船舶能效营运指数预测的建模及仿真分析

为了研究船舶能量消耗的组成和EEOI的预测问题,以主机油耗作为研究重点,建立了船舶能效营运指数(ehip energy efficiency operational indicator,EEOI)分析预测仿真模型。建立了推进系统-船体运动-环境的联合数学模型,对船舶运动及推进系统状态进行迭代计算。采用欧洲中期天气预报中心(European Centre for MediumRange Weather Forecasts,ECMWF)的气象数据,结合目标船的设计、实验参数及航线进行了仿真。根据对目标船在不同转速、不同航线的EEOI进行仿真,结果表明:不同主机转速对推进系统的能量消耗组成有显著影响。模型能够对不同转速的时间及EEOI进行预测,为航速设计提供依据;同时还能对不同航线的EEOI进行对比,为基于能效的航线优化提供了研究基础。     

考虑船舶操纵性约束的改进遗传算法航线规划

针对船舶复杂航行环境下的航线自动规划任务,本文设计了融合船舶运动特性的二次寻优路径规划方法,并考虑船舶操纵性约束,获得快速准确的规划航线。建立了船舶回转和降速模型,为后续本船与目标船精准会遇状态计算建立基础;为完成在海图上快速检测规划航线与陆地物标(岛屿、礁石等)的位置关系,设计一种基于四叉树方法的线段与不规则多边形边界快速检测算法;针对静、动态障碍物综合避碰规划的复杂难题,设计一种二次遗传算法寻优的路径规划方法,实现了一种高效、可行的船舶航线动态规划求解方案。在半物理船舶综合仿真平台上开展算法验证工作,基于电子海图对初始规划的5个航路点开展二次寻优,重规划后的7个航路点实现船舶航线规避目标船的任务,证明了本文算法的可行性和有效性。     

成山角水域动态自适应自主航行决策方法

为研究成山角分道通航制水域船舶自主航行方法，本文数字化了该水域交通环境，探究了碰撞危险度量化模型和动态避碰机理。建立了耦合船舶航向控制方法、非线性操纵运动模型和航线跟踪方法的自动航行模型。基于时序滚动提出了能适应目标船机动和自校正误差的自主航行决策方法，该方法考虑了避碰规则和良好船艺的要求。实验结果表明：本船可让清所有目标船并按计划航线航行；预设场景中，本船在31 s、3 762 s右转14°、5°可安全通过。本文提出的方法可为分道通航制水域的自主航行提供理论基础。     

船舶自动航行系统

介绍了船舶自动航行系统的发展、组成、内容及功能等,船舶自动航行系统主要由气象/海况状态监测、船体状态监测、最佳航线设计、自动定位、船舶航行操船、避碰/搁浅避险等部分组成。     

不规则风浪影响下的船舶定航线航速优化

针对远洋船舶的航速优化问题,以48000DWT油船为研究对象,研究在给定时间窗口约束前提下,船舶在两个港口之间的固定航线上的航速优化问题。采用单航次成本减小量来衡量不同市场行情下在设计航速的基础上改变航速对船舶运营经济性的影响。建立了不规则风浪影响下,以最大成本减小量为目标函数的航速非线性优化数学与仿真模型,在验证航速优化模型的基础上,研究了不同市场行情和风浪对船舶单航次运营的最大成本减小量及其航速的影响。研究结果表明,在五种不同的市场行情下,经过航速优化后船舶单航次运营的成本减小量最大可达9.5万美元,全年成本减小量最大可达171.3万美元,显著提高船舶运营经济性,能够为海运公司提供决策支持。     

苏通长江大桥建桥后航线规划研究

通过建立水流和船舶运动基本方程,与实船静水操纵性能试验比较,船舶操纵性指数与实测基本一致。苏通长江公路大桥的修建将改变原河段船舶航线。本文论述了运用该数学模型重新规划航线,并比较了建桥前后操纵参数的变化,以保障建桥后船舶安全航行。     

不规则风浪影响下的船舶定航线航速优化

针对远洋船舶的航速优化问题,以48000DWT油船为研究对象,研究在给定时间窗口约束前提下,船舶在两个港口之间的固定航线上的航速优化问题。采用单航次成本减小量来衡量不同市场行情下在设计航速的基础上改变航速对船舶运营经济性的影响。建立了不规则风浪影响下,以最大成本减小量为目标函数的航速非线性优化数学与仿真模型,在验证航速优化模型的基础上,研究了不同市场行情和风浪对船舶单航次运营的最大成本减小量及其航速的影响。研究结果表明,在五种不同的市场行情下,经过航速优化后船舶单航次运营的成本减小量最大可达9.5万美元,全年成本减小量最大可达171.3万美元,显著提高船舶运营经济性,能够为海运公司提供决策支持。     

弯曲河段船舶下行控制航速计算方法探讨

为确定船舶下行过弯控制航速,针对内河弯曲航道通航水流条件及船舶在通过弯曲航道时的操纵特点,提出船舶下行过弯航行控制策略,构建了基于允许正常偏航条件下的弯曲河段船舶下行控制航速的计算模型,并以5 000 t级散货船为对象,计算得出了在不同水流条件下的下行过弯控制航速,计算结果与目前有关内河引航机构对船舶的航速控制符合度高。研究成果对提高弯曲航道通过能力、保障船舶过弯安全均具有积极作用,也可为船舶自主航行的航速控制提供参考。     

长江南京三桥建桥后船舶航行过程数值模拟

建立了船舶运动基本方程，通过实船静水操纵性能试验比较，操纵性指数与实测基本一致，由于南京三桥修建后，破坏原来的航线，需要规划新的航线，新航线考虑了船舶的习惯航线以及桥墩对原来的航线的影响，运用该数模计算新航线的船舶操作参数的变化，结果表明，上行船队和下行船队的各级流量船舶航行操作参数变化较小，说明新航线选择合理。     

实现航班计划优化的动态规划模型

从航班效益分析出发，建立一个在一定的经营时间、航行班次条件下航线贡献最大化的含有随机变量的动态规划模型；求解方法是先用Monte Carlo方法计算机仿真，确定随机变量的值，然后把模型转化为非线性的整数规划。再用动态规划中资源分配算法求出模型的最优解，编排最优各航线规划。     

航海模拟器中航线设计与航路监视的实时仿真

在完全自主知识产权的航海模拟器平台下,提出了航线设计与航路监视的实时仿真模型,将指示克里格法应用于航线设计的研究,对海底地形曲面进行拟合并求取任意位置水深值。采用人机交互的方式根据船舶的航行信息和海图信息可对计划航线进行修正,实现了计划航线可行性的自动判别,改进了航路监视的判定算法,有效地避免了屏幕坐标引起的航路监视不精确。经大连海事大学自行研制的高品质航海模拟器验证,该方法准确可靠。     

利用船舶运动数据估计海浪方向谱的研究

有效的利用海浪方向谱的信息能够为船舶安全航行和动力定位控制提供帮助,传统的海浪谱估计方法使用波浪浮标等不能随船安装的仪器,不能用于作业中的船舶。对动力定位船舶进行定点作业情况下的海浪方向谱估计进行研究,提出一种基于船舶运动响应数据估计当前海浪方向谱的方法,采用多维AR算法估计船舶运动交叉谱,采用遗传算法求解海浪方向谱的最优参数,并对4种海况情况进行了仿真实验,验证了该方法的有效性。     

重大件货物海上运输的惯性力分析

为准确计算船舶上重大件货物惯性力,本文对集装箱船舶的惯性加速度规范经验公式进行研究,基于理论计算方法提出相应的规范修正公式.通过混合格林函数法对有航速船舶在规则波中的运动响应进行求解,利用谱分析法对一系列集装箱船进行在不同航速、不同海况及不同位置的加速度预报,在各机构规范经验公式基础上利用多元线性回归方法提出针对集装箱...     

集装箱航线资产配置鲁棒优化模型

研究了不确定条件下集装箱航线资产配置问题.根据集装箱航线运行的基本特点和要求,基于航线均衡运行原理,建立了集装箱航线资产配置确定性模型,优化船舶规模、集装箱配置与舱位分配.通过引入鲁棒优化理论,将此模型拓展为包含不确定因素的鲁棒优化模型,以船舶规模为设计变量,以舱位分配为控制变量建立分析模型.以钟摆型航线为例进行仿真实验,对模型的有效性进行了验证.结果表明,该模型既考虑了需求的不确定性影响,又考虑了解与模型的鲁棒性,并且体现了决策者对风险的厌恶程度,使模型结论更符合实际需要.     

基于近场动力学的破冰阻力预报方法研究

为了探究破冰航行过程中海冰破坏规律及船舶的破冰阻力,本文基于船-冰接触判别算法和近场动力学方法建立破冰阻力预报模型.并同模型试验结果进行对比,结果表明:预报模型能够有效地模拟船-冰相互作用下的海冰破碎过程,并实现3 kn航速下破冰阻力预报结果误差为10.08％.在此基础下,开展不同航速下破冰阻力预报工作,发现随着航速的...     

基于分区段优化方法的帆船绕标航行路径动态仿真

为便于在帆船绕标比赛中根据赛场环境变化选取最优行驶路径,介绍了分区段优化全航程路径的规划方法及基于模糊概念和进化理论的区段航行轨迹优化方法,在MATLAB环境下建立了赛场最优航行路径的动态仿真模型.该模型可以动态模拟帆船的航行轨迹,可在每一区间实现最优航向点的确定.仿真结果显示:在给定赛场环境参数下,模型能给出最佳航速下的最优行驶路径及最佳航向角.     

船艇

武汉南华高速船舶工程有限公司设计并制造的40客位、全铝质、全焊接结构高速客船,可航行于海遮蔽航区及内河A级航区。该船总长15.13米、型宽3.80米、型深1.40米、吃水0.60米、航速24.0节、续航力4小时。结构为LF5-M船用铝合金材料,船体采用优化折角线型。两台高速船用主机驱动镍铝铜合金高效螺旋桨,高速航行时产生滑行效应,达到减少阻力提高航速的目的。该船实船试航速度为45千米/小时。封闭式机舱位于船体尾部,通过机械式软轴遥控装置,可在驾驶室实现主机调速停车、齿轮离合换向等几种控制操作;集中控制台设有主机低压油、高水温声光报警…     

机载LiDAR航线规划系统的设计与实现

航线设计是机载LiDAR航飞过程中的重要环节,而传统航线设计方法没有考虑地形信息,也就无法准确计算出航线的扫描范围,在高山区域可能会出现航摄漏洞的情况.在深入研究机载LiDAR航线设计原理的基础上,开发出一套基于DEM的机载LiDAR航线规划系统.实验表明,文中系统不仅能够计算出最优的航线飞行方案,同时能够根据DEM实时查看设计航线的覆盖范围.     

底部砰击压力的长期极值分布

目前,对底部砰击压力极值的分析大都采用短期预报的方法,这不仅与船舶的实际航行情况不符,而且计算状态的选择也非常困难。本文采用概率分析和序列统计的方法,建立了砰击压力极值长期分布的表达式：通过理论分析和大量的计算与对比,着重研究了航速、航向和海况对于长期分析结果的影响,进而对计算进行了合理简化,使砰击压力极值的长期分析成为可能。实际计算的结果表明,只需考虑几个“重要海况”下的迎浪航行状态,就可以得到较为准确的底部砰击压力极值的长期分布。     

"银海豚"号成品油轮下水

由中国船舶工业集团公司沪东中华造船(集团)有限公司为意大利海豚油轮公司建造的7.2万吨成品油轮“银海豚”号建成下水。“银海豚”号成品油轮总长228.60米、型宽32.26米、型深20.20米、设计吃水12.50米、结构吃水14.00米,主机采用沪东重机公司自行制造的5S60MC-C型柴油机。该油轮是一艘技术水平先进的经济、高效、安全和环保型船舶,采用了多项新技术、新工艺,其线型的优化使船舶的航速提高,油耗降低。“银海豚”号成品油轮下水@邵天骏