轻艉重型,下水过程中,可能出现艉部未浮㊁艏部先浮的情况,此时滑板也是艏部先外翻,艉部滑板后外翻㊂由于该船厂斜船台为两万吨级,在建造饱和吨位船舶时,船的型宽与船台壁距离很近,无太多的余量㊂以20500DWT散货船为例,型宽为22.6m,斜船台宽28.5m,又因滑道不是建在船台中心位置,会偏向一侧0.5m,所以船舷侧外板与最近的船台壁距离不足2.5m㊂该船在下水过程中很可能出现船艏部还未滑出坞门口就已先浮(具体的下水状态可根据船舶的建造情况及当天的潮水高度估算),此时艏部的滑板也已外翻,再加上水流对船艉部产生的横漂力的影响,使船舶向一侧船台壁漂移[3],易造成滑板(滑板宽度为1.4m,钢质箱体结构,底部与滑道接触部位用螺栓将松木固定在上面,且整体为可浮工装)[2]与船舷侧刮擦㊁挤压,导致船外板受损,严重者可能导致重大安全事故㊂为避免这类事故发生,需要总结船舶下水经验,针对该船型制订相应的下水方案,并不断优化,选择最佳的下水方案㊂表1㊀常用滑道坡度与船长关系船长/m<6060~120120~200滑道坡度范围1/14~1/171/16~1/191/18~1/22图1㊀船体侧视图㊃05㊃2021年第3期海峡科学HAI XIA KE XUE1㊀ 散排 下水方案散排 法下水是将下水用的滑板连在一起(滑板串联的数量根据港拖的拖带能力而定),头尾两端分别用高分子聚乙烯绳(俗称防爆缆)固定在甲板缆桩上,船入水全浮后,滑板自然向舷侧外翻㊂待船在江中稳定后,港拖靠近下水船舶,分别将固定滑板的缆绳从船上解开,系到港拖上,再由港拖将滑板拖回坞内㊂等潮水退至最低时将坞门关起,船台吊车辅助回收滑板㊂缆绳的绑扎方案如图2所示㊂图2㊀散排方案(船底部视图)㊀㊀此种方案在船台施工时工程量小,操作工序较简单,人工投入少,船下水后滑板回收也较方便快捷,当天就能回收全部滑板㊂滑板的快速拖离也能为下水船舶靠泊码头争取时间(由于受地理环境影响,船舶下水都在退潮时,如潮水退太低,不利于船只的码头靠泊)㊂但是下水过程中如果整船在未全部滑出坞口时就已全浮或船艏先浮,此时已浮部位下面的滑板就会外翻,再加上水流对船艉部的横漂力作用,很容易造成船舷侧与船台壁刮蹭,导致船体受损㊂2㊀ 整排 下水方案整排 法是将滑板串联在一起,每一串的滑板头尾再用防爆缆分别固定在船的左右舷两侧的缆桩上(滑板的左侧固定在左舷,右侧固定在右舷),阻止滑板在船浮起时外翻㊂待船在江中稳定后,分别依次解开固定滑板的防爆缆,再由港拖将滑板拖回坞内,等待回收㊂缆绳的绑扎方案如图3所示㊂图3㊀整排方案(船底部视图)㊃15㊃HAI XIA KE XUE 海峡科学2021年第3期㊀㊀此种方案的优点是由于滑板不会外翻,所以不管船在哪个位置全浮,都能够保证船舶的下水安全㊂此方案在船台绑扎固定滑板的防爆缆工艺较复杂,如滑板数量多(左㊁右舷滑板各分两串)且多条缆绳共用一个缆桩的话还要注意绑扎顺序㊂船台施工周期较 散排 法长㊂下水后滑板回收较难,因为固定滑板的防爆缆有一半是跨过船底部,滑板拖出时跨船底部分的防爆缆很可能会卡在船底墩位上或与其他防爆缆在水流的作用下相互缠绕,导致滑板不易被拖出㊂如果滑板无法及时拖出,还会影响下水船只靠泊码头和下条船的上船台周期㊂3㊀ 散排 + 整排 下水方案船艉部的部分滑板用 散排 法,艏部剩余的滑板用 整排 法㊂船下水后 散排 部分的滑板可以马上拖出,这种方法可以避免像单一的 整排 法那样,下水后所有滑板积在一起,缆绳又多,易相互缠绕等缺点㊂同时, 散排部分滑板及时拖出也能为 整排 部分滑板的拖带腾出空间和时间㊂缆绳的绑扎方案如图4所示㊂图4㊀ 散排 + 整排 方案(船底部视图)4㊀20500DWT 散货船下水方案的确定根据散货船型的特点及20500DWT 散货船的具体情况分析,采用 散排 + 整排 相结合的方案㊂由于20500DWT 散货船是左右各22片滑板(滑板规格有4m㊁6m㊁8m 长),受港拖的拖带能力限制(一次只能拖10~12片滑板),左右舷滑板各分成2串,每串11片(左㊁右舷滑板各在11~12号处断开),艉部两串滑板用 散排 ,艏部两串滑板用 整排 (如图4)㊂①船艉部由于吃水较深,所以船艉部要滑出坞口后才会艉浮,此时艉部滑板外翻就不会有碰到船台壁的风险㊂船一稳定在江中,由两条港拖同时将艉部滑板先拖回㊂②由于船艏部吃水浅,导致船艏还未滑出坞口就已艏浮,滑板外翻,所以艏部两串滑板用 整排 法,保证下水过程滑板不会与船台壁刮蹭㊂因为只有两串滑板用 整排 法,所以需要跨船底固定的防爆缆较少,缆绳不易被卡住㊂又因艉部滑板已拖出,为艏部滑板腾出了较大的操作空间,所以 整排 部分滑板拖出也较容易㊂5㊀结论20500DWT 散货船及其系列船采用 散排 + 整排 的下水方案,均顺利下水,且滑板回收过程也方便快捷,证明该方案可行㊂该方案的成功应用也可为类似的受水域条件限制的中小型斜船台建造饱和型吨位船时(油轮㊁集装箱船㊁客滚船等)提供一些参考,具体可根据船舶的下水状态及潮水因素等,适当调整滑板 散排 及 整排 数量的比例㊂参考文献:[1]江南造船厂.船舶纵向滑行下水工艺:CB /Z51-1981.[2]黄浩.船体工艺手册(修订本)[M ].北京:国防工业出版社,1989.[3]施功时.关于船舶纵向下水时艉部横漂的分析[J ].造船技术,1986(6):19-24.㊃25㊃。
散货船优化算法
散货船装载过程优化的研究Study on Optimization of Bulk Carrier’s LoadingProcess本文从散货船的安全问题出发，结合散装船舶装卸货过程中的实际情况，提出了通过优化装载方案来控制船舶装货时强度变化的观点，以使整个装货过程中产生的剪力、弯矩对船舶强度的影响尽量最小。
初步建立了散货船装载优化模型，提出了求解该模型的基本思想，并将遗传算法运用于该优化模型的求解。
研究了遗传算法在散货船装载过程优化上的具体实施方法。
采用面向对象的程序设计方法，在Windows平台的Visual C++环境下开发了基于遗传算法的散货船装载过程优化软件。
本文所开发的基于遗传算法的散货船装载过程优化软件，可以作为装载仪中的一个子系统，对各种装货过程进行优选，最后得到一个近似最优的装货方案。
经过优化的装货方案可以大大减小装货过程中所产生的船舶剪力和弯矩最大值。
该软件可以运用于实际生产，通过控制船舶装货环节的船体强度，提高散货船的安全性，延长船舶的使用寿命。
ABSTRACTThis paper particularly analyzes the characteristic of bulk carrier. Present the attitude that controls the vessel’s strength in loading by optimizing the loading scheme. This optimization intends to make the vessel’s Shear Force (SF) and Bending Moment (BM) in loading process to the lowest extent. An optimization modal for loading of bulk carrier is basically established in this paper. Author creatively uses the Genetic Algorithms to get the solution of this optimization modal.The software named “Optimization of Bulk Carrier’s Loading Procession”, which can be inserted to “Stowage System of Bulk Carrier” as a subsystem. This softwarechose the best one approximately from every loading scheme. The optimized scheme can reduce the maximum of SF and BM in loading at most extend. Using the software to optimize the loading process in practice will improve the security of the bulk carrier, and prolong the life span of the bulk carrier.Key Words: Bulk Carrier, Vessel’s Strength, Optimization of Loading Process, Genetic Algorithms.1.4 散货船装卸操作中的强度控制问题从散货船的安全现状可以看出，目前都存在一个共同的问题，即船舶强度问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
散货船装载过程优化的研究Study on Optimization of Bulk Carrier’s LoadingProcess本文从散货船的安全问题出发，结合散装船舶装卸货过程中的实际情况，提出了通过优化装载方案来控制船舶装货时强度变化的观点，以使整个装货过程中产生的剪力、弯矩对船舶强度的影响尽量最小。
初步建立了散货船装载优化模型，提出了求解该模型的基本思想，并将遗传算法运用于该优化模型的求解。
研究了遗传算法在散货船装载过程优化上的具体实施方法。
采用面向对象的程序设计方法，在Windows平台的Visual C++环境下开发了基于遗传算法的散货船装载过程优化软件。
本文所开发的基于遗传算法的散货船装载过程优化软件，可以作为装载仪中的一个子系统，对各种装货过程进行优选，最后得到一个近似最优的装货方案。
经过优化的装货方案可以大大减小装货过程中所产生的船舶剪力和弯矩最大值。
该软件可以运用于实际生产，通过控制船舶装货环节的船体强度，提高散货船的安全性，延长船舶的使用寿命。
ABSTRACTThis paper particularly analyzes the characteristic of bulk carrier. Present the attitude that controls the vessel’s strength in loading by optimizing the loading scheme. This optimization intends to make the vessel’s Shear Force (SF) and Bending Moment (BM) in loading process to the lowest extent. An optimization modal for loading of bulk carrier is basically established in this paper. Author creatively uses the Genetic Algorithms to get the solution of this optimization modal.The software named “Optimization of Bulk Carrier’s Loading Procession”, which can be inserted to “Stowage System of Bulk Carrier” as a subsystem. This softwarechose the best one approximately from every loading scheme. The optimized scheme can reduce the maximum of SF and BM in loading at most extend. Using the software to optimize the loading process in practice will improve the security of the bulk carrier, and prolong the life span of the bulk carrier.Key Words: Bulk Carrier, Vessel’s Strength, Optimization of Loading Process, Genetic Algorithms.1.4 散货船装卸操作中的强度控制问题从散货船的安全现状可以看出，目前都存在一个共同的问题，即船舶强度问题。
如何才能把营运中的风险降至最低，如何才能提高散货船营运的安全系数，保证人、船、货的安全，延长船舶的使用寿命，这有赖于通过适当的装卸，使装卸过程中产生的剪力、弯矩对船体的潜在损伤降至最低。
这就提出了散货船在装卸过程中的强度控制问题。
[7]散货船在装卸过程中的强度控制的核心，就是要制定较优化的装卸货方案，使整个装卸过程中产生的剪力、弯矩对船舶强度的影响尽量最小。
现有散货船根据SOLAS公约第Ⅶ/11条的规定，均安装了规定的装载仪。
船舶驾驶员通过输入某一状态下的装载货物情况和油水分布情况，就可以得到该状态下的各站号及特殊要求位置的剪力和弯矩值，再将这些数据与规范标准相比较。
通常船舶驾驶员是事先制订一个装卸货方案，再用装载仪去校核，以确定装卸过程中船舶强度是否满足规范要求，如不满足则对原计划进行修改，直到满足规范要求为止。
该装卸方案虽然满足规范要求，但是却未达到优化的程度。
如果能够获得优化方案并以此指导装卸作业，那么货物操作过程中散货船船体的损伤将会大大降低，从而大大减少船体的疲劳，提高散货船的使用寿命，保证船舶安全。
一般来说，由于散货船的装货速度远高于卸货速度，所以装货时对船舶强度的控制就显得比卸货时更加重要。
本文就是从散货船的装载角度出发，在船舶装载仪的基础上引入人工智能的思想，运用遗传算法对船舶的装货过程进行优化，并可在散货船的装载仪中增设一个子系统，对各种装货过程进行优选，最后得到一个近似最优的装货方案，以解决散货船装卸过程中的强度控制问题。
散货船装载过程优化模型的建立在散货船装载过程优化中需要考虑的主要因素仅是船舶纵向强度和船舶的吃水、吃水差限制。
本章首先介绍了静水中船舶纵向强度和浮态的计算方法，再进一步建立了散货船装载过程的优化模型，并初步提出了该模型的求解思路。
装载过程优化模型的建立在散货船的实际装载过程，可以定义为单舱装载方式和多舱装载方式。
单舱装载方式就是装货过程中只有一部装货设备，一次只能对一个货舱进行装货操作；多舱装载方式就是指用两部或两部以上的装货设备对不同的货舱同时进行装货操作的装载方式。
与多舱装载方式相比，采用单舱装载方式时，装货过程中对船舶强度和浮态的控制是比较困难的。
因此对单舱装载方式的优化是非常必要的。
本文仅对单舱装载方式进行了研究，对单舱装载过程建立了优化模型。
2.3.1 建立优化模型的目的。
装载过程优化就是要在已知每个货舱计划装货量的基础上，确定一个优化的装货方案，使得按照这个方案进行装货的整个过程中，船舶产生的剪力、弯矩对船舶强度的影响尽量最小，并且在整个过程中船舶的浮态也能满足规定的要求。
所以，建立装载过程优化模型的目的就是：在尽量减少装货次数的前提下，确定一个能使整个装货过程中船舶的剪力、弯矩尽量小并且使船舶吃水、吃水差始终保持在规定要求以内的装货优化方案。
2.3.2 目标函数的建立2.3.2.1 确立基本变量每个货舱最终要装载的货物重量是已知的，用i V 表示。
船舶总共需要装货的货舱数，用C 表示。
则该航次船舶总装货量为∑=C i i V1。
将每一次装货设备从一个货舱口移动至另一货舱口称之为一次换装作业，而装货设备对全船所有货舱依次完成了一次装货的过程定义为一轮装货作业。
完成整个装货需要的换装次数用J 表示，完成整个装货需要的轮次数用R 表示。
对于有5个货舱和7个货舱的散货船，一般经过两轮装货均可满足优化的要求，即可取R=2。
而对于9个货舱以上的大型散货船，往往需要3轮或以上的装货作业才能满足优化的要求，即R ≥3。
我们假定。
可以看出任意一种装货方案都是由每轮装舱的次序S （Sequence ）和每轮各舱的装货数量Q （Quantity ）构成。
确定了每轮的装舱次序和每轮的各舱装货量，就确定了一种装货的方案E ，即),(Q S f E = （2-3-1）在装货中为了保证船舶的纵向强度，一般情况下压载水排放位置与装载货舱的位置趋于一致，因此，压载水方案B 是由装货方案所决定的，现定义为)(E t B = （2-3-2）2.3.2.2 目标函数的建立在装货过程中，每个校核站面的剪力、弯矩都是在不断变化的，它们变化是个连续的过程，因而可取每一次换装作业时各个校核站面的剪力ij SF 和弯矩ij BM 其中，i 为校核站面的位置， j 为换装作业的次数。
设各个校核站面的剪力许用值为i ASF ，弯矩许用值为i ABM ，则可设定装货过程中优化模型的目标函数为： )(max )(iij ij ASF SF E g = （2-3-3） )(max )(i ij ij ABM BM E h = （2-3-4）对装货方案E 的优化，理论上就是要求得一个解*E ，使得)(*E g 和 )(*E h 为最小值。
2.3.3 约束条件的设立考虑到港口航道或码头泊位水深的限制和压载水排放要求，散货在装载过程中必须限定船舶吃水和吃水差。
设每次换装作业时船舶的首吃水为Fj d (E)，尾吃水为j A d (E)，吃水差为j t (E)，则装卸过程中约束条件为：⎪⎩⎪⎨⎧<<<<<<21m a x m i n m a x m i n )()()(T E t T d E d d d E d d j Aj Fj （2-3-5）式中，1T ，2T 分别为装货过程中最大尾倾吃水差和最大首倾吃水差，其中1T 为负值，2T 为正值。
2.3.4 装载过程的优化模型建立最优化模型，有三个基本要素，即决策变量、目标函数和约束条件 ，于是可建立如下装货过程优化模型：min ⎩⎨⎧⎭⎬⎫)()(E h E g s.t. ⎪⎩⎪⎨⎧<<<<<<21max min max min )()()(T E t T d E d d d E d d j Aj Fj （2-3-6）在多目标决策问题中，根据实际情况确定一个目标为主要目标，而把其余目标作为次要目标，并且根据决策者的经验，选取一定的界限值。
这样就将原多目标决策问题转化为在一个新的约束条件下，求主要目标的单目标规划问题[20]。
现将每次换装作业时船舶各个站点的实际剪力占许用剪力的百分比限定在δ以内作为约束条件，就可以把2-3-6式变为下式：min }{)(E hs.t.⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧<<<<<<<δiij j j j ASF SF T E t T d E da d d E df d 21max min max min )()()( （2-4-1）其中，δ可根据船龄及装载条件限定在50%～70%范围内。
2.4 装载过程优化模型求解的基本思路将2-3-1式代入2-3-3和2-3-4式，我们可以将目标函数变为：)(max ),(i ij ij ASF SF Q S g = )(max ),(i ij ij ABM BM Q S h =（2-4-2）求解最优解*E ，也就是求解最优装舱顺序*S 和每轮各舱最优装货量*Q 。