整体船舶设计优化

整体船舶设计优化
整体船舶设计优化

整体船舶设计优化

Apostolos Papanikolaou

船舶设计实验室,希腊雅典国立技术大学

摘要

船舶设计是一项复杂的工作,需要包括技术和非技术性的,和个别专家的许多学科的成功协调,以珍贵的设计解决方案到达。本质上再加上设计过程设计优化,最好的解决方案了许多切实可行的人的标准,或者说一套标准的基础上,即选择。一种系统的方法,以船舶设计可考虑船舶作为一个复杂的系统,整合各种子系统及其组件,例如,子系统货物储存和处理,能源/发电和船舶推进,船员/乘客和船舶航行的住宿。独立,考虑到船舶设计实际上应该解决整个船舶生命周期,它可分成是传统组成的概念/初步设计,合同和详细设计,船舶建造/制造工艺,船舶操作的各个阶段经济生活和报废/回收。很明显,最佳的船是整个,上述定义的舰船系统在她的整个生命周期的整体最优化的结果。但上述定义的优化问题,即使是最简单的部件,即第一阶段(概念/初步设计),是十分复杂,需要进行简化(减小)在实践中。固有的船舶设计优化也从设计约束和优化标准(优点或目标函数)所产生的矛盾的要求,反映各种船舶设计利益相关者的利益。

本文件简要介绍了整体方法的船舶设计优化,定义了通用的船舶设计优化问题,并演示了通过采用先进的优化技术优化设计的计算机辅助生成,探索和选择的解决方案。它讨论了一些典型的船舶设计优化问题的多目标,导致的基础上,提出了改进的方法和增加载货能力部分的创新设计,提高安全性和生存能力,减少了所需的供电和改善环境的保护。所提出的方法,为生命周期优化问题的综合船舶系统的应用仍然是未来几年一个具有挑战性的,但简单的任务。

关键词:

?整体船舶设计;

?多目标优化;

?遗传算法;

?电阻的最小化和清洗;

?增强的生存能力

1 .简介整体船舶设计优化

船舶设计是过去更多的是艺术,而不是一门科学,高度依赖于经验丰富的造船工程师,在各种基本和专门的科学和工程学科良好的背景。设计空间用启发式方法实际上是探索,从知识产生的方法,即通过试错的过程中获得,往往在几十年的过程。

本质上再加上设计过程设计优化,最好的解决方案了许多切实可行的人的标准,或者说一套标准的基础上,即选择。一种系统的方法,以船舶设计可考虑船舶作为一个复杂的系统,整合各种子系统和其组件,例如,子系统货物储存和处理,能源/发电和船舶推进,船员/乘客和船舶航行的住宿。他们都服务于定义良好的船的功能。船的功能可以被分成两个主要类别,即有效载荷的功能和固有船的功能(图1)。对于货船,有效载荷功能与提供货物处所,货物装卸和货物处理设备。船舶固有功能是那些与有效载荷的运输安全地从港口到港口有一定的速度。图1

考虑到船舶设计实际上应该解决整个船舶生命周期,它可分成是传统组成的概念/初步设计,合同和详细设计,船舶建造/制造工艺,船舶操作的各个阶段经济生活和报废/回收。显而易见的是,相对于她的整个生命周期的最佳船舶的整体1优化整个的,其生命周期的上述定义的船系统的结果。值得注意的是,在数学上,上述定义的船舶的生命周期系统本身的每一个组成部分显然是形成了一个复杂的非线性优化问题的设计变量,用各种限制和标准的/目标函数进行共同优化。船舶设计过程中,即使是最简单的组件,即第一阶段(概念/初步设计),是足够复杂到简化(降低 2 )在实践中。此外,固有的船舶设计优化是从设计约束和优化标准(优点或目标函数)所产生的矛盾的要求,反映各种船舶设计利益相关者的利益:船舶所有人/经营者,造船厂,船级社/海岸警卫队,监管机构,保险公司,货主/货代,港口经营等假设一组特定的要求(商船为海军舰艇语句通常船舶动力的要求),船舶需要进行成本效益进行优化,实现最高运营效率或所需的最低运价(RFR ),用于乘客/船员尤其是石油运营商对于海洋污染最高的安全性和舒适性,为货物令人满意的保护和船舶本身的硬件,以及最后但并非最不重要的,对环境影响最小,一旦发生事故和高速船就产生波浪洗。最近,需要船舶发动机排放和空气污染方面,甚至在船舶设计和操作的优化需要考虑(见海事组织2008年,[ 2 ] )。许多这些要求显然相互矛盾,需要合理作出关于优化船舶设计决策。

为了使事情变得更加复杂,但越来越接近现实,一组设计要求就船型,货运能力甚至规格,速度,范围等是足够复杂,要求妥善考虑各方利益的另一个优化程序利益相关者的船作为工业产品的国际市场或其他服务车辆。其实,最初的一组船舶设计要求是具有丰富经验的决策者之间的紧张讨论,主要集中在船舶设计和船舶制造方面,和最终用户谁试图表达自己的愿望和权衡他们愿意让一个妥协的结果。一种方法来开展和巩固这种讨论以理性的方式已提前由欧盟资助的项目LOGBASED [ 3 ] 。

自20世纪60年代中期,随着计算机硬件和软件的进步设计过程中越来越多的部分已经接管计算机,特别是船舶设计制图元素。同时,第一计算机辅助初步设计的软件系统进行了介绍,处理的经验/简化船舶模型的特定船舶类型或设计变量

的具体经济条件的梯度,优化的基础上的数学参数化探索设计空间基于搜索技术(Murphy等人[4 ] ,NOWACKI等人[ 5])。此外,在船舶的船型阻力最小和最好的耐波性的行为(流体力学设计优化)的,或至少钢铁等权重船的舯段/结构设计(结构设计优化)优化计算机辅助研究开始被引入到海军建筑科学界,直到他们带领到成熟结果在最近几年(见,例如,Papanikolaou等[ 6 ] ,Valdenazzi 等人[7] ,Zalek等人[ 8 ] )。

随着计算机硬件和软件工具的更远,更快的进步,以及他们融入强大的硬件和软件设计系统中,时间已经到了看遥遥领先于船舶设计优化,以全面的方式,即通过解决和优化几个并逐步船舶生活(或整个船舶生命周期系统的所有元素),设计,建设和运营,至少阶段的各个方面;内全面船舶设计优化,我们应该在此也明白详尽的多目标和多受限船舶设计优化程序,甚至对船舶生活(如概念设计)与至少减少了整个现实问题的各个阶段。在“设计X”的总体框架,即“安全性设计”和“基于风险的设计”(SAFEDOR [ 9 ] ,Vassalos [ 10 ] ,Papanikolaou (ED )[ 11 ] ),“设计最近推出的科学学科求效益“,”设计生产“,”设计经营“等表明需要的方法和成熟的方法和计算工具从整体上解决了船舶设计优化问题(Papanikolaou等人[ 12 ] )的可用性。

采用遗传算法(GAS),结合微观尺度的探索和与实用功能的技术进行设计评估基于梯度的搜索技术,先进的本文中作为产生和确定优化设计的通用型优化技术通过有效的探索大规模,非线性设计空间和众多的评价标准。多个应用程序通过使用NTUA的船舶设计实验室(NTUA - SDL )的设计软件平台,整合完善的造船学和优化软件套件与各种应用方法和软件工具这个通用的,多目标船舶设计优化方法,所必需的稳定性,电阻,耐波性,结构完整性等的评价可以在所列参考文献中找到(ABT等人[ 13 ] )。下面的例子,从最近完成的或正在运行的涉及NTUA - SDL欧盟资助的项目推断,可能会被高亮显示。

一波刺耳的高速单体船的阻力最小的船型优化和最佳的耐波性(VRSHIP - ROPAX2000 ,[ 14 ]和[ 15 ] )。

高速单声道和双船型优化船体的至少波阻力和波洗(FLOWMART ,[ 16 ]和[ 17 ] )。

优化客滚船的区域化增加破损稳性和生存性,至少结构重量(ROROPROB ,[18]和[19] )的。

优化的舰艇在受损的情况下在海浪和至少结构重量[20]增加生存能力。

优化减少运动和对终端的背风面波的衰减(礼品,[21]和[22] )的液化天然气浮码头.

船舶设计的物流的优化(LOGBASED ,[3] ,[ 23 ]和[ 24 ] )。

一个AFRAMAX油轮货舱容量增加和环境影响最小的基于风险的设计优化(SAFEDOR ,[ 7 ]和[ 25 ] )。

对于一般的概念和利用天然气和替代程序的多目标优化的细节,可参考卢卡斯[26]和森[ 27 ] 。对现代船舶设计方法和计算机辅助设计程序的技术报告,综合国家最近提出由Andrews等人。[28]和NOWACKI [29]。

综上所述,本文简要介绍了整体方法船舶设计优化,定义了通用的船舶设计优化问题,并演示了用气及相关技术设计一代,探索和选择的解决方案。它讨论提出的船舶设计优化方法的两个典型的多目标船舶设计优化问题,高速船舶,由于波的产生的洗涤和辊的优化减小的供电和环境的影响,即船体形式的优化的基础上上滚降(滚装)渡轮至少为结构重量/增加运输能力,提高生存能力情况下的碰

撞损坏。

2 .一般船舶设计优化问题

在一个整体的船舶设计优化,我们这里应该明白数学与至少减少整个实际设计问题的详尽的多目标和多约束优化程序。一般船舶设计优化问题,其基本元素可以被定义如下(参见图2)

优化标准(评价函数,目标):这是指在数学定义的性能/效率指标可能最终沦为一个经济条件,初始投资即盈利的列表。独立,有可能是优化标准(评价函数或目标)是可以不直接提及经济指标制定;看到,对于一个特定的X舰的功能,例如,优化研究,就像在平静的水,并在航道,船舶安全性能船舶,船的力量,包括疲劳等船舶设计优化标准是在设计参数(设计变量的向量)和一般复杂的非线性函数一般由算法程序的计算机辅助设计程序中定义。

制约因素:这主要是指以数学方式定义的标准(在数学不等式或等式的形式)的监管框架有关的安全(船舶主要国际海上人命安全公约和MARPOL规定)造成的列表。此列表可能由第二组的标准特点是相对于它们的实际价值的不确定性进行扩展和市场状况(供需数据商船)来确定,按主要材料的成本(船舶:钢材成本,燃料,做工),由预期的财务状况(资金成本,利率)及其他具体案件的约束。但应注意的是,后者的一套标准通常被视为一组不确定性优化问题的输入数据和概率评估模型的基础上,可以进行评估。

设计参数:这是指参数(设计变量的向量)根据优化特征设计的清单;为船舶设计,这包括船舶的主要尺寸,除非指定了船东的要求(长度,梁,侧深,草稿模式)和可扩展到包括船体的形式,空间和(主)舾装的安排,(主)网络元素(配管,电气等)的(主要)的结构元素,并根据拓扑几何的可用性有关船舶的设计参数到一个通用的船模进行优化模型。

输入数据:包括第一传统所有者的规格/需求,这对于一艘商船是必需的货运运力(载重量和有效载荷),服务速度,范围等,并可通过多种影响船舶设计进一步的数据来补充和它的经济生活中,像财务数据(利润预期,利率),市场环境(需求和供给数据),主要材料(钢材和燃料)成本等输入数据集可以包括除了量的数字也比较一般知识类型的数据,如图纸(船舶的总体部署),并需

要适当地转换纳入计算机辅助优化过程的定性信息。

输出:这包括整套的设计参数(设计变量的向量)该指定的优化标准/评价函数获得数学极值(最小值或最大值),用于多标准优化问题的最优设计方案都在所谓的Pareto前沿和可能由决策者/设计者权衡的基础上选定。对于帕累托设计解决方案的探索和最终选择的各种策略和技巧可以使用。

在数学术语中,多目标优化问题可被配制成

打开MathJaxon

其中导率μi是第i个目标函数,g和h是一组不等式和等式约束,分别和是优化或设计变量的向量的向量。解决上述问题的是一组Pareto最优解,为此,不能在没有恶化的至少一个其他目标可以实现改善的一个目的就是解决方案。而不是一个独特的解决方案,因此,一个多目标优化问题有(理论上)无限的解决方案,即帕累托一整套解决方案。

采用多目标遗传算法(MOGAS ),结合微观尺度的探索和与实用功能的技术进行设计评估基于梯度的搜索技术,先进的本文中作为产生和识别泛型类型的优化技术通过有效的探索大规模,非线性设计空间和众多的船舶设计发生的评估标准优化的设计。通过使用NTUA - SDL3的设计软件系统,集成了海军建筑软件包NAPA ? ,4的优化软件modeFRONTIER ? 5和各种应用软件的工具,必要的评估这个通用的,多目标船舶设计优化方法的若干应用稳定,电阻,耐波性等可能会在上市参考文献中找到(参见图3的一般方法一般船舶设计优化问题的草图)。

应用介绍了通用的船舶设计优化NTUA - SDL议事的一些典型的例子是介绍和简要在下面谈到。

3 .典型船舶设计优化问题

3.1 .对于供电和洗船型的高速船优化

3.1.1 .问题的概述

在速度,供电,耐波性特征而言船的水动力性能,操控性是非常重要的,尤其是对高速船(HSC )。洗波一代担心既不是设计师,也不是船舶经营人,直到最近。它是引进众多大型高速船的船主,目前正在推动海事当局考虑申请一个尽

可能合理的洗涤标准来HSC的操作,因为对海洋环境的影响和活动,沿海地区的安全。因此,至少对于HSC设计,洗还原成为船舶的流体动力学性能的一个重要要求,以及与其他传统的流体动力的目的。

从概念上来看,修长的船体形式被确认为他们良好的性能和冲洗特性。的双体船增加间隔距离一般会导致波阻力和波洗净减少。不幸的是,容器的主要细节的选择是许多因素和限制的折衷,因此,不仅可以通过低洗涤的要求来决定。因此,一洗最小化方法在设计过程中,最好是在第一个阶段,当容器的主要细节已被定义及船型开发,整合正在成为一个先决条件,以减少监管速度的限制所产生的影响将大大损害船舶的最终经济潜力。如果这样的方法是高效,可靠的洗涤预测的数值方法必须是可用的。虽然洗波预测根本不是一个简单的问题,特别是船只在半规划和规划条件,在计算流体力学研究进展导致了软件开发工具,无论是基于可以与使用的开尔文或者Rankine源分布一个良好的程度的信心。内部集成的设计环境结合的这样的数字工具是本文介绍的工作的主要目标。在一个多目标优化问题,如冲洗降低是客观功能之一,该框架的船舶设计过程的制定,使得正规优化方法的应用,以获得最佳的船型受业主的要求和技术及监管限制。其他的目标函数可能是该船的总电阻,适航性,动态稳定性等,提供适当的数值工具可以为他们的可靠和高效的计算。此外,优化标准反映了容器的经济潜力,如建筑物和运营成本,运输能力,净现值或货运的速率,也可以使用。

本研究在NTUA - SDL主要专注于供电的最小化和在过度洗波对环境的影响。因此,选择的目标函数是有限的总电阻和洗波最小化。为了进一步简化计算,该船只的推进系统,无论是水射流或螺旋桨,所产生的洗涤波的影响已被删去。目标函数反映了血管的经济表现遗漏部分是由不断的运输能力所施加的条件合理。在实践中,这是通过一个指定的最低滚装载货甲板面积和恒位移的要求确定。

所选择的目标已经接近如下:

(一)的总电阻是由摩擦力加上波阻力的总和,其中所述的摩擦阻力是由使用ITTC摩擦阻力系数公式的计算来近似。Shipflow ? ,FLOWTECH 6一个著名的商业CFD软件,采用了波浪阻力和洗波计算。非线性迭代计算被执行,因为它被认为有必要考虑到下沉和运行饰板上的兴波阻力和波浪洗的效果。

(b)对于所述第二目标函数,适当的洗涤波测量准则,应选择针对每个特定应用,根据不同的种洗涤效果进行评估。在本研究中,基本上旨在展示优化概念的潜力,简单的洗漱措施已被采纳,在“平均”波高W沿纵波斩在从船的中心线一定距离的形式:

等式(1)

打开MathJaxon,其中ζ(X,Y)是波抬高,而X1和X2是沿波切口积分区间的开始点和结束点。备选的洗涤条件可以在优化过程中,如最大发生局部波高度在很容易地引入。波周期或波长可还介绍,并结合波高,以获得表达局域波能量密度的洗标准。对于这种优化问题的解决方案中,通用过程在图中概述。2已被应用。

3.1.2 。参考艘

两个参考高速船已经被选定为概括优化程序,即一个高速单体船和双体船的示范。相关工作已在欧盟资助的项目FLOWMART [ 16 ]和[ 17 ]进行。所选的单体船船只

的海盗11000 ,由勒鲁-船级社。该容器的主要技术特征列于表1中。

表1中。

所选择的单体船海盗船11000的主要特点。

整体长102 m运输能力566名乘客和148辆

在水线长87.5米推进功率4 ×6500千瓦

总体梁15.4米主引擎4的MTU 20V

吃水2.5米柴油发动机

服务速度37千牛推进装置4 KaMeWa水刀

表选项

模型试验对于上述容器由SIRHENA按1:30的模型规模的FLOWMART项目内被执行的,在牵引罐为5微米的对应于深度弗劳德numberFnh 3米深度= 0.641的光束。由于拖曳水池的窄波束,预期显著反射均会影响测量的洗波。因此,计算已经在水不受限制的宽度和90米的深度(满刻度),并且在宽度和深度上对应于牵引槽的尺寸的信道执行对容器中。该预测与测量结果的在0.25L和0.5L横向比较距离离中心线(CL)的示于图图4和图5 。

在波的削减和用于从船首约3船的长度的第一部分,从对数值预测有限的信道宽度的影响是比较弱的。进一步船尾,这个效果随在通道与实验测量值更好的比较预测的容器显著。一个非常陡峭的波峰,从船头约两船的长度,可以在该实验结果为波斩在0.25L观察。相比,数值预测这个波峰是高出约50%。同样的现象可见于波斩在0.5L,在哪里在300米,400米的弓实验测量观察到一个陡峭的波显著的数值结果根据预测。

第二个选择的容器是高速双体船红色喷气三,通过FBM设计。该容器的主要技术特征列于表2中。

高速双体船喷气红三的主要特征。

总长32.9米服务速度33千牛

在水线长度29.58米运输能力120乘客

总体梁8.32米推进功率2 ×1360千瓦

船体2.27米主引擎2的MTU 12V 396 TE 84

吃水1.133米推进装置2 MJP 650水射流

表选项

与长弗劳德数等于0.97本船运行在规划区域。模型试验对上述船只是由MARINTEK进行,也内FLOWMART [16] ,在1:12.5模型规模,速度范围从10千牛到33千牛和水深等于3.75米,7.5米,15米和37.5米(满量程)。该预测与测量结果以30海里的速度和在0.845L的横向距离离中心线的比较示于图6和图7 。

数值模拟结果与实验测量之间达成令人满意的协议获得了从船头5.5船的长度。此外尾部,两条曲线之间有相当大的差异可以看出,可能是由于接近自由表面的版面面积的后限。

船型开发

所开发的优化过程是通过使用NAPA ?的基础上,参量产生的替代船型。小心确定最合适的设计参数,以及它们的适当的变化范围,是必要的,以确定可行和高效的船体形式的产生。对于单体船壳体的船体形式生成是由一组点和倾斜角度的控制。通过这些点的网格被创建定义该船体。在图8一个典型的船体形式的透视图被呈现,其中所述栅极与定义点被示出。

图8。

对于双船体的情况下,两个步骤的船型开发程序获得通过。首先,一个辅助船体形式导出,再使用适当的定义点(见图9)。这船体,其特征在于由一个长铰接线,在整个容器的长度,和由横截面与在底部和侧部的直线段。两个过渡曲线,然后投射在侧面和底部(图9中的虚线)。一种新的网格确定最终船体被创建,四舍五入的两个过渡曲线之间的横截面。相应的宏已经发展到方便的船体形式的参数化建模,充分利用NAPA宏语言。创建船体形式后,其他宏执行检查与几何约束的合规性和准备适当的输出文件,描述由船舶流量处理合适形式的几何形状。图9 。

3.1.3.优化的结果

上述半位移单体船和高速双体船的船体形式最优化的典型的结果在下面的章节中讨论。

3.1.3.1.的单体船船的优化

在图10 ,W与总电阻RT(近似RT = RF + RW)所生成的设计显示了洗波测量的散点图。原来的容器(根据船舶流量计算)中的对应值都带有在图的右上角的粗实圆。图10.

一些具有良好的水动力特性设计的标识。在电阻所得到的减少量,洗涤波测量和最大波高,相对于原来的容器中,列于表3中。类似的比较是从计算的波切口位于at0.25L和从容器的中心线0.75L横向距离所获得的结果。边界线(“帕累托前沿')示于图10对应于最好的可获得的结果。所有位于该行上的图案被认为是“最佳”的,因为它是不可能提高相对于一个标准容器的性能而不损害其性能相对于其他人。这是设计师的责任,选择位于这条线的设计中最可取的解决方案,根据他的经验,并有可能进一步评价标准。决策支持工具,如实用函数技术,可在边界条件,以协助设计师在这个选择过程。

在图中显示的结果。11进行了计算,使用2 ×686的面板上的湿润表面上,

并在自由表面2×3345面板。四个迭代最大数设置,导致每船约630秒的CPU 时间使用DEC的XP1000工作站。在表3中给出的结果已被重新计算具有较大的自由表面的版面区域,对应于计算机能力的几乎100%(2 ×7742的自由表面板:7602的CPU时间)。融合已经经过九年迭代所有船舶已取得。请注意,在表3中的洗涤措施W获得也重新计算(在波斩,位于靠近点在船的船头拥有500米的零向下交叉点,其尾端)一个较大的积分时间间隔。相应的自由面高程在一波下调位于LPP / 2从船舶航迹,提出了图11 。

3.1.3.2该双体船的优化

进行了一系列的优化研究选定的高速双体船。是表示W与总电阻RT为最后阶段的优化测试过程中每艘船所获得的洗波测量图,提出了图。12 。原容器中的相应值(根据船舶流量计算)由粗实线圆所示。应当指出的是,原始红喷气III船体形式已经被仔细地设计用于低电阻和洗波,并预期从一开始,这将是相当困难的应用优化,以获得进一步的改善。这证实了所得到的结果中,至少有关的电阻,其中所获得的减少最大为0.7 %的数量级。然而,一些形式的船体可以在图来识别。12用相当有利的冲洗特性。其中,船身没有98B15W ,具有减少在洗涤计量W 13.8 %,而总电阻几乎等于原来的,可被视为一个强有力代替原船体形式。在耐洗涤度量和最大波高所得到的减少量,相对于原来的容器中,列于表4 。

得到的结果进行比较。

RT (kN) Diff. % W (m) Diff. % Hmax (m) Diff. %

Original vessel 64.09 0 0.116 0 0.546 0

Hull no 98B15W 63.65 ?0.70.100 ?13.80.462 ?15.4

Hull no 98B125W 63.76 ?0.50.105 ?9.50.496 ?9.2

赫尔没有98B15W计算运行修剪等于0.163 °的弓。为了研究对产生的洗波运行

修剪的效果,一系列的这种船体的变形进行了检验。结果从1变体(赫尔没有98B125W )与零运行修剪都包括在表4中。

在图中显示的结果。12进行了计算,使用2 ×348的面板上的湿润表面上,并在自由表面2×1763面板。五迭代最大数设置,导致每船约310的CPU时间。在表4中给出的结果被计算具有较大的自由表面的版面区域(2 ×8456的自由表面板:34960的CPU时间)和10次迭代。表4中的洗涤测量W再次被计算为较大的积分区间,产生了显著较低的值在图3的结果相比较。12 。相应的自由面高程在一波下调位于LPP / 2从船的中心线,提出了图13 。

3.1.

4.结论

已证明,所研制的过程是一种宝贵的设计工具的各种高速船的船体形式发展。施加局部形状变化和下的恒定速度,位移,长度在水线和间隔距离(对于双体的情况下)的最大波高为根据数值洗涤波预测所得到的还原是高达30%的假设单体船船舶和最多的双体船的15%,并指出,这两个原来的船都是经过精心优化设计,具有良好的水动力和市场表现。该方法允许根据设计师的需要,在日常实践中推出进一步的目标函数和约束条件。应用到其他类型的船舶设计用于低转速的出现直接的就更少了有问题的,因为简单平静的水面流体力学,可以通过适当的流体动力学软件工具更好的评估。所提出的优化过程的结果的有效性在很大程度上取决于所采用的的替代船型水动力评价数值方法的准确性。虽然从与实验测量数值预测的比较结果显示令人鼓舞的协议,然而,认识,进一步的工作是必要的,以提高使用的数值方法。同时聘请势理论的船舶阻力的评估和清洗的特点是一个重大的简化,它不过预计即使该方法不能提供的目标函数(特别是有关船只的电阻)的绝对值非常准确的结果了仍然是一个非常有用的工具,特别是在最初的设计阶段,实现了快速的设计空间探索,并协助设计人员从设计不好区分好,分类正确的表现顺序替代设计方案。.

3.2.滚装客船以提高安全性和效率隔优化

3.2.1 .问题的概述

概率破舱稳性的监管理念( A.265 [30] )的介绍,大约35年前,作为替代确定性的要求,一直被视为对评估过程的合理化的重要一步船的稳定下损坏。即生效

2009年1月1日以及新的SOLAS公约破舱稳性规定是适用于任何客船或干货船类型,完全是基于概率的概念,所有新建楼宇,因此设计师们现在不得不学习与工作概率的概念,这是非常复杂和不太透明的,相比于传统的确定性概念。相关的计算工作量是相当显著,并可以进行只有使用专门的软件程序,它需要与其他船舶设计软件工具和优化程序接口。

缺乏这方面的设计经验和系统的研究动机上的“滚装客船概率规则为基础的优化设计,ROROPROB ”[18]的设置了一个欧盟资助的项目。该项目于2003年完成,其目的是制定和实施一个综合设计方法的滚装客船的最佳细分,基于概率破舱稳性规定。

下面的轮廓与NTUA - SDL的ROROPROB项目内的工作,指的是正式的多目标优化过程的滚装客船的内部区域化的基础上,对损害稳定评估的概率方法的发展[19]。优化的目标是针对翻船船的阻力的最大化,通过她的运力达到的分舱指数,并表示,在这两个增加的载重量和车库甲板空间方面。另外,该达到的分舱指数7可视为一个约束(在达到的分舱指数≥规定分舱指数形式)和优化可能就运输能力的建设成本,日益接近,并最小化最大化进行到船东的角度。

降低建设成本在本文中认为这主要是由于钢铁等权重最小化的结果。细分甲板以下水密舱室数目的减少也被认为具有除了结构重量的显著影响,也对设备成本。

3.2.2 。该过程的概要

所采用的程序是基于一个著名的商业船舶设计软件包(NAPA )的集成和通用的优化软件包(modeFRONTIER ),在图中列出的通用求解过程的框架。2 。船只的水密分是自动生成的,假设船型并给予主要布局概念的基础上,一些设计变量和设计参数。对于每个设计变量的达到的分舱指数,以及在保持较低和主甲板车库总车道长度,钢铁等权重到主甲板车库的顶部计算。所采用的方法的主要特点在下面的章节中列出。

3.2.2.1 。内部结构的参数化开发

适当的行动方案宏已创建用于基于一组设计变量,形成了所谓的“设计空间”船的内部的水密结构的产生,另外一组由用户提供的设计参数。设计变量的优化过程进行了系统更新,使用中模式前沿适当的工具来完成设计空间探索。用户提供的设计参数是用来定义在局部和全草案船舶的完整负载条件,并提供必要的数据为各种计算(对于结构重量计算,整车尺寸为车道长度计算等具体的权重)。该设计参数的优化过程中保持恒定。选定量可以被处理或者作为设计变量或参数,这取决于用户的意图或每个设计情况的具体要求。例如,在特殊案件中,水密分舱优化仅限于主机舱船前进的区域,用户可以把相应的设计变量定义在船尾的船隔作为参数。

继内部布局的生成,程序将继续与各设计变量进行评估,充分利用内NAPA可用的计算能力。适当的NAPA宏已经发展到控制破损稳性分析,计算结构重量和运输能力(无论是在排水量和车道长度计算),并验证每个设计的一致性。

特性的设计与在主甲板中央和侧壳体的安排,通过上述步骤生成的,示于图。14和图15 。除了主壳体的,细长壳体在主甲板的后端可以看出,在这两种安排。横向舱壁的位置,两个下的纵向和横向范围成立(前和后,如果有的话),垂直位置和双层底部和内部结构的所有其它细节的程度是由一套设计的控制变量。在本文中所呈现的研究中,设计变量用于沿与28的设计参数限定该容器的内部布局。根据用户的选择,设计变量的子集来定义的设计空间,而其余的变量在优化过程中保持固定。图14

3.2.2.2 。破舱稳性计算

根据概率破损稳性概念的计算达到的分舱指数已经完成。虽然我们正在处理的滚装客船的设计,给出的结果是根据SOLAS B-1部分,原本适用于货船第25条。然而,开发优化程序可以很容易地扩展到占了NAPA软件包认为最新的统一的概率破损稳性配方(2009年国际海上人命安全)。

3.2.2.3 。优化程序执行

使用modeFrontier软件包执行的最优化过程的协调,提供了装置,用于将计算链的定义和控制,并进行必要的外部套装软件的集成。图形用户界面,用于优化逻

辑方案的执行和审查(参见图16 )。输入变量,以及它们的变异间隔和必要的设计参数,则在相应的输入文件中定义。链接到相应的外部应用程序建立与批处理文件的帮助下,允许modeFrontier来控制程序的执行,并执行在网络上的各种目录和/或计算机之间需要数据传输。适当的优化调度器的选择取决于具体的需要解决的问题。在我们的案例研究既单面和多目标遗传算法(MOGA )已被使用。对于优化程序的输出的分析,提供bymodeFrontier (平行图,散布图和学生地块)的各种选项中使用。后者用于评估相对于输出值的每个输入变量的重要性。图16

3.2.3 。案例研究

系统的案例研究已经进行应用上述过程将样品滚装客船(图17)。船的详情和两个初始载荷条件(完全和部分负荷)的定义列于表5中。的横倾角度的计算仅限于60 °,并没有向下的水浸开口是在本文介绍的案例研究中定义。车库空间的磁导率被设置为等于0.90 ;用于发动机室它是0.85 ,而对于空间的其余部分被设置为等于0.95 。图17 。

3.2.3.1 .多目标优化为最大的A和运输能力和最小的结构重量

在所提出的优化研究达到的分舱指数A和车道米既最大化得到解决,而结构重量最小化。很明显,前两个目标是矛盾的,因为A的最大化要求致密隔,而这会限制下保持长度,因此总车道米。结构重量的最小化也是违背答:对于演示应用的方法论的最大化一个矛盾的目标,结果在主车辆甲板中央壳体构造列于下面(见3.2.3.2for评估侧壳体的配置)。

该船的内部结构的优化被限制的主引擎室的面积前进,保持舰尾部分安排固定的。优化过程的逻辑方案示于图18 。描述的主引擎室隔向前七个设计变量被选择来定义设计空间(自由变量)。为达到的分舱指数的最低可接受值的约束被罚款。在多目标遗传算法(MOGA )优化调度已被选定为实际的优化,并随机生成的42设计的初始种群。初始设计的人数估计由拇指提示“2 ×变量×的目标数数”的规则。优化过程随后启动了30代的概率为0.5方向性交叉的,选择0.5的概率,以及0.1突变的概率。共有950设计创建和评估。这项研究的帕累托设计结果列于图19 图20和图21

'最好'走出产生帕累托设计的设计师的选择可支持的多准则决策[ E.STE.CO (2003年),“modeFrontier软件v.2.5.x ”,HTTP的效用函数技术:/ / www.esteco.it/ ] 。假设为三个目标相等的权重,所研究的中央壳体的设计的等级示于图。22 ,而在图23显示生成的优化设计(编号782 )的总体安排。

当到货运能力(车道米),这被认为是更接近一个潜在的船东的经典设计预期,车道长度对船舶的经济价值产生直接影响,从而提供更高的偏好而达到的分舱指数应该刚刚超过极限的安全法规设定,结果改变,如图所示。24和图25 。

3.2.3.2 .中央和侧壳体配置之间的比较

所得结果的比较,优化中央和侧壳配置时,呈现在图26 ,图27,图28 。从这些图中可以观察到,该侧壳结构导致显着增加运输能力,结合达到的分舱指数的一个明显的增加。运输能力的增加主要归因于主甲板面积更有效地利用。此外,侧壳的存在对下列损害船舶的稳定性特征产生积极的影响,使保持较低的区域的增加,而履行的增加达到的分舱指数的要求。关于结构重量的2设计概念之间没

常用船舶设计软件对比

常用船舶设计软件对比 目前,国际上常用的船舶设计软件有如下几种: Tribon Tribon 系统是由瑞典KCS(Kockums Computer System AB)公司设计开发的一套用于辅助船舶设计与建造计算机软件集成系统。Tribon集 CAD/CAM(计算机辅助设计与制造)与MIS(信息集成)于一体,并覆盖了船体、管子、电缆、舱室、涂装等各个专业的一个专家系统。 总体上Tribon系统可分为船体设计、舾装设计、系统管理及维护三大部分。该软件是一个出色的集成系统,也是一个庞大的系统,它具有许多其他系统所不具备的优点。Tribon推出的新版本较过去添加了很多新的功能,如在设备选择、合同设计等方面的功能。我国使用该设计软件系统的公司有:广船国际股份有限公司、江南造船(集团)有限公司等。对我国的用户来说,该软件存在的缺点有:数据开放性不够,数据库系统自成一套与常用的数据库缺少接口等。 TRIBON的第一个软件包是TRIBON Solution。在2004 TRIBON Solution 被AVEVA集团收购,M3是tribon的最新版本。它包括初始设计模块,基本设计,船体建模,船舶配件模块,装配计划和工件准备模块。运行于windows系统,在造船工业排他性发展。(注:言下之意是说tribon和其他程序的接口、兼容等方面过于保守)

vantage marine是AVEVA基于已有着名的PDMS(工厂设计管理系统)发展的新产品。vantage marine的意义在于它是PDMS配件模块和tribonM3船体和基本应用程序的联合产物。 NAPA NAPA 公司首次在船舶设计软件中采用3D技术,并在船舶初步设计和基本设计阶段提出了3D NAPA船舶模型的概念,这一概念己得到广泛认同。利用NAPA Steel设计师们可以在较短时间内迅速完成结构初步设计和重量、成本计算,生成可供送审的技术文件和图样,并根据需要生成结构有限元计算所需的网格模型。在NAPA于 2003.1发布的版本中具有的最新的功能之一是提供了许多软件与NAPA Steel之间的接口,比如说Tribon Hull和Nupas-Cadmatic,以及其它一些典型的经常使用的船舶设计系统。其中与Tribon之间的接口可以实现:曲线的转换、表面的转换、图的转换等。 FORAN FORAN 的开发和维护者SENER Ingeniería y Sistemas SA公司成立于1956年,是西班牙最大的私营独资的工程公司。利用50多年的船舶设计经验,SENER保证其最终产品是可信赖的、高效的工具,帮助用户实现其唯一的目标:让船舶的设计和建造更快、更好、更节省。 FORAN软件是一个囊括了船、机、电、涂、舾装各个专业的强大设计软件。在船舶设计和建造中,从开始的方案设计、初步设计和送审设计

船舶总体设计任务书

一、总体 1、概述 本船为单桨、单舵、长艏楼中型渔政船。作为我国沿海各省市渔政执法公夯船,其主要任务是担负我国200海里专属经济区管理任务和渔业法所赋予的渔政渔港监督任务。本船性能指标,结构强度,设备配备均满足CCS对无限航区船舶的要求,并符合有关国际公约的规定。 为适应渔政船的特殊使命,有效进行海上监督检查,维护海上渔业生产秩序,执行海难救助和登临、紧追违规船舶的任务,保证本船具有优良的快速性、操纵性和适航性等各项船舶性能指标是本船设计的关键。本船双机并车设可调螺距桨,可适应巡航和追踪等不同航速的要求,在各种航速情况下均可获得最佳的机桨匹配。本船设减摇鳍和舭龙骨改善了适航性能,增强了恶劣海况下有效执行任务的能力。 作为代表国家行使渔业执法权力的专用船舶,本船在外观建筑造型上进行了精心设计,力求体现美观、威武、壮重的风格。全船舱室布置既考虑合理利用船舶空间,又充分顾及船上人员工作便利有效,居住舒适实用。全船主甲板以上设三层甲板室,驾驶室具有良好的环视视野,以适应执行任务时高度警戒能力的要求。 本船各类船舶设备和特种功能设备的配备和选型以满足设计任务书要求和规范规定为原则,注重设备先进性、可靠性、合理性和经济性的有机结合。 2、主尺度要素 总长55.00 m 垂线间长49.20 m 型宽 7.80 m 型深 3.90 m

设计吃水 3.00 m(原始尾纵倾0.5m) 排水量 599 t 甲板间高 主甲板至艏楼甲板 2.30 m 艏楼甲板至驾驶甲板 2.30 m 驾驶甲板至罗径甲板 2.30 m 定员(床位) 24 人 3、主要技术性能 (1) 航速 主机功率1250kW(1700PS)×2 在风力不超过蒲氏3级,海浪不超过2级,潮流平稳、深水海区试航。 最大持力航速17.0 kn 经济航速(双机70% MCR) 16.0 kn (2) 稳性 满足中华人民共和国船舶检验局《船舶与海上设施法定检验技术规则非国际航行海船法定检验技术规则》(2004)对远海航区船舶的完整稳性要求。 (3) 干舷 满足中华人民共和国船舶检验局《船舶与海上设施法定检验规则非国际航行海船法定检验技术规则》(2004)B型船舶的规定。(4) 适航性 在5级海况下,平均剩余横摇角不大于5o。 (5) 续航力 2000海里(按经济航速计算)。 (6) 自持力30天

船舶设计基础知识(轮机)

船舶轮机设计基础知识 服务对象:在校大学生及刚入行那不久的船舶技术设计人员 概述: 作为一名船舶专业的人员在从事这方面的工作时需要储备好以下知识:船舶专业基础、船舶英语、船舶规范。 船舶基础知识就是在平常的课堂上、船厂参观实习及阅读专业书籍。对于大多数的人来说课堂上了解到的基本上就是自己整个船舶专业知识的全部了,有这样的基础储备也不错。 船舶英语:沟通是桥梁,不能沟通就无法进入下一步的工作并且会让自己在船检船东的沟通或谈判中处于极不利的位置。国内的船大多数都是国外船东监造的,船入级一般都是如国外船级社,主要的设备资料也基本上都是英文。在工作中避免不了需要用到英文,专业英语好得到的机会也是很多的。 船舶规范:作为在校生或是刚入行的人来说,对船舶规范因为没有经历过很难有很深刻的印象但又不得不去了解它。它是今后你碰到问题为了减少造船成本说服船东、船检的主要工具。如果不了解船舶规范就等于没有了造船的工具。刚入行前对规范规则需要有些了解,了解的越多越好。船舶规范知识很广泛,边学便用会伴随一个船人的始终。上面提到的三个方面在实际的工作中会有深刻的了解,在校如果能打好基础毕业后不管船舶市场像现在这么差都将是前途一片光明,这一点是肯定的。对于船舶学子必须要有这样的一个信心。 具体轮机专业方面:

1.规格书:船东需要造船会起草或让专业的咨询公司代理起草一份船舶规格书,现在船舶市场已经很成熟绝大多数的规格书都有一些范本,一般只需要船东根据自己的实际需要进行一些修改即可,船舶规格书都是作为商务合同的附件。一旦商务合同生效,规格书就是船舶设计或技术人员从事工作的基础,一般在160到200页左右用的都是英文。规格书主要分为概述、结构、舾装、轮机和电气五个方面,开展项目前必须要认认真真的将规格书看完,需要注意的就做好笔记。作为轮机专业人员概述及轮机需要仔仔细细看完看懂,其他专业的也需要认真看下,有时候船东习惯不一样可能在电气或是舾装里面也有些轮机方面需注意的东西。规格书不熟悉会直接影响设备订货和图纸审核,出现失误就需要拿钱和时间去弥补。船舶不同于一般的制造业,出现失误造成的损失动不动就是几千几万几十万还有买不到的建造时间,要命的是大大小小的失误在国内的造船行业都是避免不了的。如现在船舶市场如此惨淡,作为技术设计人员减少造船成本的最好办法就是认真仔细,如同走钢丝需要时刻提醒自己。入行就这么5年我就见过好几十个因为一个简单的失误造成巨大损失而被公司扫地出门。设计公司稍微好些山高船厂远,作为船舶技术人员尤其在船厂工作是极为考验人的工作。 总之规格书是造船人员的立足之本。 2.熟悉完规格书就需要编号详设图纸目录,一般都会在与设计院谈合同的时候附在合同里面。作为详细设计就是原理性设计,一般是根据母型船,对图纸进行小修小改。将做好的图纸文件给船级社、船东、

基于多学科优化的船舶结构设计研究

基于多学科优化的船舶结构设计研究 发表时间:2017-09-21T14:15:44.680Z 来源:《防护工程》2017年第12期作者:叶帆[导读] 满足其实际设计要求,建立健全相关管理机制,合理解决其中存在的设计问题,提高优化设计工作效果。 武汉船舶设计研究院有限公司湖北省武汉市 430000 摘要:在船舶结构设计的过程中,设计者需要积极应用多学科优化设计方式,建立专门的框架体系,在继承有限元建模与分析软件优化技术的支持之下,科学开展船舶设计工作,逐渐提高设计质量与可靠性,增强其工作成效。 关键词:多学科;船舶结构;优化设计 在船舶设计的过程中,设计人员应用多学科优化设计方式,可以有效提高设计工作质量,建立科学的计算结构,对其进行校核处理,应用专门的软件设计技术,明确约束条件,提高结构的耐波性与操控性,满足其实际设计要求,建立健全相关管理机制,合理解决其中存在的设计问题,提高优化设计工作效果。 一、优化设计模型的构建措施 在建立优化设计模型期间,需要对船舱区域结构进行重点分析,主要因为其占有整个船体重量的70%左右,决定着船舶的造价与费用,因此,需要对其进行全面的处理,提高结构设计的优化型,做好区域结构设计工作。 第一,设计模型范围。对于模型范围而言,需要根据船舱实际情况,对其货仓进行划分处理,利用先进的定位技术,明确船舱的各类区域。一方面,需要建设完善的有限元模型,按照工作要求,对其进行优化处理。另一方面,需要建设有效分析区域模型,根据传承的设计要求,对其设计质量进行控制。且在结构优化设计期间,需要对燃油舱与淡水舱等重量进行检验,通过多点约束的方式,对其进行等效划分处理,全面调节空船重量与实体船舱重量之间的关系,及时发现其中存在的差值问题,采取有效措施对其进行改革,以此增强设计成效。 第二,边界条件的明确。设计者需要科学明确边界条件,按照国家《钢制海船入级规范》等条例,对船舱模型进行独立点约束,明确独立点的位置,对其横剖面与轴高速进行分析,提高前后端面约束处理工作质量。 第三,荷载调节措施。为了做好简化设计工作,需要对于船舱的装载情况进行分析,及时发现危险荷载中存在的问题,例如:静水荷载、波浪荷载等,科学计算船舱压力数据信息,以此提高优化设计工作效果。 二、舱段优化设计模型 在结构优化设计的过程中,需要对舱段优化设计模型进行全面分析,在严格控制的情况下,提高设计质量。 第一,设计变量的分析。在多学科优化设计期间,需要利用多个学科对船舶主尺度进行全面的分析,明确结构优化设计要求,在获取相关确定值之后,科学开展设计工作。首先,对于船体而言,可以利用高级强度钢对其进行建造处理,例如:AH32强度钢材料,对于货仓区域而言,需要对其纵向构件进行处理,利用AH36级强度的钢材料开展制作工作,提高优化设计工作质量,增强其工作效果[1]。其次,在有限元软件的限制之下,板单元的应力数据信息分析工作受到广泛重视,需要相关设计者对其设计参数进行全面的处理,在参数改变的情况下,提高系统设计质量。最后,需要对各类板单元的厚度进行控制,根据实际设计情况,对设计方案进行简化处理,在减少计算时间的基础上,提高设计工作效率与质量,满足其实际发展需求。同时,需要规范计算方式,选择离散设计变量开展优化设计工作,提高工作成效。 第二,边界条件的明确。设计者需要科学明确边界条件,按照国家《钢制海船入级规范》等条例,对船舱模型进行独立点约束,明确独立点的位置,对其横剖面与轴高速进行分析,提高前后端面约束处理工作质量。 第三,荷载调节措施。为了做好简化设计工作,需要对于船舱的装载情况进行分析,及时发现危险荷载中存在的问题,例如:静水荷载、波浪荷载等,科学计算船舱压力数据信息,以此提高优化设计工作效果。 二、舱段优化设计模型 在结构优化设计的过程中,需要对舱段优化设计模型进行全面分析,在严格控制的情况下,提高设计质量。 第一,设计变量的分析。在多学科优化设计期间,需要利用多个学科对船舶主尺度进行全面的分析,明确结构优化设计要求,在获取相关确定值之后,科学开展设计工作。首先,对于船体而言,可以利用高级强度钢对其进行建造处理,例如:AH32强度钢材料,对于货仓区域而言,需要对其纵向构件进行处理,利用AH36级强度的钢材料开展制作工作,提高优化设计工作质量,增强其工作效果[1]。其次,在有限元软件的限制之下,板单元的应力数据信息分析工作受到广泛重视,需要相关设计者对其设计参数进行全面的处理,在参数改变的情况下,提高系统设计质量。最后,需要对各类板单元的厚度进行控制,根据实际设计情况,对设计方案进行简化处理,在减少计算时间的基础上,提高设计工作效率与质量,满足其实际发展需求。同时,需要规范计算方式,选择离散设计变量开展优化设计工作,提高工作成效。 第二,约束条件分析。对于约束条件而言,需要参考屈服应力数据信息,对其进行全面的处理,满足相关工作要求。在此期间,需要根据国家规范,对其强度进行计算,如果将刚才的屈服应力条件作为约束条件,就要对其最小值进行计算,获取合理的优化设计成果。同时,在货仓区域优化设计期间,由于材料等级存在差异,系数也会有所不同,因此,在实际设计期间,需要制定针对性的约束条件设计方案,提高优化设计工作的合理性与有效性[2]。 第三,目标函数的分析。对于目标函数而言,在实际分析期间,需要科学设定重量值,对其进行最小化的优化处理,将表达式设置为: ×X2....X6]7 minFX 三、多学科优化船舶结构设计实现措施 (一)工作流程分析 第一,做好准备工作。首先,需要利用相关软件,建立有限元的模型,明确相关材料与各类属性,对荷载问题进行全面的分析与处理。其次,需要对属性进行分析,在强度检验的情况下,生成文件。再次,需要利用计算方式,对文件中的各类数据信息进行全面的计算,以此提高优化设计质量。最后,需要计算质量与应力报告,对各类模型进行分析[3]。

结构优化设计是在满足规范要求

结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下,通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施,充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。结构优化设计在当前竞争日益激烈的建筑设计市场成为大势所趋。如何在满足建筑功能的前提下,保证结构安全并控制含钢量成为摆在结构设计工程师面前的现实课题。本文总结了以往的设计经验,参考了相关文献,给出了结构优化设计的步骤和一些具体措施,供设计人员参考。 1结构优化设计的步骤 笔者认为,结构优化设计的合理步骤应该是:①在方案阶段,通过与建筑专业的充分沟通,对建筑的平面布置、立面造型、柱网布置等提出合理的建议和要求,使结构的高度、复杂程度、不规则程度均控制在合理范围内,避免抗震审查,为降低含钢量争取主动权;②在初步设计阶段,通过对结构体系、结构布置、建筑材料、设计参数、基础型式等内容的多方案技术经济性比较,选出最优方案,整体控制含钢量;③在具体计算过程中,通过精确的荷载计算、细致的模型调整,使结构达到最优受力状态,进一步降低用钢量;④在施工图阶段通过精细的配筋设计抠出多余钢筋,彻底降低含钢量。 在进行多方案的技术经济性比较时,应综合考虑材料费、模板费、基坑开挖降水支护费用、措施费、施工难易、工期长短等因素,与甲方协商后择优选用。 2结构体系与布置优化 结构体系和布置对造价影响很大,应予重视。 1)应根据建筑布置、高度和使用功能要求选择经济合理的结构体系。比如,异形柱框架比普通框架用钢量大,在可能的情况下尽量采用前者;短肢剪力墙比普通剪力墙含钢量高,在可能的情况下尽量采用后者。 2)应选择比较规则的平面方案和立面方案。尽量避免平面凸凹不规则或楼板开大洞,控制平面长宽比,合理设缝,使结构刚度中心与质量中心尽量靠近。竖向应避免有过大的外挑或内收,同时注意限制薄弱层、跃层、转换层等不利因素,使侧向刚度和水平承载力沿高度尽量均匀平缓变化。 3)应选择合理、均匀的柱网尺寸,使板、梁、柱、墙的受力合理,从而降低构件的用钢量。柱网大则楼盖用钢量大,柱网小则柱子用钢量增大,应根据建筑实际情况和经验合理布置。例如,住宅中小开间结构中墙柱的作用不能得到充分发挥,过多的墙柱还会导致较大的地震作用,可考虑采用大开间结构体系,既节约造价,又便于建筑灵活布置。 4)应选择经济合理的楼盖体系。楼盖质量大,层数多,占整体造价比重高,对楼盖的类型、构件的尺寸、数量、间距等应进行对比分析,选择最优的方案。一般住宅宜采用现浇梁板楼盖,预应力楼盖的预应力钢筋容易被二次装修破坏,井字梁楼盖影响室内美观,均不推荐。办公楼等大空间结构宜采用十字梁、井字梁、预应力梁板方案。双向板比单向板经济,应多做双向板。板的厚度,双向板宜控制在短跨的1/35,单向板宜控制在短跨的1/30,此时板易满足强度和变形要求,经济性好。 5)剪力墙结构的优化空间很大,应下大力气优化。剪力墙的布置宜规则、均匀、对称,以控制结构扭转变形。在满足规范和计算的前提下应尽量减少墙的数量,限制墙肢长度,控制连梁刚度,剪力墙能落地的就全部落地不做框支转换层,平面能布置成大开问的尽量布置成大开间,墙体的厚度满足构造要求和轴压比的要求即可。连梁刚度太大时可通过梁中开水平缝变成双梁、增大跨高比等措施降低连梁刚度。尽量少用短肢剪力墙,限制“一”字墙,少做转换。 6)降低含钢量的小技巧:①楼电梯间不宣布置在房屋端部或转角处。因其空间刚度较小,设在端部对抗扭不利,设在转角处应力集中。②框架结构层刚度较弱时,加大柱尺寸或梁高都可显著增大层刚度,而提高混凝土强度效果不明显。③柱的截面尺寸,多层宜2层~3层

船舶硫化物排放控制对轮机设计的影响及对策116

船舶硫化物排放控制对轮机设计的影响及对策 摘要:船舶燃料燃烧产生的硫氧化物会对环境造成极大影响,因此要严格控制 其排放量,低硫燃油的使用是最常用的控制方法,但是燃油材料成分的改变,必 定会对轮机的设计造成一定影响。因此,主要分析了低硫燃油的使用给轮机设计 和设备带来的影响。 关键词:船舶硫化物排放控制轮机设计影响对策 引言 船用燃料在燃烧后,会产生含硫的产物,统称硫氧化物(后文简称 SO x ), 这些物质会以废气的形式排放到大气中。而 SO x 中的 SO 2 ,氧化后形成酸雨, 对环境会造成巨大的威胁。据挪威向国际海事组织( IMO )提供的资料表明, 船舶年排放SO x 达634 万吨,约占世界排放总量的 4% 。因此,船舶废气排放给 环境造成的污染已经到了不容忽视的地步。国际海事组织近年来也制定了一系列 政策,力图对船舶硫排放进行控制。 1.减少硫排量的必要性 随着世界经济的发展,世界海运货物周转量随之增加,以柴油机为主推进动 力的船舶数量和吨位均大幅增加,由于重燃料中的硫燃烧时主要生产SO2,另有1%~5%氧化成SO2。SO2是无色有强烈气味的气体,在浓度低时,主要是刺激上 呼吸道粘膜,浓度高时,对呼吸道深部也有刺激作用。当大气中含SO2过多时,SO2则会溶于水蒸汽,而形成酸雨,还会使大片农作物及森林叶子变黄,造成对动、植物的危害,还会加速许多物质的腐蚀。硫化物造成对大气、环境的污染, 严重危害人体的健康。为了减少船舶废气中硫化物对大气环境的污染,制定的相 关法规,对船舶中的废气硫排量设定了限制标准。 2.船舶废气排放中硫化物主要来源分析 船舶废气排放过程中会产生大量硫氧化物,根源在于含硫燃料的集中使用。 含硫燃料燃烧后,可产生 SO 2 、SO 3 ,两者所占比例大概为 15:1 。即使 SO 3 含量较少,但是其仍可与水蒸气进行结合,从而形成硫酸盐或硫酸。当大量酸性 物质以气体形式排放到大气环境中后,即可引发环境污染,酸雨就是其中最为显 著的结果。目前,船舶硫氧化物排放限 制已做相应修改,并严格根据年限分为 3 个阶段,见表 1。 表 1 国际海事会船舶硫氧化物排放限制 船舶废气排放控制,既是世界各国应肩负的责任,也是每个加入世界贸易组 织的国家的义务。目前船舶硫氧化物排放控制形势比较严峻,世界各国均投入大 量资金,用于研究适宜船舶硫排放控制技的相关技术,并取得长足进步。根据国 际海事组织对船舶硫化物排放控制规范,认为其不仅会对整个航海活动产生影响,同时也会对船舶设计工作产生较大影响。从积极作用角度来看,船舶废气排放控 制规范的颁布和实施,对优化船舶轮机设计具有积极意义。 3.船舶硫排放控制对船舶轮机设计的影响 3.1LNG燃料代替燃油 采用LNG燃料代替燃油,LNG是公认的绿色燃料,采用LNG几乎可以100% 减少硫化物,且没有颗粒排放,并能减少85%~90%氮氧化物和15%~20%的二氧化碳的排放,完全符合公约、法规的要求。但设备及配套系统价格昂贵,且世界 范围内港口加注设施也普遍不完善。并且LNG的密度不到船用重油的一半,LNG

数控机床主轴结构的改进和优化设计

数控机床主轴结构的改进和优化设计 严鹤飞 (天水星火机床有限责任公司技术中心 甘肃 天水 741024) 摘 要: 掌握机床主轴的关键部件,安装方式,轴承的调制环节以及材料、操作维护等,并且各种原因中又包含着多种影响因素互相交叉,因此必须对每个影响因素作具体分析。而对于优化设计理论的基本思想及其求解方法,将其应用于机床主轴的结构设计,建立了机床主轴结构优化设计的数学模型,并用内点惩罚函数法求解模型,得到了整体最优的结构设计方案,使机床主轴在满足各种约束要求条件下,刚度最好,材料最省。 关键词:机床主轴;轴承;调整;优化设计;数学模型 在数控机床中,主轴是最关键的部件,对机床起着至关重要的作用,主轴结构的设计首先考虑的是其需实现的功能,当然加工及装配的工艺性也是考虑的因素。 1. 数控机床主轴结构改进: 目前机床主轴设计普遍采用的结构如图1所示。图中主轴1支承在轴承4、5、8上,轴承的轴向定位通过主轴上的三个压块紧锁螺母3、7、9来实现。主轴系统的精度取决于主轴及相关零件的加工精度、轴承的精度等级和主轴的装配质量。在图1中主轴双列圆锥滚子轴承4的内锥孔与主轴1:12外锥配合的好坏将直接影响株洲的工作精度,一般要求其配合接触面积大于75%,为了达到这一要求,除了在购买轴承时注意品牌和等级外,通常在设计时对主轴的要求较高,两端的同轴度为0.005mm,对其相关零件,如螺母3、7、9和隔套6的端面对主轴轴线的跳动要求也较高,其跳动值一般要求在0.008mm以内。对一般压块螺母的加工是很难保证这么高的精度的,因而经常出现主轴精度在装配时超差,最终不得不反复调整圆螺母的松紧,而勉强达到要求,但这样的结果往往是轴承偏紧,精度稳定性差,安装位置不精确,游隙不均匀,造成工作时温升较高,噪音大,震动厉害,影响工件的加工质量和轴承的寿命。但对于重型数控机床用圆锥滚子轴承其承载负荷大,运转平稳,精度调整好时,其对机床的精度保持性较好,可对与轻型及高速机床就不十分有力了。 图1 通用机床主轴结构图 1— 主轴;2—法兰盘;3—圆螺母;4—双列圆柱滚子轴承;5—球轴承 6— 调整垫;7—圆螺母;8—双列圆柱滚子轴承;9-螺母

船舶设计系统介绍及比较

2012年10月 船舶设计系统介绍

?瑞典KCS公司的Tribon船舶CAD软件?美国PTC公司的CADDS5软件?法国达索公司CATIA ?西班牙Foran ?澳大利亚Maxsurf船舶设计软件 ?加拿大ShipConstructor船舶建造软件? 芬兰纳帕有限公司NAPA船舶设计系统 船舶设计系统概览

专用船舶设计软件系统特点 ?以某船舶设计公司自有系统发展而来 ?仅在船舶行业应用 ?系统集成了该公司对船舶设计方法及业务过程的理解 ?对典型的船舶设计过程尤其是其母公司的产品类型有很好的支持 ?一般将船体信息保存在专用数据库中 ?单一系统覆盖整个船舶设计过程,包括数据管理及CAD环境 ?其CAD环境是为船体定义及渲染服务的,CAD本身的建模功能严格受限于船体的特征类型

?优势 –专业性强 –数据存储一致 ?弱势 –CAD 渲染功能较差–运动仿真功能弱 –开放性差,二次开发受限 – 设计过程受限于软件本身所提供的业务过程及操作方法,不利于设计创新 专用船舶设计软件系统优势与不足

?瑞典KCS 公司的Tribon 船舶CAD 软件?美国PTC 公司的CADDS5软件?西班牙Foran ?澳大利亚Maxsurf 船舶设计软件 ?加拿大ShipConstructor 船舶建造软件? 芬兰纳帕有限公司NAPA 船舶设计系统 专用船舶设计软件系统代表

通用软件系统中的船舶模块组合概述?软件系统本身并不仅仅针对船舶行业 ?软件系统的全部功能是覆盖多个行业所需功能的全部超集 ?针对船舶行业,这些软件系统有相应的一系列模块组织,用于完成船舶行业各过程所需操作,但这些模块自身可能不仅仅限于船舶行业应用 ?通过系统的组合与模块的组合,实现对船舶行业过程的整体性支持 ?几何模型信息存储在软件自身CAD文件中而非数据库中 ?通过与PDM系统的结合,形成对船舶行业整个过程的支持。PDM实现过程管理与数据管理,CAD完成船舶设计建模

船舶轮机管系及其建造阶段的监督管理措施

船舶轮机管系及其建造阶段的监督管理措施 发表时间:2018-05-22T16:04:07.130Z 来源:《防护工程》2018年第1期作者:刘锬[导读] 从而正常地工作。所以对船舶轮机管系的建造、监督、管理,是及时发现管系问题,保证船舶轮机正常运转的关键。 舟山中远海运重工有限公司浙江省舟山市 316131 摘要:船舶的建造工作是一项极其复杂并难以操控的工程,且需要操作人员有较高的专业素养和灵活面对困难的头脑。在工程进行的每个阶段都需要严格按照规范和标准来建造,从而不会产生质量事故。船舶轮机管系的主要作用是确保船舶的机械设备正常运行,保障人员生命安全和日常的生活需要,从而大大降低船舶的损坏率,延长船舶的使用寿命。 关键词:船舶轮机管系;建造;监督;管理引言 船舶管系是对用来输送和排除船舶轮机液体、气体的管路、机械、器具和检测仪表等设备的统称。如果将船舶轮机比作成一个人,那管系便是这个人的血管及主要器官,只有管系正常工作,整个船舶轮机才能够完成必要的新陈代谢,从而正常地工作。所以对船舶轮机管系的建造、监督、管理,是及时发现管系问题,保证船舶轮机正常运转的关键。1船舶轮机管系及其建造阶段的监督管理概述1.1船舶轮机管系概述 船舶轮机管系是整船重要的组成部分,对于船舶轮机管系制造包括以下部分。首先应用到计算机辅助系统,在信息化的今天,各种机械制造系统都会应用计算机辅助技术进行改进。其次是包括船舶管路系统原理,必须指导系统原理,才能够进行图纸设计和方案制定。然后包括船用管材和管路附件等材料,提供船舶轮机管系制作所需的材料等。最后要对船舶轮机管系进行调试和运行,检查制造完成后的船舶轮机管系存在的运行问题。 1.2建造阶段概述 船舶轮机管系建造阶段,包括材料的选用和安装工艺的控制等。根据船舶系统原理设计好安装图纸,选择所需要的材料。一般的在进行材料的选择时,大多会出现一些问题,降低船舶轮机管系的质量。对于材料的选择,不能按照图纸的要求进行购买,对于一些材料的弯曲度和材质都有特殊的要求,在进行安装时,并不能将特殊工艺考虑进来,导致船舶轮机管系出现质量问题。在进行原料购买时,没有科学合理的购买预算,一般会出现材料购买过多,提高制作安装成本;或是材料购买不足,造成安装时材料不充足引发质量问题。 1.3船舶管系内容 内容包括:船舶管路系统原理,船用管材与管路附件,自制附件的制作与安装,船舶管系放样;管系加工工艺,管路安装及系统运行调试,计算机辅助管系设计。(1)船舶管路系统原理。船舶管路系统的原理设计:是在船舶产品的初步设计完成之后,在初步设计数据的基础上进行的,是在已明确了船舶产品总体性能和动力装置的综合特性的基础上,根据主机和相关附件的各项指标和参数等来进行动力系统和船舶系统诸管系的原理设计。同时还要遵循一定的原则,主要包括:系统工作的可靠性、施工的可行性、系统使用和维修养护的方便性、经济性等。(2)船用管材与管路附件。在船用管材的选取上要充分考虑管子的材料、规格与特性,同时在选取之后还要进行一系列的试验检测,例如弯曲试验、扩口试验等,以便选出最适合的加以应用。至于管路附件的选择,为了更好地控制工作介质的流量、压力、温度、流向等参数,要准确选择接头与连接的方式。(3)自制附件的制作与安装。自制附件主要包括通舱管件、座板、管子支架、马鞍以及虾壳管,在这其中要重点掌握通舱管件和座板的用途、种类以及制作工艺过程,了解管子支架的作用和安装形式,以及马鞍与虾壳管的制作过程。(4)船舶管系放样。现代管系放样是在详细设计完成后,根据相关原始资料按一定的比例,在预先放好的船体型线——结构图上布置各种机械设备,再根据管系原理图布置整个管路以及其他管道。(5)管系加工工艺。管子加工工艺具体包括:管子切割、管子焊接、管子弯曲、管子弯制的工艺过程、管子画线与校管的操作过程、强度试验的操作步骤、管子清理与表面处理方法和工艺过程。除此之外,对于自制附件的制作也是必不可少的工艺过程,只有布置管子以及相关附件的工艺和操作,才能够真正保证船舶的正常运行和安全性能。(6)管路安装及系统运行调试。管路的安装还是要根据制造船舶之初的管系原理图进行相关的布置,至于之后的船舶管路系统的运行与调试,具体是指在管系安装结束后,必须要配合机械设备一起进行的运行试验,从系统的制造、安装的质量两个方面来具体的调整各种参数,使其技术性能和建造规范都达到标准,保证船舶的正常航行。在试验中主要考查的是船舶管系的完整性、封闭性以及系泊和航行的相关试验。 (7)计算机辅助管系设计。计算机辅助管系设计主要利用系统的图形功能和交互设计,实现三维的管路布置。并且基于系统的数据库技术,在管路布置完成后,相关的管路设计数据都会被存放在数据库中,便于直接进行管路的生产设计以及报表的自动编制,很大程度上提高了设计效率和质量。 1.4安装过程现状 安装过程由于一些原因,导致船舶轮机管系质量下降。在船舶轮机管系的制造时,需要考虑计算机辅助技术的使用。计算机辅助技术使用出现程序问题,会引起轮船使用过程的不稳定现象。不能根据轮船的实际情况进行计算机辅助系统的使用。在安装过程中,由于人为因素出现尺寸偏差,导致实际安装效果不符合图纸设计,降低船舶轮机管系的使用质量。安装管子时不能按照管子的使用功能进行加工处理,有些管子的弯度有一定要求,不同弯度处理方法,管子的性能会有所差异。对于安装焊接的缝隙,没有按照标准的缝隙进行设计,导致管径和焊接缝隙不符合制造标砖。安装之后需要进行调试,但有些调试只会进行一次。根据调试结果改进之后不会进行二次调试,这样不利于设备稳定性的评估和轮船质量的保证。不能按照计划进行设备的检测,对于船舶轮机管系潜在的问题不能及时发现并处理,造成轮船质量隐患。2船舶轮机管系的分类情况

6船舶中剖面结构优化设计

第六章 船舶中剖面结构优化设计 6.1 概述 船舶结构设计通常是从船中剖面设计开始的。中剖面各部分的结构形式、构件尺寸和它们的连接方法,都集中地反映了船舶的结构概貌。船体中部结构是保证其总纵强度的主要部分,也是船体结构重量的主要部分,因此,进行中剖面结构优化设计是十分有意义的。那么,如何运用最优化方法和计算机技术,在保证船体结构必需的强度和刚度情况下,选择最佳的结构方案,使其重量最轻或成本最低呢?这就是本章所要讨论的问题。 本章首先介绍了适用于船舶结构优化问题的混合离散变量的直接搜索法(MDOD 法),接着应用MDOD 法分别讨论了基于“规范”法和直接计算方法的中剖面结构优化设计,并给出了国内外学者(包括编著者)在船舶结构优化设计方面的一些研究成果。 6.2 离散变量的结构优化设计 结构优化设计大体上可分为三个阶段。第一个阶段是建立数学模型,把一个工程结构的设计问题变成一个数学问题;第二个阶段是选择合理、有效的计算方法;第三个阶段是编制计算机程序,进行设计方案的优化计算和评估。 介绍结构优化设计的教材已有一些[1,2],但由于船舶结构的设计的方法大都是离散的变量, 真正处理起来并不简单。本章将介绍新近发展起来直接处理的混合离散变量优化问题方法[3]。 6.2.1 结构优化的数学模型 混合离散变量优化问题与一般的连续变量优化问题的区别在于,前者的设计变量中既包含有连续变量也有离散变量,而后者只包含连续变量。其数学模型可简单的表达为 min )(X f (6-1) s.t. (X )≤0 j =1,2,3,…,NC g j (6-2) 式中 ub i lb i x x x ≤≤ i =1,2,3,…,NN D T ND D T C D R x x x X X X X ∈==],,,[, ],[21L C T NN N D ND C R x x x X ∈=++],.....,,[21, C D n R R R ×= 其中:x i lb 和x i ub 分别为变量的下界值和上界值,D X 为离散变量的子集合(整型变量可 视为离散变量的特例),C X 为连续变量的子集合。 6.2.2 结构优化的方法

船舶设计常用软件

我国年造船产量占世界造船总产量的份额和名次已由世界第17位跃居世界第3位,仅次于日本和韩国。预计到2005年,中国年造船产量可迄650万吨以上,在世界造船市场的份额也将提高到15%。但目前,我国整体造船水平大致相当于国际二十世纪80年代末、90年代初的水平,船型开发与设计满足不了开拓市场的需求。不少技术复杂的船,包括超大型集装箱船、大型液化石油气、天然气船、豪华旅游船等尚处于开发阶段。 工欲善其事,必先利其器。随着船舶不断向大型化、复杂化方向发展,利用先进的计算机技术,提高设计水平,缩短设计周期,设计出经济、高附加值的船舶已相当普及。目前,国际上常用的船舶设计软件有如下几种: Tribon Tribon系统是由瑞典KCS(Kockums Computer System AB)公司设计开发的一套用于辅助船舶设计与建造计算机软件集成系统。Tribon集CAD/CAM(计算机辅助设计与制造)与MIS (信息集成)于一体,并覆盖了船体、管子、电缆、舱室、涂装等各个专业的一个专家系统。总体上Tribon系统可分为船体设计、舾装设计、系统管理及维护三大部分。该软件是一个出色的集成系统,也是一个庞大的系统(系统程序约500 MB),它具有许多其他系统所不具备的优点。Tribon推出的新版本较过去添加了很多新的功能,如在设备选择、合同设计等方面的功能。 我国使用该设计软件系统的公司有:广船国际股份有限公司、江南造船(集团)有限公司等。对我国的用户来说,该软件存在的缺点有:数据开放性不够,数据库系统自成一套与常用的数据库缺少接口等。 NAPA NAPA公司首次在船舶设计软件中采用3D技术,并在船舶初步设计和基本设计阶段提出了3D NAPA船舶模型的概念,这一概念己得到广泛认同。利用NAPA Steel设计师们可以在较短时间内迅速完成结构初步设计和重量、成本计算,生成可供送审的技术文件和图样,并根据需要生成结构有限元计算所需的网格模型。在NAPA于2003.1发布的版本中具有的最新的功能之一是提供了许多软件与NAPA Steel之间的接口,比如说Tribon Hull和Nupas -Cadmatic,以及其它一些典型的经常使用的船舶设计系统。其中与Tribon之间的接口可以实现:曲线的转换、表面的转换、图的转换等。 CADDS 5i CADDS 5i是PTC公司针对船舶、航空、航天行业推出的产品,空中客车、劳斯莱斯、波音公司BAE系统、洛克希德马丁、美国联防公司、中国的CSIC(中船集团)等约2000个客户已经成功地应用了这套解决方案。该产品在世界造船市场的份额也为15%。这个软件主要包括船体、管系、舾装、电力、空调通风系统等几大模块。船体模块主要进行船体结构辅助设计,可输入输出全部船体制造所需的数据。管系施装模块则提供了管系设计和制造所需的所有工具,包括3D管系布置。空调通风模块所提供的工具可支持开发大型HVAC(热力、通风与空调)系统及其结构的能力,并生成制造输出数据。电气系统模块提供的功能可支持船舶电气系统的开发,其中包括布线示意图、3D电缆通道网络、3D布线以及电缆通道支

最新船舶设计原理总复习

第一章船舶设计概要 1.船舶设计工作具有哪些特点? 答:(1)必须贯彻系统工程的思想,考虑问题要全面,决策时要统筹兼顾;在总体设计中一定要处理好主要矛盾和次要矛盾的关系,要协调好各部门的工作,既要使船舶的各部分充分发挥自身功能,又要是相互关系达到最佳的配合。 (2)船舶设计的另一个特点是:设计工作是由粗到细、逐步近似、反复迭代完成的。 船舶设计也可以说是一个多参数、多目标、多约束的求解和优化问题。 2.船舶设计有哪些基本要求? (1)适用、经济 (2)安全、可靠 (3)先进、美观 3.新船设计的基本依据是“设计技术任务书”,它反映了船东对新船的主要要求。请问设 计技术任务书通常是如何制定的?运输船舶的设计技术任务书一般包括哪些基本内容? 答:(1)设计技术任务书是用船部门根据需要和可能,经船型的技术经济论证后得出的。 船型的技术经济论证是对不同船型方案的投资规模、经济效益和技术上的可行性进行比较和分析。 (2)一般运输船舶的设计技术任务书包括以下基本内容: 1)航区和航线 海船航区是根据航线离岸距离和风浪情况来划分的。航区不同,对船舶的安全性和配备配置要求不同。我国法规对非国际航行海船的航区划分为远海航区、近海航区、沿海航区、遮蔽航区。 内河船的航区根据不同水系或湖泊的风浪情况划分为A级、B级、C级等。 2)船型 这里的船型是指船舶的类型、甲板层数、机舱部位、首尾形状和其他特征。 3)用途 新船的使用要求,通常给出货运的货物种类和数量以及货物的理化性质和其他要求。 4)船籍和船级 船级是指新船准备入哪个船级社,要求取得什么船级标志,确定设计应满足的规范。 船籍是指在哪国登记注册的船舶,确定新船应遵守的船籍国政府颁布的法定检验规则。 5)动力装置 给出主机和发电机组的类型、台数、燃油品质和推进方式。 6)航速和功率储备 对航速一般给出服务航速(kn,节,海里/小时)。 服务航速是指在一定的功率储备下新船满载能够达到的航速。对拖船通常提出拖带航速下拖力的要求或自由航速的要求。 功率储备是指主机最大持续功率的某一百分数,通常低速机取10%,中速机取15%。 7)续航力和自持力 续航力是指在规定的航速(通常为服务航速)或主机功率下,船上所带的燃料储备量可供连续航行的距离(n mile)。 自持力是指船上所带淡水和食品可供使用的天数。运输船舶不给出自持力时,淡水和食

常用船舶设计软件对比

常用船舶设计软件对比目前,国际上常用的船舶设计软件有如下几种: Tribon Tribon 系统是由瑞典KCS(Kockums Computer System AB)公司设计开发的一套用于辅助船舶设计与建造计算机软件集成系统。Tribon集CAD/CAM(计算机辅助设计与制造)与MIS(信息集成)于一体,并覆盖了船体、管子、电缆、舱室、涂装等各个专业的一个专家系统。 总体上Tribon系统可分为船体设计、舾装设计、系统管理及维护三大部分。该软件是一个出色的集成系统,也是一个庞大的系统,它具有许多其他系统所不具备的优点。Tribon推出的新版本较过去添加了很多新的功能,如在设备选择、合同设计等方面的功能。我国使用该设计软件系统的公司有:广船国际股份有限公司、江南造船(集团)有限公司等。对我国的用户来说,该软件存在的缺点有:数据开放性不够,数据库系统自成一套与常用的数据库缺少接口等。 TRIBON的第一个软件包是TRIBON Solution。在2004 TRIBON Solution被AVEVA 集团收购,M3是tribon的最新版本。它包括初始设计模块,基本设计,船体建模,船舶配件模块,装配计划和工件准备模块。运行于windows系统,在造船工业排他性发展。(注:言下之意是说tribon和其他程序的接口、兼容等方面过于保守) vantage marine是AVEVA基于已有着名的PDMS(工厂设计管理系统)发展的新产品。vantage marine的意义在于它是PDMS配件模块和tribonM3船体和基本应用程序的联合产物。

NAPA NAPA 公司首次在船舶设计软件中采用3D技术,并在船舶初步设计和基本设计阶段提出了3D NAPA船舶模型的概念,这一概念己得到广泛认同。利用NAPA Steel设计师们可以在较短时间内迅速完成结构初步设计和重量、成本计算,生成可供送审的技术文件和图样,并根据需要生成结构有限元计算所需的网格模型。在NAPA于发布的版本中具有的最新的功能之一是提供了许多软件与NAPA Steel之间的接口,比如说Tribon Hull和Nupas-Cadmatic,以及其它一些典型的经常使用的船舶设计系统。其中与Tribon之间的接口可以实现:曲线的转换、表面的转换、图的转换等。 FORAN FORAN 的开发和维护者SENER Ingeniería y Sistemas SA公司成立于1956年,是西班牙最大的私营独资的工程公司。利用50多年的船舶设计经验,SENER保证其最终产品是可信赖的、高效的工具,帮助用户实现其唯一的目标:让船舶的设计和建造更快、更好、更节省。 FORAN软件是一个囊括了船、机、电、涂、舾装各个专业的强大设计软件。在船舶设计和建造中,从开始的方案设计、初步设计和送审设计阶段,直到详细的施工设计阶段,FORAN都是赖以降低成本、提高生产效率的主要工具。本系统可以应用在所有船型的设计建造,且不受船舶尺寸的限制,同时可以根据不同用户的特定需求进行客户化定制。 FORAN代表了船舶CAD/CAM/CAE技术的前沿,为造船的全过程提供了集成化的解决方案,包括船型尺寸、船型系数计算、船体结构、机械设备、舾装、电气设施、舱室设计等,所有功能可在分布式工作环境下、应用并行工程的概念完

简析船舶轮机的管理与养护

简析船舶轮机的管理与养护 发表时间:2017-02-22T15:57:24.607Z 来源:《基层建设》2016年25期作者:祖景昆 [导读] 摘要:文章针对内河船舶轮机管理与养护方面存在的问题,从“人”的因素降低营运成本及轮机检修等方面探讨了内河船舶轮机的管理和养护。 黑龙江省航道局 摘要:文章针对内河船舶轮机管理与养护方面存在的问题,从“人”的因素降低营运成本及轮机检修等方面探讨了内河船舶轮机的管理和养护。 关键词:内河船舶,轮机管理,轮机养护。 轮机管理,从狭义上讲就是如何管理好舱中的动力装置,从而使它们处于最佳运行状态。从广议上讲,轮机管理就是如何管理好机舱中的动力装置及轮机部门的成员,从而使人与机电设备发挥出最佳效率。船舶能否安全、高效、经济地营运,与管理者的管理水平息息相关。 一、充分重视“人”的因素 在船舶上,营运效率与管理者息息相关,同时80%的事故是人为因素造成的,所以研究人为因素是一个很重要的方面,可以给管理提供可靠的依据来减少人为失误,提高营运效率。 实践证明,内因是起主导作用的。其中,船员的知识素质是一个关键因数。因此,轮机管理人员需要具备良好的知识技能和能力技能。掌握本专业必须的文化基础知识,掌握船舶机电管理所需的专业技术基础知识和具有一定的人文,社会科学知识。掌握船舶动力装置和系统,船舶电气设备及其自动化等范围较宽的专业知识,了解先进技术在本专业的应用。具有对船舶管理和海运法规方面的知识。具有计算机应用的基本知识。在能力方面,具有对船舶机电设备的运行状况和经济性指标进行测量,分析和调试的能力。能独立担任机舱值班工作,保证机电设备在良好状态下安全运行,能及时并正确地处理故障。 此处,恶劣天气条件下的船上作业,影响个人行为的因素最在的是协作精神,也就是说团队精神占主导地位,有效的加强团队一体化的环境,对降低人为错误作用巨大。在外因中,组织与管理的好坏是比较关键的因数,好的组织能起到事半功倍的效果。 二、重视操作细节以降低运营成本 (一)主要速度 为保证柴油机在低速运行时仍能良好地工作,须在以下方面作相应调整: (1)提高压缩比,如在连杆大端加垫片;(2)加大喷油担前角,以提高最大爆发压力,如有必要,采用小喷孔喷油器,以改善燃油的雾化质量;(3)适当减少气缸油注油量,以避免积炭和结焦加剧;(4)缸套冷却水及其他的冷却水(油)仍维持在正常运行的数值上,以防止低温腐蚀;(5)改进增压及扫气系统。主要是采取减少增压器通流能力,提高其转速和扫气压力等方法;(6)根据实际情况适当缩短吊出活塞,清扫和检查缸套气口、排气阀、增压器等的间隔时间。 (二)喷油时间 燃烧及时与燃烧完全是燃烧过程的两个基本要求,要满足这两基本要求,关键是正确把喷油时间,即喷油定时的正确。我们是通过确定喷油提前角,来保证喷油定时的。喷油提前角过大过小对柴油机的工作影响很大。 (三)充分利用余热 目前,柴油机排气余热的利用主要是通过废气涡轮增压器将废气能量转换成扫气空气的压力来提高柴油机的功率和效率。利用废气锅炉产生的饱和蒸汽来满足船员的日常杂用及油舱的加热保温,有的大型船舶还将蒸汽过热后驱动透平发电机进行余热发电。 三、正确检查和处理船舶轮机常见问题 (一)机舱防火分隔 问题表现形式:船东为方便进出机舱,要求设计公司为船舶开设从机舱通往生活区的门。现场检验中,发现此类门没有按照防火要求设为钢质防火门,多为类似家庭装修用的木质门。 问题分析及解决,多数情况是由于船东为贪图方便,减少成本,但这样会降低机舱防火要求,一旦机舱有油类火灾产生,短时间就会殃及生活区,而木质门无疑是火上浇油。按照规范要求,可以通过以下方式来解决问题:一种方法是不允许开设不符合要求的木质门,用钢板重新封住出口;另一种是在此通道口布置防火钢质门,且应满足关门状态下的封闭要求和开启时钢质门的转向要求。 (二)机舱出入口 问题表现形式:船长超过20M的船舶,仅设有1个机舱出入口。 问题分析及解决:内河法规要求有2个出入口通向干舷甲板,对船长未超过20M的型船舶才充许设置1个出入口,对机舱出入口的这项要求,一个作用是机舱值班时供工作人员的正常出入和机舱维修时供设备和材料的搬运进出,另一个作用是当发生事故时,如机舱失火、沉船时,出入口能给机舱工作人员选择最佳路线迅速逃生。对于这类不符合法规的情况,应要求船舶在未设出入口的一舷增设通往干舷甲板的出入口。 (三)贮油舱柜 问题表现形式:贮油舱柜的注入管,空气管,溢流管,残水阀及观测油位的装置设置有问题,与规范要求有差距。 问题分析及解决:(1)燃油舱柜的空气管,溢流管和测量管应避免通过居室,如必须通过该类舱室,管子不得有可拆接头,(2)空气管,溢流管应安装在油舱柜的最上部,管端应设置防火措施,还应有防止水向油柜灌入的装置,但不得设置阀件,(3)残水放泄阀应采用自闭式旋塞式放泄阀,应安装在油舱柜最底部,(4)空气管,溢流管的内径不得小于50MM,测量管内径不得小于32MM。 (四)日用燃油柜 问题表现形式:日用燃油柜进油管的布置位置有问题,出油口的布置位置有问题,油面指示器使用塑料管等方面与法规要求有差距。 问题分析及解决:(1)日用油柜尽可能不要布置在配电板上方和后方或者高温排烟管上方,(2)日用燃油柜的进油管如果不是靠近柜顶处,则应在进油管靠近柜壁处设置截止阀,(3)油柜的油面指示器可采用玻璃管及关闭考克,应装有防止玻璃破损的保护罩,不能用

相关文档
最新文档