船舶电站选型设计方案评估的研究

摘要

本课题来源于我校正在研究的国家课题—船舶数字化智能设计。其目标是集成当前主流商用的软件系统，率先实现船舶设计业务流、数据流、信息流的数字化软件过程，体现高度集成的特点，提供连接科研、设计、制造、运行的公共数字化软件系统平台。本课题是其中轮机设计中的研究分支，所要解决的是依靠现有的软件系统，自动完成对船舶电站选型设计方案的综合评估工作，从而实现对船舶电站方案选型的智能化过程，改变以往船舶电站方案仅仅依靠人工经验选型的方法。 船舶电站方案选型所要考虑的因素很多，包括电站系统的可靠性、经济性、以及适用性等等。本文首先根据船舶电站以及可靠性的基本理论，建立电站系统的可靠性及置信下限的计算公式。以一艘3100标箱的集装箱船实例构造了可靠性计算模型，对该集装箱船备选电站方案的模型的可靠度以及置信下限进行了计算，计算结果基本符合实际情况。本文对于船舶经济性的分析主要从燃油经济性、滑油经济性、初始投资、备件及维护费用四个方面考虑。在经济性分析中重点对柴油发电机组和轴带发电机组的经济性做了单机的比较，结果表明：轴带发电机可以节能与提高经济性的看法，现在需要重新评价。为了综合评估一个船舶电站的方案设计，本文建立了一套较完整的，以功率、重量、尺寸、燃油、滑油、备件及维护费用、可靠性、匹配度、振动噪声以及自动化程度等十一项指标计算为基础，以模糊数学及灰色理论为算法，运用MATLAB为工具的船舶电站选型设计方案综合评判计算机辅助论证系统。最后本文通过实例计算论证以进一步充实及完善该系统，为该系统的推广奠定基础。 在船舶电站方案评估系统的开发工具选择上，本文运用MATLAB 7.1语言实现设计方案的智能评估工作。MATLAB 很好地解决了用其他开发言处理矩阵计算麻烦的问题。利用MATLAB集成度高的特点，将所有各功能进行模块化处理，使程序的可维护性好、易于修改，并且易于扩展。同时GUI模块化使评判系统有良好的界面和人机交互功能。 本课题在船舶电站方案智能选型设计方面做了有价值的研究，将模糊数学及灰色理论应用于船舶电站方案设计的综合评价有一定的独创性，所做的船舶电站选型设计方案智能评判软件对于船舶数字化智能设计有一定的帮助。