本文關鍵詞：半潛船裝載和航行的安全理論及其應用研究

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【摘要】：本文針對半潛船裝載和航行過程中安全管理及控制問題展開的全面、系統(tǒng)研究,屬于交通運輸規(guī)劃與管理學科的交通安全管理研究方向。本文是在總結該領域國內(nèi)外學者研究成果的基礎上,提出半潛船裝載和航行的相關安全理論,并對理論加以應用,為實踐提供指導。在系統(tǒng)歸納和分析船舶安全理論、半潛船運輸安全以及相關領域的研究成果后,發(fā)現(xiàn)存在以下問題：不同的穩(wěn)性規(guī)范中對半潛船在裝卸作業(yè)時的安全要求存在不一致的問題；現(xiàn)有的規(guī)范多用于約束半潛船的裝卸作業(yè),對航行安全方面規(guī)定較少,重視不足；缺少對影響半潛船裝卸和航行安全因素的作用機理及應用研究。為了更好地解決這些半潛船運輸安全管理與控制問題,本文主要進行了以下幾個方面的研究。1針對半潛船裝卸作業(yè)時存在規(guī)范不統(tǒng)一的問題,分別在遮蔽和開敞裝卸作業(yè)水域條件下找出新的衡量裝卸安全的因素,基于動平衡、靜平衡、參數(shù)橫搖等理論,推導適用于不同條件的半潛船初穩(wěn)性高度限值計算公式。通過實例計算與分析,驗證了初穩(wěn)性高度限值計算公式的可靠性和實用性。2針對穩(wěn)性規(guī)范中在半潛船航行安全方面規(guī)定較少的問題,對航行中的半潛船安全問題展開了研究。利用橫搖與垂蕩兩個自由度的船舶運動方程模擬半潛船的非線性橫搖運動,找出誘發(fā)半潛船參數(shù)橫搖的關鍵因素,研究各因素對半潛船航行安全的影響,得出半潛船為規(guī)避參數(shù)橫搖現(xiàn)象各因素的取值區(qū)間,豐富了半潛船航行中的穩(wěn)性安全規(guī)范。3針對缺少理論應用研究的問題,對于裝載安全理論應用,是通過找出影響半潛船裝卸安全的主要因素,利用推導出的初穩(wěn)性高度限值公式計算分析初穩(wěn)性高度限值變化與重太件的質(zhì)量、重心高度、受風面積、風壓中心位置高度、風速大小以及摩擦系數(shù)變化的關系；對于航行安全理論應用,主要是將航行安全理論應用到經(jīng)濟航速的求解過程中,利用航行安全理論中初穩(wěn)性高度與安全航速間的關系,確定安全航速區(qū)間,在此基礎上建立了帶有時間窗約束的重大件運輸貨物分配和航速聯(lián)合優(yōu)化模型,考慮相同航程滿載與空載燃油消耗不同,改進了遞歸平滑算法,并設計了基于插入法和改進遞歸平滑算法的全局搜索方法來求解模型。最后,對本文在半潛船裝載與運輸安全管理與控制方面的研究成果進行了總結并考慮到半潛船運輸?shù)陌踩碚擉w系還不完善,需要繼續(xù)深入探討,提出了幾個具有代表性的研究問題與方向。本文對半潛船在裝載和運輸過程中安全理論及其應用的深入分析與研究,豐富了半潛船運輸安全管理及控制理論。對半潛船穩(wěn)性規(guī)范的完善與統(tǒng)一起到推動作用。在實際作業(yè)中,也能為重大件貨物的裝卸運輸作業(yè)提供安全指導。
【關鍵詞】：半潛船 安全理論 初穩(wěn)性高度 參數(shù)橫搖
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U674.941
【目錄】：

• 創(chuàng)新點摘要5-6
• 摘要6-8
• abstract8-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景與目的13-15
• 1.2 問題特性與范圍15-16
• 1.3 研究方法16-17
• 1.4 研究思路與主要內(nèi)容17-21
• 第2章 文獻回顧21-41
• 2.1 船舶安全相關理論及規(guī)定21-33
• 2.1.1 半潛船運輸安全性研究21-27
• 2.1.2 船舶安全理論方面的研究27-33
• 2.2 路徑規(guī)劃與航速優(yōu)化方法33-36
• 2.3 其他相關問題的研究36-40
• 2.3.1 波浪理論36-38
• 2.3.2 燃油消耗38-40
• 2.4 本章小結40-41
• 第3章 遮蔽水域半潛船裝載安全理論41-55
• 3.1 半潛船裝載安全的一般要求41-43
• 3.2 半潛船裝載過程中初穩(wěn)性高度限值計算公式的確定43-49
• 3.2.1 靜水中初穩(wěn)性高度限值計算公式43-45
• 3.2.2 波浪中初穩(wěn)性高度限值計算公式45-49
• 3.3 算例分析與驗證49-53
• 3.3.1 載運鉆井平臺“平臺A”的算例計算49-52
• 3.3.2 載運鉆井平臺“平臺B”的算例計算52-53
• 3.4 本章小結53-55
• 第4章 開敞水域半潛船裝載安全理論55-66
• 4.1 基于垂蕩和橫搖的船舶運動模型55-59
• 4.1.1 船舶運動方程55-57
• 4.1.2 衰減函數(shù)57-58
• 4.1.3 垂蕩運動58
• 4.1.4 復原力臂58-59
• 4.2 船舶參數(shù)橫搖計算59-62
• 4.2.1 半潛船及貨物參數(shù)59-60
• 4.2.2 氣象及波浪條件60
• 4.2.3 半潛船運動計算60-62
• 4.3 初穩(wěn)性高度值理論計算式的確定62-63
• 4.4 案例計算及分析63-64
• 4.5 本章小結64-66
• 第5章 半潛船裝載安全理論應用66-79
• 5.1 裝載安全理論計算公式的選擇66-68
• 5.2 確定影響半潛船裝載安全因素68-70
• 5.2.1 重大件貨物質(zhì)量、重心高度以及橫向受風面形狀68-69
• 5.2.2 風速取值大小69
• 5.2.3 襯墊物與貨物間摩擦系數(shù)69-70
• 5.3 各因素的影響計算及作用機理分析70-77
• 5.3.1 重大件貨物對穩(wěn)性影響計算70-75
• 5.3.2 風速對穩(wěn)性影響計算75-76
• 5.3.3 摩擦系數(shù)對穩(wěn)性影響計算76-77
• 5.4 本章小結77-79
• 第6章 半潛船航行安全理論79-87
• 6.1 半潛船航行安全的問題分析79
• 6.2 半潛船在縱浪中運動模型79-80
• 6.3 縱浪中影響半潛船航行安全的因素80-82
• 6.3.1 波浪因素80-81
• 6.3.2 船舶因素81-82
• 6.4 各因素的影響計算及作用機理分析82-86
• 6.4.1 半潛船及貨物參數(shù)82
• 6.4.2 波長對航行安全影響82-83
• 6.4.3 波高對航行安全影響83-84
• 6.4.4 初穩(wěn)性高度對航行安全影響84-85
• 6.4.5 航速對航行安全影響85-86
• 6.5 本章小結86-87
• 第7章 半潛船航行安全理論應用87-103
• 7.1 半潛船航行過程中的安全航速87-88
• 7.2 半潛船貨物分配與航速聯(lián)合優(yōu)化模型88-91
• 7.2.1 問題分析88-89
• 7.2.2 基本假設89
• 7.2.3 模型構建89-91
• 7.3 模型求解91-96
• 7.3.1 貨物分配問題91-92
• 7.3.2 航速最優(yōu)問題92-95
• 7.3.3 全局搜索方法95-96
• 7.4 案例求解與分析96-101
• 7.4.1 半潛船及貨物參數(shù)96-98
• 7.4.2 案例計算分析98-101
• 7.5 本章小結101-103
• 第8章 結論與展望103-106
• 8.1 結論103-104
• 8.2 研究展望104-106
• 參考文獻106-114
• 攻讀學位期間公開發(fā)表論文114-115
• 致謝115-116
• 作者簡介116

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本文編號：752986