散货船配载仪中自动配载及吃水差调整研究

摘要

散货船因其航线固定、货源充足、运输能力强、装卸效率高等因素在海上货物运输中占有重要地位。IMO规定船长大于150米的散货船必须装备配载仪，且随着计算机及信息技术的应用，散货船配载仪逐渐向智能化方向发展。从保证作业安全、提高配载效率方面考虑，利用配载仪确定散货船装货前的配载方案并在装货末期给出吃水差调整建议是十分必要的。本文在此背景下，将散货船的自动配载和吃水差调整归结为优化问题，利用基于自适应惩罚函数的差分进化算法进行了自动配载和吃水差调整的研究。
　　在自动配载方面，首先根据船舶自由浮态平衡方程组，建立了自动配载的单目标约束优化模型，并利用基于自适应惩罚函数的差分进化算法解算该模型，得到满足浮态要求的配载方案集;然后对这些配载方案进行船舶稳性和强度的校核，筛选出符合规范要求的可行配载方案;最后使用快速非支排序配算法根据船舶的剪力和弯矩对可行配载方案进行排序寻优，选出排序后首层的非支配配载方案集合，即为自动配载方案。在模型解算过程中，根据离线舱容表获取货物的重心位置，提高了计算精度。以38000吨级散货船“DOLCE VITA”为例进行了实例计算，结果表明本方法能够找到使船舶剪力和弯矩达到较优状态的配载方案。
　　在吃水差调整方面，提出一种基于差分进化算法的吃水差调整方法，相比于传统的“纵倾力矩法”，可提高计算精度。以38000吨级散货船“DOLCE VITA”为例进行了实例计算，结果表明:本文方法不仅适用于少量装卸时的吃水差调整，还适用于大量装卸时的吃水差调整，尤其在大量装卸时可有效减小误差。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 船舶配载研究现状

1．2．2 差分进化算法的研究现状

1．3 理论价值和研究意义

1．4 本文的主要研究内容

1．5 本文的工作安排

第2章 差分进化算法

2．1 标准差分进化算法

2．1．1 初始化操作

2．1．2 个体评价操作

2．1．3 差分变异操作

2．1．4 交叉操作

2．1．5 选择操作

2．1．6 终止操作

2．2 差分进化算法的控制参数

2．3 差分进化算法的改进

2．3．1 控制参数调整策略的改进

2．3．2 操作算子策略的改进

2．4 自适应惩罚函数法

2．4．1 距离计算

2．4．2 自适应惩罚项计算

2．4．3 修正目标函数值计算

2．5 基于自适应惩罚函数的差分进化方法

2．6 本章小结

第3章 散货船自动配载

3．1 自动配载总体方案

3．2 基于优化的自动配载模型

3．2．1 设计变量

3．2．2 目标函数及约束条件

3．3 基于差分进化算法的模型解算

3．3．1 编码及初始化过程

3．3．2 评价过程

3．3．3 变异过程

3．3．4 交叉过程

3．3．5 选择过程

3．3．6 终止条件

3．4 配载方案的校核及寻优

3．4．1 校核

3．4．2 寻优

3．5 算例及分析

3．6 本章小结

第4章 散货船吃水差调整

4．1 传统吃水差调整方法

4．1．1 待装货量的计算

4．1．2 纵倾力矩法

4．2 吃水差调整总体方案

4．3 基于差分进化算法的吃水差调整模型

4．3．1 设计变量

4．3．2 目标函数

4．3．3 约束条件

4．3．4 终止条件

4．4 算例及分析

4．4．1 算例一

4．4．2 算例二

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介