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舰船海上液货补给方案优化方法研究
| 论文题名： | 舰船海上液货补给方案优化方法研究 |
| 关键词： | 舰船液货补给;航行安全;指挥自动化;计算仿真 |
| 摘要： | 随着海军使命由“近海防御”向兼顾“远海防卫”的转变，对远航作战编队群的后勤补给能力提出了更高要求。传统的补给方案依靠决策者的经验制定，存在着不确定性与安全风险，如何根据补给任务的需求指标和补给舰自身的装载状态快速制定补给方案，实现补给作业的决策和指挥自动化是保证和提高后勤补给能力的重要手段。本文针对海上液货补给方案优化方法和决策技术开展了深入研究。主要工作及内容如下： 针对海上液货补给作业特点，结合补给作业流程，系统研究和分析了影响补给作业安全的船舶因素和环境因素。根据舰上动态载荷对补给舰稳性及强度的影响的计算结果，确定了补给舰稳性及强度的衡准条件；基于高架索液货补给系统准静态数学模型，分析了在不同间距下高架索与补给舰之间的张力传递关系；利用经典势流理论方法建立了补给舰运动方程，分析了不同航速时船间水动力干扰的差异。 根据液货补给作业任务需求，开展了液货补给方案优化方法研究。基于多目标优化理论，利用罚函数法进行约束条件的处理，建立了液货输出方案优化数学模型，采用粒子群优化算法（PSO）进行模型的求解计算，得到最优液货输出方案；以补给舰稳性为优化目标，以总调水量最少为原则，建立了补给舰调载方案数学模型，采用第二代非支配排序遗传算法（NSGA-II）进行求解，得到最优调载方案。实例计算结果验证了优化方法的准确性和有效性。 针对补给舰液货舱布置特点，根据液货输出及稳性调整原则，开展了液货补给方案快速计算方法研究。以对称舱作为搜索单元，基于深度优先方法，利用自适应变步长遍历算法进行计算，得到满足补给任务需求的液货补给方案，实现了液货补给方案的快速生成。 为满足补给舰实际补给作业要求，开展了给定目标值的液货补给方案决策方法研究。基于多目标决策理论，建立了液货补给方案决策指标集及决策模型，通过加入给定的目标值决策指标，形成新的决策指标集，采用理想解排序法（TOPSIS）对模型进行求解，实现了液货补给方案在给定目标值下的综合决策。 面向海上液货补给工程实际需要，基于液货补给方案计算数学模型及决策模型，开发了舰船海上液货补给方案优化计算仿真平台。提出了以显示层、数据层及功能层为主体的结构体系，搭建了由数据输入/输出、方案优化计算、性能计算、方案决策及显示功能等多模块组成的系统技术结构，进行了舰船海上液货补给辅助系统的功能设计，完成了原型系统的设计与开发。 |
| 作者： | 邓薇 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 韩端锋 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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