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原文传递散货船智能配载

论文题名：	散货船智能配载
关键词：	散货船;智能配载;装货优化;差分进化算法;智能配载仪;船舶安全
摘要：	本文研究目标是基于散货船外壳及所有舱室的数字化3D模型，研究散货船配载核心算法、智能配载算法及装货过程优化问题，并将其应用于新一代散货船智能化配载仪的开发中。基于此目标，主要开展了以下工作: 　　基于船舶设计部门提供的船舶外壳及所有舱室精确的数字化3D模型建立船舶3D剖面模型数据库，在此3D数据库基础上完成了配载相关核心算法研究。首先基于Sutherland-Hodgeman多边形剪裁算法、多边形等距偏移算法及Douglas-Peucker多边形简化算法建立船舶3D剖面模型数据库，然后在此数据库基础上计算船舶浮态、总纵向强度及破舱进水分析。在计算船舶浮态时，提出一种“简化矩阵法”，该方法程序实现简单，稳定性好;在计算总纵强度时，基于船舶外壳3D剖面模型计算浮力分布曲线，基于舱室的“重量分布表”计算船舶重量分布曲线，可提高计算精度;在进行破舱分析时，基于外壳及所有舱室的3D剖面模型，采用“增加重量法”计算破损浮态，采用“损失浮力法”计算破损强度。　　基于标准差分进化算法实现散货船智能配载。综合考虑船舶安全性及经济性，并将船舶浮态控制作为约束条件，建立了散货船多目标约束优化数学模型。该模型通用性较好，通过不同的参数设定可满足不同的实际需求，如最优纵倾下的最佳配载、任意吃水下压载水调平及载况优化等。在模型求解时，采用双层优化法进行求解，将多目标约束优化转换为双层单目标优化问题。散货船智能配载充分利用了计算机的计算能力，弥补了传统人工配载的不足，其给出的配载方案可有效改善船舶纵向受力情况。　　基于标准差分进化算法及离散差分进化算法实现了散货船装货过程优化。散货船装货过程优化本质是确定最佳分轮次装货方案。本文以“单头作业，两轮装载”装货方式为例，采用标准差分进化算法及离散差分进化算法相结合的混合差分进化算法，对轮次装货量及轮次装货顺序分别进行实数编码和整数编码，建立了散货船装货优化数学模型，并采用双层优化法进行求解，程序会自动给出最佳装货方案。该方法可有效提高装货效率，保障装货安全。　　最后，基于文中所提出算法开发了一套散货船智能化配载仪系统，该系统对保证船舶安全、提高装货效率、实现船舶节能增效具有重要意义。本文是以散货船为例，其关键技术同样适用于其他类型船舶，为油船、集装箱船、多用途船等类型船舶的配载仪研发奠定了基础。
作者：	刘春雷
专业：	交通信息工程及控制
导师：	尹勇
授予学位：	博士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文