近海石油平台支援船主机油耗优化模型的建立

对近海石油平台支援船进行研究,建立近海石油平台支援船关于风、浪、潮汐的船舶数学运动模型,并计算目标船裸船体阻力和附体阻力。根据主机功率的传递过程以及船舶有效功率的估算方法,建立船舶主机油耗优化模型。运用基于遗传算法的多目标优化方法对主机油耗优化模型进行计算与验证。结果表明,优化后的主机油耗模型具有良好的节能效果。     

基于遗传算法的船舶推进系统船、机、桨匹配云平台设计

随着海上运输业的蓬勃发展,船舶的航行速度、吨位和功率不断增长,船机桨匹配越来越受到造船业的重视。船机桨之间的完美匹配有利于提高推进系统的功率和航行速度,降低船舶油耗,增加航行时间。本文在分析船舶航行过程中船体阻力特性和螺旋桨推进特性的基础上,设计船机桨匹配设计方案,建立合适的目标函数,并利用遗传算法进行船机桨参数优化计算。实验结果表明,遗传算法计算精度高,收敛速度快。     

36000dwt多用途船动力系统集成方案设计研究

根据36000dwt多用途船主推进系统任务书和船级社要求,基于船型参数,分别运用HydroC omp软件和Ship Power软件进行船舶阻力计算及对比分析,以获取船舶阻力;基于船舶阻力,运用HydroC omp软件进行船机桨匹配初始设计,以获取主机功率及螺旋桨最佳转速;综合考虑主机功率、螺旋桨最佳转速、初始投资、油耗、质量及功率储备等因素进行主机选型分析,以确定主机型号;基于主机型号及船舶阻力,运用HydroC omp软件进行船机桨匹配终结设计,以获取螺旋桨桨径、螺旋桨平均螺距、螺旋桨盘面比及螺旋桨效率等主要参数;基于船级社规范进行轴系初步设计,以确定轴系轴径并最终完成该船方案设计研究。研究结果表明,该方案设计不仅满足设计任务书要求,还可据此确定主机型号、轴系和螺旋桨的基本参数,完成动力系统的报价,进行主机、轴系毛坯及螺旋桨等长周期零部件的订货。     

基于人工蜂群算法的船舶航速优化

航速优化是船舶智能能效管理的主要组成部分,对降低船舶营运成本、减少温室气体排放具有重要意义。为减少船舶航行时的主机燃油消耗,根据实船数据首先构建了主机油耗模型,模型的平均误差仅为0.813%,然后对整个航程进行分段,基于人工蜂群算法对整个航程的航速进行优化。经过验证可得结论：优化后的航速对应的整个航程航行时间减少了14.44%,油耗量降低了3.012%。研究结果表明,使用人工蜂群算法对航速进行优化,能够对航速提出建议,达到提高船舶能效水平,提高经济性、环保性的目标。     

船舶主要动力设备能效模型与仿真分析

根据船、机、桨关系,以船舶动力装置的能量传递为基础,基于Matlab/Simulink仿真平台建立主机能效模型。以某内河旅游船舶为研究对象,根据船体与主机参数,利用回归多项式法得到螺旋桨敞水特性曲线。在船舶上安装油耗仪等传感器,采集了主机瞬时油耗、船舶对地航速、对水航速等数据,并计算了主机的实际能效。针对实船采集的数据,分析了航道水流速度的分布特征。基于仿真模型,计算了船舶在不同航道水流速度与对水航速下的主机能效,比较分析了实测数据与仿真结果,并对模型进行了验证。本文研究对于提升船舶的营运能效指数具有实际指导意义。     

基于连续图谱的船舶吃水及纵倾优化

为解决船舶压载工况下的配载吃水和纵倾优化问题,对船舶压载工况的营运特点进行分析,给出考虑船舶吃水、纵倾、航速及主机功率等因素的多目标问题优化模型;针对大量离散试验和计算数据难以有效分析及优化求解的问题,提出基于空间二元拉格朗日插值算法的吃水、纵倾、主机功率三维连续图谱构建方法,并选取一艘典型散货船,通过图谱优化计算输出其最佳工况参数;最后通过实船海试验证该研究的有效性和实用性。     

海洋平台支援船的多学科协同优化设计

引入多学科设计优化理论解决海洋平台支援船的优化设计问题。针对海洋平台支援船优化设计存在的多目标、多约束特点,建立了海洋平台支援船的多学科优化设计模型,并采用协同优化算法,完成了优化模型的求解。优化结果证明了协同优化算法解决海洋平台支援船的优化设计优化问题的有效性,为解决更为复杂工程系统的设计优化问题奠定了基础。     

近海风电设备安装船型线设计和优化研究

采用计算流体力学(CFD)方法对某近海风电设备安装船进行型线设计和优化,在满足排水量和布置要求的条件下,比较分析多个型线设计方案,通过参数化建模,生成一系列船舶型线,以兴波阻力最小为目标,选取船体艏部3个特征参数应用遗传算法等优化手段实现船舶型线的优化,应用RANS粘性流方法进行船型阻力预报,结果显示该方法能够有效地应用于船舶型线设计和优化.     

基于大数据分析的船舶功率优化应用

为探明船舶主机油耗和优化方向,基于"COSCO Spain"和"COSCO Portugal"两船在一段时间内连续航行的实例数据,构建BP(Back Propagation)神经网络模型。运用大数据技术学习历史数据经验,抽象出主机功率—对水速度期望曲线L;随机改变主机功率到神经网络模型重新输出结果后,前后比较可评价耗油情况并确定主机功率的推荐调整策略。该方法与"等功率"航行做法相比更具有优势,可达到指导船舶管理和降本增效的目的,并提供一种新的基于数据的航运科学研究范式。     

动力系统集成方案设计研究

根据某外贸船主推进动力系统任务书和船东要求,基于该船的设计参数,运用Ship Power、Nav Cad软件进行船舶阻力计算并进行比较,以获得船体有效功率曲线。再应用自主开发的动力模块设计平台软件,对该船的动力系统进行机桨匹配设计计算,获取主机推荐装机功率及螺旋桨最佳效率和最大航速等指标。通过设备选型,可最终确定动力系统设计方案。实践证明,该设计平台软件可方便的为船舶动力系统的集成设计提供参考和指导。     

绿色35000吨散货船主机选型优化研究

从节能和减排的角度重点研究主机的选型.通过优化选型,将具有最低燃油消耗量,最低温室气体排放以及最高纯现值的主机选为绿色35000吨散货船的主机.为进一步降低燃油消耗量,通过主机与螺旋桨优化匹配以完成主机的优化选择.优化选择体现在以下四方面:(1)在相同服务航速条件下,采用低转速大直径螺旋桨进一步降低对主机功率的需求; (2)采用低燃油消耗率的主机;(3)采用低的减功率输出方法选择主机,使燃油消耗进一步降低; (4)备选主机的排放要满足IMO及MARPOL 73/78的有关要求.对六种机型进行了对比选择,6S46ME-BSTⅡ型主机因具有最低燃油耗量,最低温室气体排放以及最高纯现值,可作为绿色35000吨散货船的首选主机.该型主机与原来安装的6S42MC7主机相比燃油消耗量的节省可达19.5%.     

Voyage-based statistical fuel consumption models of ocean-going container ships in Korea

ABSTRACT

Accurately estimating fuel consumption of ships is crucial for shipping companies, port authorities, and environmental protection agencies. The bottom-up approach is becoming increasingly popular because it can estimate ship fuel consumption by accounting for ship activity conditions, such as changes in voyage speed, time, and distance; however, its use is still limited when estimating ship fuel consumption. Ship-specific information, such as the daily fuel consumption rate for main and auxiliary engines for every vessel, is expensive to gather, and generally not collected from private shipping companies. To address this research gap, we develop simplified and composite ship fuel consumption models for ocean-going container ships by size using a regression model. To estimate the fuel consumption models for container ships, we rely on ship activity data, including average speed and sailing time, distance, and actual fuel consumption for main and auxiliary engines. This information is obtained from a major container shipping company in Korea. We estimate and validate the parameters associated with fuel consumption for five different container ship sizes, all of which are smaller than the Post-Panamax container ship (15,000 TEU and above).     

基于ARM和μC/OS-II的船用柴油机最低油耗航速控制系统设计与实现

介绍一种船舶柴油机最低油耗航速控制系统.利用这套系统可以在不影响船舶航行安全和航运周期的前提下,通过实时检测的方式,控制主机运行于最低油耗航速,从而大大降低船舶航行时的主机燃油消耗.     

船舶油耗远程监管系统的设计

基于STM32嵌入式和传感测量技术,将船舶的航行参数、主机基本运行参数和船舶各大动力装置的燃油消耗数据进行集中采集并传给岸端的数据管理服务中心,采用WAMP开发了一套基于WEB具有良好人机界面的,B/S架构的船舶油耗数据中心管理系统,实现了更加直观的船舶远程动态监管,也能为船东高效的解决船舶油耗数据分析统计等一系列问题。     

Energy efficiency optimization analysis of fuel cell/lithium battery hybrid ship based on whale optimization algorithm北大核心CSCD

[目的]为提升船舶的能源利用率,对多因素影响下的燃料电池/锂电池混合动力船舶能效优化方法进行分析。[方法]基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的能效仿真模型,研究通航环境要素对船舶能效的影响。考虑动力源特性和船舶功率需求,提出基于模糊逻辑的功率分配策略,以优化系统能量流动。然后在此基础上,以系统总能耗最低为优化目标,建立考虑多因素的船舶航速非线性优化模型,采用鲸鱼优化算法开展优化模型动态寻优,并进行不同航行方法和航行时间约束下的能效优化分析。[结果]结果显示,在总航行时间不变的情况下,采用所提的考虑多因素的船舶能效优化方法可以降低船舶5.04%的总能耗和13.16%的燃料电池氢气总消耗。[结论]所述方法对船舶节能减排具有积极的作用,同时对提高船舶续航力和经济性具有重要意义。     

双燃料船机舱火灾爆炸故障树分析（英文）

In recent years, China's increased interest in environmental protection has led to a promotion of energy-efficient dual fuel(diesel/natural gas) ships in Chinese inland rivers. A natural gas as ship fuel may pose dangers of fire and explosion if a gas leak occurs. If explosions or fires occur in the engine rooms of a ship, heavy damage and losses will be incurred. In this paper, a fault tree model is presented that considers both fires and explosions in a dual fuel ship; in this model, dual fuel engine rooms are the top events. All the basic events along with the minimum cut sets are obtained through the analysis.The primary factors that affect accidents involving fires and explosions are determined by calculating the degree of structure importance of the basic events.According to these results, corresponding measures are proposed to ensure and improve the safety and reliability of Chinese inland dual fuel ships.     

Fault tree analysis of fire and explosion accidents for dual fuel (diesel/natural gas) ship engine rooms

In recent years, China’s increased interest in environmental protection has led to a promotion of energy-efficient dual fuel (diesel/natural gas) ships in Chinese inland rivers. A natural gas as ship fuel may pose dangers of fire and explosion if a gas leak occurs. If explosions or fires occur in the engine rooms of a ship, heavy damage and losses will be incurred. In this paper, a fault tree model is presented that considers both fires and explosions in a dual fuel ship; in this model, dual fuel engine rooms are the top events. All the basic events along with the minimum cut sets are obtained through the analysis. The primary factors that affect accidents involving fires and explosions are determined by calculating the degree of structure importance of the basic events. According to these results, corresponding measures are proposed to ensure and improve the safety and reliability of Chinese inland dual fuel ships.     

内河多工况船机桨匹配优化设计

[目的]内河船舶在航行时存在顺水、逆水和急流等多种工况,传统的内河船舶船?机?桨匹配设计方法仅对船舶在逆水上行时进行了匹配设计,而在顺水下行工况,因船舶推进效率低、主机利用率低,造成油耗成本高、经济性较差等,因此需进行多工况内河船舶船?机?桨匹配优化设计.[方法]首先,在不同工况下对内河船舶推进系统的各参数进行设计,并...     

基于航行数据的船舶航行油耗模型建立方法

准确评估船舶的能效表现是研究船舶性能、优化船舶能效的基础。为准确评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响和船舶的能效表现,以某超大型散货船为研究对象,基于船舶智能能效综合管理系统获取大量船舶航行数据,通过数据处理和特征工程找出影响船舶航行油耗的因素,采用人工神经网络建立船舶航行油耗模型。采用该模型预估船舶在一段航程中的总油耗量,验证该模型在评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响方面的有效性。此外,采用该模型对航程和转速进行优化,验证该模型对能效优化的可行性。     

排气阀晚关对大型二冲程低速船机的影响

为了探究排气阀晚关对低速船机的详细影响机制,针对一大型二冲程低速船机建立了三维仿真模型并进行了实验验证,在此基础上仿真研究了排气阀晚关对缸内气流、燃烧过程及低速机性能的影响规律和机制。结果表明：随排气阀晚关角度的增加,燃油喷射后的缸内涡流比缓慢增加,着火滞燃期逐渐延长,最高燃烧压力先大幅降低后小幅上升,指示比油耗先大幅增加后小幅减小,NOx比排放先大幅下降后急剧上升。存在一排气阀晚关角度的临界值,当超出该临界值后,排气阀晚关能够明显增强燃料与空气的混合强度,促进缸内燃烧过程,但NOx比排放会急剧增加。