【摘要】：由于水上運(yùn)輸方式具有價(jià)格低、運(yùn)量大等特點(diǎn),因此即使是在當(dāng)前航運(yùn)業(yè)比較低迷的時(shí)期,水上運(yùn)輸方式在國際貿(mào)易總運(yùn)量中仍然占有三分之二左右的份額。而集裝箱水上運(yùn)輸方式在水上運(yùn)輸方式中,也扮演著越來越重要的角色,而且中國已成為世界上港口集裝箱吞吐量第一的國家,在集裝箱吞吐量世界排名前五的港口中就有三個(gè)。因此,如何使這些集裝箱船舶能夠更合理的配載集裝箱對(duì)中國經(jīng)濟(jì),乃至世界經(jīng)濟(jì)都有十分重要的意義。集裝箱船舶配載問題十分復(fù)雜,可歸納成一個(gè)多目標(biāo)的組合優(yōu)化問題,很多研究都是在大量假設(shè)的情況下進(jìn)行的,所以對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行普遍應(yīng)用還有一段距離。而在我國近海的很多集裝箱港口,集裝箱的配載方案還是由相關(guān)配載人員憑人工經(jīng)驗(yàn)來完成。本文首先考慮了集裝箱船舶各個(gè)液艙中的裝載量及自由液面對(duì)集裝箱船舶配載的影響,采用SerialPort串口通過RS485接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出一套符合Modbus RTU通訊協(xié)議的船舶液艙液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方案,對(duì)集裝箱船舶中的各個(gè)液艙進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),得到的液位數(shù)據(jù)能夠?yàn)榧b箱船舶的配載提供重要參考。然后對(duì)集裝箱及集裝箱船舶做了總體的介紹,為后面能更好的研究集裝箱船舶配載問題打下良好基礎(chǔ)。對(duì)人工配載過程進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)比了各種配載圖的區(qū)別及意義,得到了集裝箱船舶配載過程中需要遵循的一些原則,為后續(xù)計(jì)算機(jī)求解集裝箱船舶配載問題提供依據(jù)。在查閱大量集裝箱船舶配載問題的資料文獻(xiàn)后,本文決定從應(yīng)用計(jì)算機(jī)的角度出發(fā),使用遺傳算法對(duì)集裝箱船舶配載問題進(jìn)行求解。對(duì)遺傳算法的一些基本概念進(jìn)行了闡述,針對(duì)遺傳算法在集裝箱船舶配載問題中的應(yīng)用,說明了遺傳算法的基本操作、收斂性及基本特性。在已有研究基礎(chǔ)上,提出了不同類型集裝箱同時(shí)參與算法、自適應(yīng)遺傳算子、精英選擇、多種群并行的改進(jìn)方法。最后通過VB.net語言,在Windows操作系統(tǒng)中,完成集裝箱船舶配載軟件的編寫,實(shí)現(xiàn)集裝箱船舶配載問題的求解,并根據(jù)船上實(shí)際情況,完成了一部分軟件使用過程中可能會(huì)用到的輔助功能。本文以大連集發(fā)公司的一條1100箱集裝箱船某航次的配載問題作為工程背景,在建立的數(shù)學(xué)模型中運(yùn)用優(yōu)化遺傳算法進(jìn)行求解,并獲得了滿意解。通過對(duì)改進(jìn)遺傳算法在集裝箱船舶配載問題上進(jìn)行的應(yīng)用,表明改進(jìn)遺傳算法是解決集裝箱船舶配載問題的一個(gè)強(qiáng)有力手段,本文進(jìn)行的研究對(duì)解決集裝箱船舶的配載問題具有一定理論參考價(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

故稱自由液面。當(dāng)船舶發(fā)生橫傾后由圖2-1 可知，液艙中的液體會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，其自由表面由 LS 變?yōu)?L′S′，重心由 G 變?yōu)?G′。根據(jù)合力矩定理和平行力移動(dòng)原理，船舶的總重心也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化[23]。即船舶在使穩(wěn)性力矩減小的橫傾力矩作用下，升高了船舶重心，降低了船舶穩(wěn)性。因此只要存在自由液面，便一定會(huì)減小船舶穩(wěn)性。液艙中的液體過多或者過少時(shí)，，傾角對(duì)自由液面面積的影響變大，所以船舶傾角對(duì)液艙中自由液面面積慣性矩的影響也變大。在裝有連通閥的不同液艙之間傾角對(duì)自由液面慣性矩的影響也比較復(fù)雜，以下幾條結(jié)論可供船員在航海生產(chǎn)中應(yīng)用：

產(chǎn)生流動(dòng)而露出一個(gè)艙底角，自由液面慣性矩情況下，液艙自由液面面積會(huì)跟著傾斜角的變大會(huì)跟著減小。自由液面面積在其法線與液艙對(duì)積慣性矩也為最小情況。當(dāng)傾角繼續(xù)加大時(shí)，自加大。積慣性矩最大值發(fā)生在較小傾角時(shí)，即在較小圖 2-2 中，當(dāng) h > H2，且α > θ > β時(shí)，其中H液面中點(diǎn)到艙頂角的直線與液面的夾角， β 為的直線與液面夾角的內(nèi)錯(cuò)角，船舶液艙中自由( 21 23 3 tan 2 1 tan 6 tanp dBd ρ v B dθ θ θ = × × 的密度，3g cm ；dv 為液艙內(nèi)的體積， 3m ；B 為液體深度，m；θ為船舶橫傾角，°。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U695.22

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