船舶稳性计算优化方法研究

本文将给出完好船舶最小稳性计算的优化方法及其在 STM—PC 微机上实现的算例。与传统方法按稳性横截曲线转算的方法相比,不仅解决了船舶自由漂浮状态下稳性曲线计算方法问题,而且方法本身也是方便、实用和有效的,可以代替传统的方法用于船舶工程实际中。     

船舶纵向下水运动计算新的应用方法

船舶纵向下水是一种被广泛采用的传统下水方法。纵向下水关注艏艉跌落的发生和艏支架最大压力。根据船舶三维设计的发展趋势,在传统纵向下水的基础上,本文提出了一种改进的下水计算方法。下水过程中涉及的船体瞬时湿表面积、排水体积、浮心位置和浮力矩等物理量采用基于NURBS船体曲面的精确计算方法进行计算,给出了下水过程中船舶移动速度和加速度与下水行程之间关系的计算公式,实际开发了MatLab下水计算程序。在此基础上,对一艘3,100箱集装箱船具体开展了下水计算,结果表明,艏艉跌落并未发生,支架最大压力在合理的安全范围以内。此外,计算得到的湿表面积和排水体积与商用软件的计算结果符合一致。     

液货船稳性计算及校核方法研究

在现有船舶稳性计算方法的基础上,分析了各种船舶稳性计算的特点,包括船舶的浮态、静稳性、动稳性、初稳性、大倾角稳性和气象衡准。考虑到液货船舶的纵倾和自由液面对船舶浮性和船舶稳性的影响,探讨任意载况下自由液面对稳性曲线修正的计算方法,实现了液货船稳性曲线修正的实时计算。最后以一艘大型LNG船舶为例,对该船舶在港时的浮态、静稳性进行了计算,并与该船的装载手册进行了对比,验证了所述计算方法的精度和可行性。     

基于VB.NET的船舶稳性计算软件的设计和实现

详述了船舶稳性计算软件的设计原理和关键设计,如船体近似计算方法、旋转水线的选取。在Windows操作系统下,使用Visual Basic.NET语言和Access数据库,开发出船舶稳性计算软件,具有邦戎曲线、静水力曲线、稳性横截曲线、可浸长度、破舱稳性等计算功能,并可依据计算结果进行稳性衡准。     

船舶水动力数值计算中的有限体积法

有限体积法是一种较新的流体力学数值计算方法，其对于数值求解船舶水动力学中常常遇到的偏微分方程十分有效。本对有限体积法作了初步的研究与探讨，并采用此方法对圆柱绕流问题进行了实例计算。数值计算结果与解析作了比较，吻合良好。     

基于VB．NET的船舶稳性计算软件的设计和实现

详述了船舶稳性计算软件的设计原理和关键设计,如船体近似计算方法、B样条函数的运用、旋转水线的选取.在windows操作系统下,使用Visual Basic.NET语言和Microsoft Access数据库,开发出船舶稳性计算软件,具有邦戎曲线、静水力曲线、稳性横截曲线、可浸长度、破舱稳性、极限稳性等计算功能,并可依据计算结果进行稳性衡准.     

船舶不沉性的检验

本文将阐述计算船舶不沉性的方法,船体假设用水密之横隔壁隔开。该方法是以Γ.Ε.巴甫连科教授在其一本用矢量法来解决静力学诸问题的论文集中所发表的概念为基础。这种检验船舶不沉性的方法更新之点在于引用了船体最大进水的积分特性曲线,大大地改进了和     

三次样条曲线在船舶配载仪中的应用

船舶配载的不合理是船舶事故的主要原因之一,而船舶配载软件能帮助驾驶员核算和调整船舶的浮态、稳性和强度,从而改善船舶运输的安全性.因此如何改进计算方法,提高配载软件的计算精度和合理性也随即成为航海人员需要解决的问题.采用三次样条曲线拟合邦戎曲线,对艏艉处数据进行加密处理,解决了船舶资料中所提供的邦戎曲线在艏艉处精度不够的问题,并利用三次样条曲线表达出静稳性曲线,然后利用二分法对其导数求根,得出极限静倾角,提高了数据精度,改善了配载程序界面.     

浅水中高速排水型船舶尾浪的理论和试验研究

文章将势流理论方法与波谱分析方法相结合,对浅吃水中高速排水型船舶的尾浪进行了数值计算,采用势流理论方法对船舶近域的波浪进行计算,将获取的部分波高数据(或试验数据)作为已知数据,采用波谱函数法进行分析求解,获取波幅谱函数,从而求解远域船舶的尾浪.文中采用试验数据对理论计算结果进行了验证,两者吻合较好.同时结合船模试验结果,探讨了水深、浮态等对单、双体船船舶尾浪的影响,该研究结果可为低尾浪船型的设计和优化提供参考.     

基于NURBS方法的船舶随浪航行纯稳性损失研究

基于NURBS方法研究了船舶随浪航行纯稳性损失问题。首先对NURBS曲线曲面算法和船体表面网格自动化分的原理方法进行了研究,给出了船体表面网格自动化分的算法。随后建立了船舶随浪航行的瞬时平衡方程,通过牛顿迭代法求解该非线性方程,最后编制计算程序,对船舶随浪稳性问题进行计算,分析了波长、波高、浪向角和波浪与船舶的相对位置,以及参数耦合作用对船舶随浪稳性的影响。     

变分法的参数约束估计法(英文)

The accuracy of parameter estimation is critical when digitally modeling a ship. A parameter estimation method with constraints was developed, based on the variational method. Performance functions and constraint equations in the variational method are constructed by analyzing input and output equations of the system. The problem of parameter estimation was transformed into a problem of least squares estimation. The parameter estimation equation was analyzed in order to get an optimized estimation of parameters based on the Lagrange multiplication operator. Simulation results showed that this method is better than the traditional least squares estimation, producing a higher precision when identifying parameters. It has very important practical value in areas of application such as system identification and parameter estimation.     

关于解船舶浮态问题的矩阵方法

本文给出了数值解船舶浮态方程组及其反问题,即按倾斜试验确定船舶重心坐标的矩阵方法。 三个算例表明,本文给出的方法是实用和有效的,不仅可以用于解平面问题,而且也可以用于解空间问题;不仅可以用于计算完整船舶浮态,而且还可以用于计算破舱船舶浮态。     

基于矩不确定分布鲁棒优化的船舶舱室布局设计

船舶舱室布局所涉的评价指标通常具有不确定性,诸如环境载荷等参数通常以不确定性的随机变量形式参与计算,且其概率分布的期望及方差等指标往往也是不确定的。本文采用矩不确定分布鲁棒优化方法,解决含矩不确定参数的船舶舱室布局min-max优化问题。将各舱室的全局位置参数、相对位置参数和质量分布参数加权整合为目标函数,建立全船范围内的舱室布局DRO-MU优化模型,采用拉格朗日对偶原理将其转为确定的半定规划问题以便求解。算例验证了本文方法的合理性与优越性,该方法针对性地用于解决含矩不确定参数的船舶舱室布局问题具有鲜明特点。     

基于遗传算法的舰船舱段可靠性优化设计

遗传算法在引入动态自适应策略和"免疫算子"之后,其收敛效率有了较大的提高。对于以可靠性作为约束的随机结构系统优化问题,以罚函数法为基础,构造了有效的约束与目标函数向适应值函数的映射公式。建立合理的安全余量,采用随机有限元法处理结构分析中所涉及的有关参量的随机性,计算结构响应和敏度分析,并进行系统的可靠性计算。通过两种算法的结合,利用自适应免疫遗传算法、随机有限元法及可靠性的基本理论,建立了一套完整的基于遗传算法与随机有限元的结构系统可靠性优化设计方法。对舰船舱段结构梁系截面的优化计算结果表明,算法对多随机因素结构系统的可靠性优化具有良好的收敛效果。     

基于规范计算的油船中剖面优化设计

为降低船舶造价，最大限度地实现船舶的轻量化设计，基于船体尺寸优化的思想，以油船中剖面结构为研究对象，采用法国船级社规范计算工具Mars2000对油船中剖面进行结构定义和载荷计算，通过优化分析软件ISIGHT集成设计变量、约束条件、目标函数，建立参数数据流；开发基于协调共同结构规范（Harmonized Common Structure Rules, HCSR)计算的船舶尺寸优化系统，获得油船中剖面结构设计方案。优化后中剖面面积比原始设计减少6.4%，实现油船的轻量化设计。     

基于万维引擎的船舶倾斜试验虚拟仿真系统

针对以往船舶倾斜试验受试验条件影响等因素只能进行理论知识的学习问题,提出基于虚拟现实的实现方法。为实现倾斜试验虚拟仿真的作业过程,在系统中使用船舶的倾斜运动算法和Extrude Line Tool及Editable Poly的建模方法等。通过3Ds Max建模软件、Unity3D和万维引擎等混合编程的手段,针对排水量为64 000 t散货船开发一套倾斜试验虚拟仿真系统。经过对该系统测试应用,并将试验数据与实际值对比分析,试验数据误差在规定范围内,该系统符合设计使用要求。     

船舶最小回转半径

本文确定了动稳定船舶的最小定常回转半径,进而就可把最优化方法应用于船舶操纵性设计中去。 基于线性化操纵运动方程,在优化过程中,把船体诸形状参数和舵面积作为设计变量,把回转性指数的倒数作为目标函数,把动稳定准则c′作为优化的约束条件。 根据计算结果,本文清晰地阐明了船体某些形状参数及舵面积的变化对最小回转半径的影响。     

基于多维多项式混沌展开法的船舶不确定性优化设计

以船舶不确定性优化设计为对象,分析考虑多个随机变量对优化目标和约束的影响,提出一种基于多维多项式混沌展开法(PCE)的船舶不确定性优化设计,并将其应用于散货船工程优化实例中,保证船舶的稳健性和可靠性。     

远洋拖网渔船船型最优化

本文结合遗传算法和变量轮换法，对远洋拖网渔船船型进行了全局优化，指出在渔船船型论证中应计入不确定性乃至模糊性因素的影响，才能更符合客观实际。     

Application of a genetic algorithm to the optimal structural design of a ship's engine room taking dynamic constraints into consideration

The genetic algorithm, known as GA, is used to optimize engine room structure, not only under static constraints, but also under dynamic constraints. A penalty function method is used to handle the complicated constraint conditions based on the numerical results of dynamic and static analyses. There are several ways to take the dynamic effect into account in the optimum design of ship structure. First, the inequality constraint condition is applied to separate the natural frequency and the exciting frequency. Second, generalized design variables are introduced in order to transfer not only the dynamic but also the static equilibrium equations into the equality constraints, resulting in the optimal structural design without the need to solve these equilibrium equations. Third, the magnitudes of the acceleration and displacement are constrained instead of applying the natural frequency constraint condition. In order to achieve better convergency in the optimization with least resources, several operators and methods are considered and then introduced into the structural design of the engine room. The new operator, called either objective elitism or fitness elitism, is introduced to improve the efficiency of the method. The effect of boundary mutation and nonuniform mutation on the performance of the GA is examined. Not only binary representation but also floating-point representation are used to express the design gene in the GA. Fuzzy theory is applied in the GA to handle the uncertainty of the constraint conditions. Two ways of solving fuzzy optimization are investigated in order to obtain a fuzzy solution and a crisp solution. Received: October 2, 2000 / Accepted: November 30, 2000