以VLCC為研究對象,提出一種利用貨艙區(qū)結構和貨油總質量分布曲線綜合考慮橫艙壁位置、內殼形狀和布置型式的貨艙區(qū)的分艙優(yōu)化方法。在船舶主尺度確定的情況下,選取橫艙壁移動距離和貨油質量分布曲線控制點坐標為設計變量,以計算工況中的最大靜水彎矩值最小為目標,建立優(yōu)化數學模型。使用遺傳算法與模矢搜索法相結合的組合算法對目標函數進行優(yōu)化。以某30萬噸VLCC實船為例,分析該船在6對壓載艙型式和中壓載艙型式下對應的最大靜水彎矩。結果表明,該方法能有效降低靜水彎矩,可為設計人員快速、合理地改進原分艙方案提供借鑒。 

【文章來源】：中國造船. 2020,61(04)北大核心EICSCD

【文章頁數】：11 頁

【部分圖文】：

6對壓載艙型式下組合優(yōu)化迭代結果0255075100125150迭代歷程目標函數6463

61卷第4期（總第236期）王高陽，等：基于組合算法的VLCC貨艙區(qū)綜合分艙優(yōu)化203圖4某30萬噸VLCC貨油質量分布曲線3.2實船計算工況結合該船裝載手冊，選取7種中拱彎矩和中垂彎矩較大的工況作為計算工況，各工況對應的最大靜水彎矩如表2所示，目標函數初始值為6662MNm。基于上述計算工況，本文分別針對6對壓載艙型式和中壓載艙型式進行優(yōu)化。表2計算工況初始最大靜水彎矩工況序號裝載工況最大靜水彎矩/(MNm)1典型裝載工況NORM.BD64972NORM.BA47093HOM21.5D-34044HOM21.5A-36365隔艙裝載工況SEGT3D65646URS11校核工況S11BD_5F6E66627S11BD_5E6E63243.36對壓載艙型式優(yōu)化結果將選取的設計變量預設值輸入SPSS軟件得到含有64組試驗方案的正交表，在此基礎上補充原船初始設計方案，最終確定初始種群規(guī)模為65，執(zhí)行優(yōu)化程序后得到的目標函數迭代歷程如圖5所示。圖56對壓載艙型式下組合優(yōu)化迭代結果由迭代歷程可知，遺傳算法迭代100代后在較優(yōu)解6329MNm處收斂，然后采用模矢搜索算法繼續(xù)在較優(yōu)解附近搜索，由表3優(yōu)化前后設計變量取值可知，模矢搜索算法在未改動橫艙壁移動距離及p6點橫坐標的情況下，調整控制點縱坐標后得到更優(yōu)解6265MNm。最終，組合優(yōu)化算法使目標函數降低5.96%。根據表3中橫艙壁移動距離可得優(yōu)化后的各艙艙長變化如下：5#貨艙區(qū)增長2m，4#貨艙遺傳算法部分模矢搜索部分0255075100125150迭代歷程目標函數/(102MN·m)6766656463050100150200

值設計變量原方案較優(yōu)解方案最優(yōu)解方案橫艙壁移動距離/mx1022x2022x30-2-2x40-1-1控制點橫坐標/mx5283.06283.06283.06控制點縱坐標/(t/m)x6822.44840.18857.02x7985.731037.521061.98x81206.501200.081196.77x91073.841131.431136.56x10575.42551.36557.85圖6為6對壓載艙型式優(yōu)化前后的貨油質量分布曲線，從圖6中控制點坐標的變化可以看出，優(yōu)化后貨艙區(qū)兩端單位長度油艙儲油量增加，而中部區(qū)域單位長度油艙儲油量降低。圖66對壓載艙型式下優(yōu)化前后貨油質量分布曲線優(yōu)化前該船最大靜水彎矩對應工況6，優(yōu)化后最大靜水彎矩對應工況7，兩者均屬于URS11校核工況，兩種工況優(yōu)化前后的靜水載荷如圖7和圖8所示。工況6優(yōu)化后的靜水剪力峰值未明顯改變，而靜水彎矩的峰值和圍成的面積都明顯降低；工況7靜水彎矩與靜水剪力的峰值未發(fā)生改變，但靜水彎矩圍成的面積也有明顯降低。圖76對壓載艙型式下，工況6優(yōu)化前后的靜水彎矩與剪力沿船長分布050100150200250300350船長L/m靜水彎矩MB/(102MN·m)806040200-20-40優(yōu)化前優(yōu)化后靜水彎矩靜水剪力20151050-5-10靜水剪力Fs/(104kN)050100150200250300350船長L/m滿載貨油質量分布/(t/m)1400120010008006000優(yōu)化前優(yōu)化后

【參考文獻】：
期刊論文
[1]“窮舉法”在油船貨油艙分艙優(yōu)化設計中的應用[J]. 顧柳婷,夏利娟,劉奕謙.  船舶工程. 2019(03)
[2]超大型油船分艙方案優(yōu)化設計研究[J]. 張建波,強兆新,郝金鳳,韓琳.  中國造船. 2017(01)
[3]基于風險最小化思想的油船分艙設計研究[J]. 荊明陽,張佳寧,張雷,金夢顯.  中國造船. 2016(01)
[4]Research on the Optimization Approach for Cargo Oil Tank Design Based on the Improved Particle Swarm Optimization Algorithm[J]. 姜文英,林焰,陳明,于雁云.  Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2015(05)
[5]基于提高艦船不沉性的分艙優(yōu)化[J]. 呂振望,馬坤,姜彭,紀卓尚.  中國造船. 2015(03)
[6]超大型油船壓載水艙分艙的優(yōu)化研究[J]. 尚保國.  船舶. 2011(06)

碩士論文
[1]基于分艙的船體梁靜水載荷綜合優(yōu)化[D]. 顧柳婷.上海交通大學 2019
[2]超寬淺吃水雙尾鰭30萬噸超大型油船船型前期開發(fā)研究[D]. 顧雅娟.中國船舶及海洋工程設計研究院 2003



本文編號：3492040