基于维修性的船舶管路布局优化研究

摘要

由于目前船舶管路布局设计主要是在限定的三维空间中，管线从指定起点开始寻找出一条不与其他布置物体发生干涉现象，且满足各种约束条件的到指定终点的无碰路径。其目标主要是追求管径最短，弯头数最少即经济性因素，而忽视了维修性的考虑，导致船舶管系在发生故障后维修困难耗时，后期维护保养费用过高，严重的会导致船帕停航检修，对船舶安全经济的运行造成重大的影响。所以，在管路设计阶段就应该考虑维修性的因素，把它作为设计中的一个目标。本文将可维修性设计技术应用到船舶管路布局设计当中，从维修可达性方面出发进行管路布局优化，建立船舶管路布局数学模型，并应用遗传算法进行求解，最后用计算机技术进行仿真实验，取得了较好的效果。论文主要包括以下几个方面的内容：
　　 (1)介绍船舶管路设计的具体内容和流程并且分析目前管路布局中存在的问题，利用可维修性技术对其进行优化。
　　 (2)建立船舶管路布局数学模型包括单管路布局数学模型和多管路布局数学模型，在满足经济性的前提下，尽量提高管路的维修性。
　　 (3)应用遗传算法对数学模型进行求解。设计算法内容包括：染色体的编码方式、种群初始化、遗传操作(交叉、变异、选择)、算法终止条件等等。
　　 (4)利用Visual C++结合OpenGL来实现船舶管路布局仿真系统，以此来验证管路布局的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外相关技术研究现状

1.2.1管路布局优化设计国内外研究概况

1.2.2可维修性设计的国内外现状

1.3研究目的、研究内容和论文结构

1.3.1研究目的和意义

1.3.2研究内容

1.3.3论文结构

第2章船舶管系设计流程研究

2.1船舶管系设计流程简介

2.1.1船舶管系初步设计

2.1.2船舶管系详细设计

2.1.3船舶管系生产设计

2.2可维修性设计技术

2.2.1维修与维修性的基本概念

2.2.2产品的可维修性设计及其设计流程

2.2.3可维修性设计的技术方法

2.3本章小结

第3章船舶管路布局数学模型

3.1维修可达性

3.2单管路数学模型

3.3多管路数学模型

3.4本章小结

第4章 遗传算法在船舶管路布局中的应用

4.1机器人路径规划方法

4.1.1传统路径规划方法

4.1.2智能路径规划方法

4.2遗传算法简介

4.2.1遗传算法的产生及思想

4.2.2遗传算法的特点

4.2.3遗传算法的应用

4.2.4遗传算法主要步骤

4.3单管路布局中遗传算法的设计

4.3.1编码

4.3.2种群初始化

4.3.3适应度函数

4.3.4遗传算子

4.3.5进化终止条件

4.3.6算法流程

4.4多管路布局中遗传算法的设计

4.4.1多管路适应度函数

4.4.2多管路算法步骤

4.5本章小结

第5章基于OpenGL的船舶管路布局仿真系统实现

5.1 OpenGL图形编程基础

5.1.1 OpenGL简介

5.1.2 OpenGL的工作原理分析

5.1.3 OpenGL的主要功能

5.1.4 OpenGL渲染管线与图形绘制方式

5.2 VC++编程平台以及MFC库

5.2.1 VC++平台简介

5.2.2 MFC编程技术

5.3仿真系统实现

5.3.1系统功能实现

5.3.2系统调试及结果显示

5.4本章小结

第6章结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文