CASD初步設(shè)計

1、第4章 計算機(jī)輔助船舶初步設(shè)計概述概述 在船舶設(shè)計方面，在船舶設(shè)計方面，cad應(yīng)用的非常廣泛。應(yīng)用的非常廣泛。主要具有以下特點(diǎn)：主要具有以下特點(diǎn)：1、計算速度快，能加快設(shè)計周期；、計算速度快，能加快設(shè)計周期；2、能進(jìn)行多方案比較和優(yōu)化，有利于提高設(shè)、能進(jìn)行多方案比較和優(yōu)化，有利于提高設(shè)計質(zhì)量；計質(zhì)量；3、功能強(qiáng)，出圖質(zhì)量高，美觀；、功能強(qiáng)，出圖質(zhì)量高，美觀；4、涉及到智能的設(shè)計目前還相對薄弱；、涉及到智能的設(shè)計目前還相對薄弱；5、總體、結(jié)構(gòu)、性能、輪機(jī)、電氣、舾裝、總體、結(jié)構(gòu)、性能、輪機(jī)、電氣、舾裝4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 在船型論證中，技術(shù)分析與營運(yùn)經(jīng)濟(jì)分析在船型論證中，技術(shù)分析與營運(yùn)經(jīng)

2、濟(jì)分析是分別進(jìn)行的，即在調(diào)查研究以后限定的范是分別進(jìn)行的，即在調(diào)查研究以后限定的范圍內(nèi)，先設(shè)立若干船型方案，對每個方案都圍內(nèi)，先設(shè)立若干船型方案，對每個方案都進(jìn)行技術(shù)分析，選出較好的主尺度、主機(jī)功進(jìn)行技術(shù)分析，選出較好的主尺度、主機(jī)功率等技術(shù)方案，再對這些技術(shù)方案配上航線，率等技術(shù)方案，再對這些技術(shù)方案配上航線，貨運(yùn)條件，進(jìn)行營運(yùn)經(jīng)濟(jì)計算分析，最后從貨運(yùn)條件，進(jìn)行營運(yùn)經(jīng)濟(jì)計算分析，最后從經(jīng)濟(jì)營運(yùn)技術(shù)各方面進(jìn)行全面的分析對比，經(jīng)濟(jì)營運(yùn)技術(shù)各方面進(jìn)行全面的分析對比，選定一個可行方案。下面先介紹用選定一個可行方案。下面先介紹用“網(wǎng)格法網(wǎng)格法”對對16000t極標(biāo)準(zhǔn)干貨船的例子。極標(biāo)準(zhǔn)干貨船的例子。4

3、.1 總體設(shè)計和主尺度確定 一、一、16000t標(biāo)準(zhǔn)干貨船的基本要求標(biāo)準(zhǔn)干貨船的基本要求 16000t標(biāo)準(zhǔn)干貨船是遠(yuǎn)洋干貨運(yùn)輸?shù)幕緲?biāo)準(zhǔn)干貨船是遠(yuǎn)洋干貨運(yùn)輸?shù)幕敬?。本船為柴油機(jī)、單螺旋槳、兩層甲板船型。本船為柴油機(jī)、單螺旋槳、兩層甲板的干貨，航行于我國各大港口與日本、西北的干貨，航行于我國各大港口與日本、西北歐、地中海、東西非洲之間，主要裝運(yùn)件雜歐、地中海、東西非洲之間，主要裝運(yùn)件雜貨、大宗貨，也裝運(yùn)少批量散貨和重貨。任貨、大宗貨，也裝運(yùn)少批量散貨和重貨。任務(wù)書要求本船載重量務(wù)書要求本船載重量16000t，包裝艙容，包裝艙容20800m3，吃水，吃水9m，續(xù)航力，續(xù)航力12000n mil

4、e，要，要求服務(wù)航速不低于求服務(wù)航速不低于14kn，主機(jī)功率在，主機(jī)功率在5512.5kw左右。左右。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 二、方案的設(shè)立二、方案的設(shè)立 由于規(guī)劃船型表中對船的噸位、艙容、由于規(guī)劃船型表中對船的噸位、艙容、吃水、航速、功率等參數(shù)作了規(guī)定，在船型吃水、航速、功率等參數(shù)作了規(guī)定，在船型論證中，就側(cè)重與不同主尺度方案。論證中，就側(cè)重與不同主尺度方案。 主尺度方案的選擇：主尺度方案的選擇： 根據(jù)調(diào)查研究，國內(nèi)外同類型船的方形根據(jù)調(diào)查研究，國內(nèi)外同類型船的方形系數(shù)范圍大致在系數(shù)范圍大致在0.680.76之間之間,長寬比的范圍長寬比的范圍大致在大致在6.47.0之間。之間。 三、主

5、尺度的計算三、主尺度的計算 主尺度的計算是按圖框圖進(jìn)行。主尺度的計算是按圖框圖進(jìn)行。輸入載重量，方形系數(shù)，長寬比和吃水限度輸入載重量，方形系數(shù)，長寬比和吃水限度初穩(wěn)性合格、干舷合格信號初穩(wěn)性合格、干舷合格信號載重量系數(shù)載重量系數(shù)初穩(wěn)性合格初穩(wěn)性合格根據(jù)所需艙容求根據(jù)所需艙容求h根據(jù)浮性方程求根據(jù)浮性方程求l,b根據(jù)所根據(jù)所需艙容需艙容求求h ynyn根據(jù)穩(wěn)性要求的根據(jù)穩(wěn)性要求的l/b和和b/t求求l,b,t排水量排水量開始開始干舷合格干舷合格根據(jù)干舷所需根據(jù)干舷所需h/l求求h空船重量估算，載重量計算空船重量估算，載重量計算載重量與原要求載重量與原要求是否相符是否相符初穩(wěn)性不合格初穩(wěn)性不合格信

6、號，增大信號，增大b,減小減小h,t,算出算出l/b,b/t改變載重改變載重量系數(shù)量系數(shù)初穩(wěn)性估算初穩(wěn)性估算結(jié)束結(jié)束yn干舷不合干舷不合格信號格信號,增增大大h,算出算出h/b干舷計算干舷計算干舷是否符合干舷是否符合要求要求初穩(wěn)性是否符初穩(wěn)性是否符合要求合要求ynnyy4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 三、主尺度的計算三、主尺度的計算 1)由于大型干貨船的吃水都受港口、航道由于大型干貨船的吃水都受港口、航道水深的限制，因此要定一個吃水限度。水深的限制，因此要定一個吃水限度。 2）載重量系數(shù)）載重量系數(shù)e用下式作初次估算。用下式作初次估算。 e = 0.685 - 0.0000034dw + 0.2

7、44(cb-0.7)式中：式中：dw載重量（載重量（t）；）； cb方形系數(shù)。方形系數(shù)。 排水量排水量 d=dw/e 3）主尺度計算是按照穩(wěn)性合格與否，干）主尺度計算是按照穩(wěn)性合格與否，干舷合格與否而菜用不同的方法進(jìn)行。舷合格與否而菜用不同的方法進(jìn)行。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 （1）如穩(wěn)性合格，則根據(jù)浮性方程）如穩(wěn)性合格，則根據(jù)浮性方程 d =1 l b t cb k（t）和給定的長寬比和給定的長寬比l/b與吃水與吃水t而算出而算出l和和b。 （2）如穩(wěn)性不合格，則按所需的）如穩(wěn)性不合格，則按所需的l/b和和b/t值算出值算出l、b、t。 4）型深是按艙容的要求計算的。貨艙的）型深是按艙容

8、的要求計算的。貨艙的包裝艙容是貨艙長度、船寬、艙深、方形系包裝艙容是貨艙長度、船寬、艙深、方形系數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、艙口大小、舷弧大小等的函數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、艙口大小、舷弧大小等的函數(shù)，主要是前四項(xiàng)，因此采用下式估算。數(shù)，主要是前四項(xiàng)，因此采用下式估算。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 貨艙包裝容積貨艙包裝容積 ca=(l- -lm- -lp)b(h- -hd)kgkb (m3)式中式中: lm機(jī)艙長度；機(jī)艙長度； lp首尾尖艙長度之和；首尾尖艙長度之和； hd雙層底高度；雙層底高度； kg隨機(jī)艙位位置，根據(jù)方形系數(shù)、結(jié)隨機(jī)艙位位置，根據(jù)方形系數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、艙口大小、舷弧大小等因素而變化的構(gòu)形式、艙口大小、

9、舷弧大小等因素而變化的系數(shù)；系數(shù)； kb包裝艙容和散裝艙容的比值。包裝艙容和散裝艙容的比值。 kg= c + +1.08 cb式中式中: c系數(shù)系數(shù)( (對偏尾機(jī)艙船對偏尾機(jī)艙船c=0.118,尾機(jī)艙尾機(jī)艙 船船c=0.175) )4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 這五個參數(shù)是經(jīng)過分析現(xiàn)代雜貨船的有關(guān)這五個參數(shù)是經(jīng)過分析現(xiàn)代雜貨船的有關(guān)資料而確定的，從式中可求得：資料而確定的，從式中可求得： 型深型深)()(mkklllbchhbgpmad 5) 5)主尺度算出后要進(jìn)行空船重量主尺度算出后要進(jìn)行空船重量lwlw計算并計算并校核載重量。校核載重量。 lw = ws+w0+wm式中式中: ws鋼船體重

10、量；鋼船體重量； w0木作舾裝重量；木作舾裝重量； wm動力裝置重量。動力裝置重量。 4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 采用下列兩列估算采用下列兩列估算ws和和w0：)()(236.0)()(05.01(0195.002twhblwthlclbhwsobs式中，式中， wso是特殊的木作舾裝重量，如船上有是特殊的木作舾裝重量，如船上有重吊，雙排艙口或有旅客設(shè)備等則需增加重量。重吊，雙排艙口或有旅客設(shè)備等則需增加重量。動力裝置重量動力裝置重量wm分為主機(jī)和輔機(jī)機(jī)電設(shè)備重量分為主機(jī)和輔機(jī)機(jī)電設(shè)備重量兩項(xiàng)計算。兩項(xiàng)計算。 wm是輸入數(shù)據(jù)。這樣載重量是輸入數(shù)據(jù)。這樣載重量 dwt = d - lw（t）如

11、如dwt與要求的載重量與要求的載重量dw之差大于之差大于10t，用諾，用諾曼系數(shù)法修正，則須重新決定載重量系數(shù)曼系數(shù)法修正，則須重新決定載重量系數(shù)4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 ddwte 應(yīng)用新的應(yīng)用新的e值確定排水量值確定排水量d，再用上述方法，再用上述方法計算主要尺度計算主要尺度l、b、t、h，反復(fù)循環(huán)計算，反復(fù)循環(huán)計算，直到直到dwt和和dw相符合為止。相符合為止。 6)干舷是根據(jù)我國海船載重線規(guī)范干舷是根據(jù)我國海船載重線規(guī)范,并作一并作一系列的簡化計算求得系列的簡化計算求得,主要的有主要的有: (1)基本干舷基本干舷f0采用下列近似計算采用下列近似計算: f0 = -785 + 20.

12、67l(mm) (2)假定設(shè)計船沒有舷弧和僅有首樓。假定設(shè)計船沒有舷弧和僅有首樓。 如干舷不足，程序根據(jù)指定的信號，并把如干舷不足，程序根據(jù)指定的信號，并把4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 型深自動增加到所需的數(shù)值，算出型深自動增加到所需的數(shù)值，算出h/b比值。再比值。再進(jìn)行下一步計算（載重效核）。進(jìn)行下一步計算（載重效核）。 四、初穩(wěn)性四、初穩(wěn)性 計算滿載出港和壓載出港兩個情況的初穩(wěn)性。計算滿載出港和壓載出港兩個情況的初穩(wěn)性。 1)壓載排水量壓載排水量db用下式近似地估算：用下式近似地估算： db = d 0.90.9 dwt+bw (t)式中式中: bw為壓載水重量為壓載水重量(t)是給定的。

13、這個公式假是給定的。這個公式假定載貨量為總載重的定載貨量為總載重的90。壓載情況的平均吃水。壓載情況的平均吃水tb用下式估算：用下式估算：)()(988.0mtddtwbccbb4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 式中：式中：cw 水線面面積系數(shù)。水線面面積系數(shù)。 2)現(xiàn)在雜貨船的型線大多是中現(xiàn)在雜貨船的型線大多是中v形，因此采形，因此采用以下兩式計算用以下兩式計算cw值：值： 滿載情況滿載情況 cw = 0.408+0.5770.408+0.577 cb 壓載情況壓載情況 cwb = 0.165+0.890.165+0.89 cb 3)初穩(wěn)心高度初穩(wěn)心高度 gm = kc+ +cm- -kg (m

14、) (m)式中式中: kc、 cm、kg分別為浮心距基線高，穩(wěn)分別為浮心距基線高，穩(wěn)心半徑和重心距基線高。心半徑和重心距基線高。 kc和和cm用下列各式計用下列各式計算：算：4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 滿載情況滿載情況:)(/024.1mcctkcwb)()0471.0128.0(2mtcbccmbw壓載情況壓載情況:)(/99.0mcctkcbwb)()0306.01062.0(2mtcbccmbbw4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 同類型船的同類型船的 = kg/h比較穩(wěn)定，因此一般比較穩(wěn)定，因此一般均用這個比值估算重心高度均用這個比值估算重心高度kg。統(tǒng)計分析了現(xiàn)。統(tǒng)計分析了現(xiàn)代雜貨的資料

15、，大多數(shù)船的值在下列范圍內(nèi)：代雜貨的資料，大多數(shù)船的值在下列范圍內(nèi)： 滿載情況滿載情況: =0.620.65,平均值為平均值為0.636。 壓載情況壓載情況: =0.520.59,平均值為平均值為0.562 對經(jīng)濟(jì)型雜貨船，這個對經(jīng)濟(jì)型雜貨船，這個值在滿載和壓載情值在滿載和壓載情況下分為況下分為0.613和和0.542。 4)如初穩(wěn)心高度如初穩(wěn)心高度gm小于原要求的數(shù)值小于原要求的數(shù)值gm0,則用下式計算所需的則用下式計算所需的b/h比值比值:4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 從上式求得的從上式求得的b/h值值,連同為了保證貨艙艙連同為了保證貨艙艙容不變?nèi)莶蛔?b(h-h0)=常數(shù)常數(shù))的關(guān)系求得

16、的關(guān)系求得h值。值。 船寬船寬b則從以上求得的則從以上求得的h和和b/h值求得。值求得。吃水吃水t則由求得的則由求得的b值，連同為了保證載重量值，連同為了保證載重量（或排水量）不變（或排水量）不變bt=常數(shù)（船長常數(shù)（船長l，方形系數(shù)，方形系數(shù)cb不變）的關(guān)系求得。不變）的關(guān)系求得。2212212002,/)/(/44)(2)/(/bctcctkcchtchkgccccbgmbgmchtchbbmbbb4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 在調(diào)整在調(diào)整b、h、t的同時，還算出的同時，還算出l/b和和b/t比值，這兩個比值在進(jìn)一步計算中是要用比值，這兩個比值在進(jìn)一步計算中是要用到的。到的。（或排水量）不

17、變（或排水量）不變bt=常數(shù)（船長常數(shù)（船長l，方形系，方形系數(shù)數(shù)cb不變）的關(guān)系求得。不變）的關(guān)系求得。 已調(diào)整的主要尺度還要進(jìn)行重量校核，已調(diào)整的主要尺度還要進(jìn)行重量校核，如果不合要求，就調(diào)整載重量系數(shù)如果不合要求，就調(diào)整載重量系數(shù)e，重新估，重新估算排水量，再一次計算主尺度。這時計算尺算排水量，再一次計算主尺度。這時計算尺度就要用到以上計算的度就要用到以上計算的l/b和和b/t比值。這項(xiàng)比值。這項(xiàng)計算反復(fù)進(jìn)行到計算反復(fù)進(jìn)行到dwt和和dw相符合為止。相符合為止。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 初穩(wěn)性計算中還包括橫搖周期和共振橫搖初穩(wěn)性計算中還包括橫搖周期和共振橫搖角的計算，這兩項(xiàng)計算根據(jù)我

18、國海船規(guī)范所提角的計算，這兩項(xiàng)計算根據(jù)我國海船規(guī)范所提供的計算方法進(jìn)行的。供的計算方法進(jìn)行的。 五、航速計算五、航速計算 服務(wù)航速一般假定為試航速度的服務(wù)航速一般假定為試航速度的94，或，或假定服務(wù)航速比試航速度減少假定服務(wù)航速比試航速度減少0.81kn。（也有。（也有用假定主機(jī)額定功率用假定主機(jī)額定功率pb及轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速n時的航速為試時的航速為試航速度，而用航速度，而用85pb的功率，的功率，94.7n的轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速時的航速為服務(wù)航速的航速為服務(wù)航速) 4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 計算三個航速的主機(jī)功率是為了最后用插計算三個航速的主機(jī)功率是為了最后用插值法求得航速值法求得航速,船用主機(jī)功率船

19、用主機(jī)功率pb可用下列方法估可用下列方法估算算: 1)用海軍常數(shù)法求主機(jī)功率用海軍常數(shù)法求主機(jī)功率abcvdp33/2式中：式中：ca海軍常數(shù)（從母型船求得）。海軍常數(shù)（從母型船求得）。 這一方法對于新設(shè)計船與母型船的大小、這一方法對于新設(shè)計船與母型船的大小、尺度比、方形系數(shù)相差不大，主機(jī)類型也相同尺度比、方形系數(shù)相差不大，主機(jī)類型也相同時，其計算結(jié)果較為準(zhǔn)確。時，其計算結(jié)果較為準(zhǔn)確。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 2)用單一近似公式計算主機(jī)功率用單一近似公式計算主機(jī)功率lncklvdpb28. 31500012) 1(400614005. 12933/2式中：式中：n主機(jī)轉(zhuǎn)速（主機(jī)轉(zhuǎn)速（r/m

20、in） k9系數(shù)系數(shù)lvckb28. 35 . 09（高速船，（高速船，k9=1.04;=1.04;低速船，低速船，k9=1.08)=1.08)。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 3)用有效功率與推進(jìn)系數(shù)估算主機(jī)功率用有效功率與推進(jìn)系數(shù)估算主機(jī)功率 (1)有效功率有效功率48.426/975. 0048. 0059. 03 . 0) 1(19. 7) 1(472. 01000394. 0052. 1 07. 133/22/1299vddltbckklpbe(2)(2)推進(jìn)系數(shù)推進(jìn)系數(shù) prsteeewtk11式中：式中：w、t 分別為伴流系數(shù)和推力減額系數(shù)；分別為伴流系數(shù)和推力減額系數(shù)；4.1 總

21、體設(shè)計和主尺度確定 lbcctlbccwbbbb/1 . 1236. 2727. 0/5 . 138. 368. 3007. 122式中：式中：es 軸系效率軸系效率(一般一般es =0.970.97) ； er 相對旋轉(zhuǎn)效率相對旋轉(zhuǎn)效率(一般一般er =1.011.01) ； ep 螺旋槳敞水效率；螺旋槳敞水效率； bp 螺旋槳計算系數(shù)；螺旋槳計算系數(shù)；5 . 25 . 0)1()/(vwppnbtep4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 這一方法由于考慮到船舶主尺度的所有參這一方法由于考慮到船舶主尺度的所有參數(shù)以及主機(jī)功率與轉(zhuǎn)速等數(shù)以及主機(jī)功率與轉(zhuǎn)速等,因此可以得到比較準(zhǔn)因此可以得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果

22、確的結(jié)果,同時也可用來比較各種主機(jī)的推進(jìn)性同時也可用來比較各種主機(jī)的推進(jìn)性能。能。 當(dāng)已知船舶主機(jī)功率的情況下，船舶的航當(dāng)已知船舶主機(jī)功率的情況下，船舶的航速可用下述方法估算：速可用下述方法估算：假定三個航速，即假定三個航速，即v1、v2、v3，然后算出對應(yīng)的，然后算出對應(yīng)的主機(jī)功率主機(jī)功率p1、p2、p3。據(jù)此可畫出。據(jù)此可畫出p = f (v)的曲的曲線，從圖中可求出已知主機(jī)功率下的航速線，從圖中可求出已知主機(jī)功率下的航速v。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 六、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算六、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算 評價船舶經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的選擇，對船型方案評價船舶經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的選擇，對船型方案的論證極為重要，采用不同的評價

23、指標(biāo)，會導(dǎo)的論證極為重要，采用不同的評價指標(biāo)，會導(dǎo)致不同的選擇方案。遠(yuǎn)洋貨船設(shè)計中，常采用致不同的選擇方案。遠(yuǎn)洋貨船設(shè)計中，常采用以下六個經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)作為評價船舶方案的主要以下六個經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)作為評價船舶方案的主要指標(biāo)，即船舶的造價指標(biāo)，即船舶的造價p；投資回收年限；投資回收年限tk；凈；凈現(xiàn)值現(xiàn)值npv；航速；航速v；噸成本；噸成本s；貨運(yùn)費(fèi)率；貨運(yùn)費(fèi)率rfr。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 1.各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計算方法各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計算方法 (1)營運(yùn)計算營運(yùn)計算 a . 年貨運(yùn)量為年貨運(yùn)量為 q = nqc (噸噸/年年) 式中式中:n 年往返航次數(shù)；年往返航次數(shù)； b . 年貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量為年貨運(yùn)周轉(zhuǎn)

24、量為 q yj= nqc yj (噸海里噸海里/年年)式中式中: qc 往返航次貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量往返航次貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量(噸海里噸海里)； yj 運(yùn)距運(yùn)距(海里海里)4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 c . 對于多港停靠情況對于多港?？壳闆r,貨運(yùn)量計算為貨運(yùn)量計算為 qc = qc1+ qc2+qc3+ +qcn d . 相應(yīng)的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量為相應(yīng)的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量為 q yj= nqc yj (噸海里噸海里/年年)qc yj= qc1 yj 1+ qc2 yj2 +qc3 yj 3+ +qcn yjn式中式中:qc1 , qc2 , , qcn分別為各航段載分別為各航段載 貨量貨量(t); yj1 , yj2 , ,

25、 yjn分別為各航段運(yùn)距分別為各航段運(yùn)距(kn)。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 e . 年往返航次數(shù)年往返航次數(shù) n = tn / twf tn=365營運(yùn)率營運(yùn)率 twf = th + twf式中式中:tn 年?duì)I運(yùn)期年?duì)I運(yùn)期(天天); twf 往返航次時間往返航次時間(天天); th 航行時間航行時間(天天); twf 停泊時間停泊時間(天天);4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 (2)經(jīng)濟(jì)計算經(jīng)濟(jì)計算 a . 造價造價 船體、舾裝、機(jī)電和其它。船體、舾裝、機(jī)電和其它。 b . 年運(yùn)輸成本年運(yùn)輸成本 cmz=(fcy+frr+fw+fgk+fz)1.05式中式中: fcy船員工資；船員工資； fr

26、r燃潤料費(fèi)；燃潤料費(fèi)； fw修理、保險、稅金；修理、保險、稅金； fgk港口費(fèi)；港口費(fèi)； fz折舊費(fèi)；折舊費(fèi)；4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 c . 年?duì)I運(yùn)收入年?duì)I運(yùn)收入 fr = ryf1 qc1 + ryf2 qc2式中式中: ryf1、 ryf2往返貨運(yùn)價往返貨運(yùn)價(美圓美圓/噸噸)； qc1、 qc2往返貨運(yùn)量往返貨運(yùn)量(t)； d . 年利潤年利潤 ap = fr -cmz e . 單位成本單位成本 cdy = cmz/q4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 (3)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算 a . 貨運(yùn)費(fèi)率貨運(yùn)費(fèi)率 rfr = aac/q式中式中: aac平均年度費(fèi)用平均年度費(fèi)用aac=fny

27、+p cr； q年貨運(yùn)量年貨運(yùn)量(t)； b . 凈現(xiàn)值凈現(xiàn)值 npv= spw-(fr-fny)式中式中: fr年收入年收入 fny年?duì)I運(yùn)開支年?duì)I運(yùn)開支;4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 spw系列現(xiàn)值因素系列現(xiàn)值因素,spw=1/cr； ri貸款利息；貸款利息； cr資金回收因數(shù)資金回收因數(shù), ； b . 回收年限回收年限;1) 1() 1(nnririricr)1lg()lg(ripriapaptk式中式中: ap年利潤年利潤; ri年利率年利率。4.1 總體設(shè)計和主尺度確定 以上凈現(xiàn)值是假定船價是一次投資，以上凈現(xiàn)值是假定船價是一次投資，每年?duì)I運(yùn)支出與貨運(yùn)收入都不變的情況下每年?duì)I運(yùn)支出與貨

28、運(yùn)收入都不變的情況下才能計算。當(dāng)船價是分期付款，每年的營才能計算。當(dāng)船價是分期付款，每年的營運(yùn)支出和貨運(yùn)收入都不同，則虛分年合算，運(yùn)支出和貨運(yùn)收入都不同，則虛分年合算，然后再算凈現(xiàn)值之和。然后再算凈現(xiàn)值之和。4.2 初步設(shè)計方案優(yōu)化 初步確定初步確定16000t干貨船的主要尺度范圍。但干貨船的主要尺度范圍。但在遠(yuǎn)洋干貨船的優(yōu)化設(shè)計中，自變量的取定，約在遠(yuǎn)洋干貨船的優(yōu)化設(shè)計中，自變量的取定，約束條件范圍，多目標(biāo)帶約束轉(zhuǎn)變?yōu)閱文繕?biāo)無約束束條件范圍，多目標(biāo)帶約束轉(zhuǎn)變?yōu)閱文繕?biāo)無約束優(yōu)化方法等內(nèi)容上，下面就此再作一些介紹。優(yōu)化方法等內(nèi)容上，下面就此再作一些介紹。 1.1.設(shè)計變量設(shè)計變量 根據(jù)遠(yuǎn)洋干貨船

29、特點(diǎn)取長寬比根據(jù)遠(yuǎn)洋干貨船特點(diǎn)取長寬比l/bl/b，寬吃水，寬吃水比比b/tb/t和方形系數(shù)和方形系數(shù)c cb b為設(shè)計變量較為適合。則：為設(shè)計變量較為適合。則：bctbblxxxx/3214.2 初步設(shè)計方案優(yōu)化 在求解過程中，采用標(biāo)準(zhǔn)化變量在求解過程中，采用標(biāo)準(zhǔn)化變量y進(jìn)行運(yùn)算：進(jìn)行運(yùn)算：321yyyylulubbbbblulululucccccylbtbtbtbtbyblblblblbly21)/()/()/()/(21/)/()/()/()/(21/3214.2 初步設(shè)計方案優(yōu)化 其中帶角標(biāo)其中帶角標(biāo)u表示上限值，帶角標(biāo)表示上限值，帶角標(biāo)l表示下限值。表示下限值。 在計算船的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性

30、能時，還應(yīng)以在計算船的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能時，還應(yīng)以x為變?yōu)樽兞窟M(jìn)行運(yùn)算，由量進(jìn)行運(yùn)算，由y到到x的逆變換為的逆變換為21)/()/(21)/()/()/()/(21)/()/(332211lulubbbblulululuccccyxtbtbtbtbyxblblblblyx4.2 初步設(shè)計方案優(yōu)化 二、約束條件二、約束條件 尺度與性能的約束條件如下：尺度與性能的約束條件如下： g1=lbl/150-1150-10 0； g2=b/22-122-10 0 g3=t/9-19-10 0； g4=1-1-cb/0.720.720 0 g5=1-1-gm/0.50.50 ; 0 ; g6=1-1-t/1010

31、0 0 g8=1-1-/1.61.60; 0; g8=1-1-v/15150 0一條船的約束條件是很多一條船的約束條件是很多, ,具體根據(jù)實(shí)際要求具體根據(jù)實(shí)際要求而定。而定。 4.2 初步設(shè)計方案優(yōu)化 三、目標(biāo)函數(shù)三、目標(biāo)函數(shù) 根據(jù)本船的特點(diǎn)，取六個目標(biāo)函數(shù)：根據(jù)本船的特點(diǎn)，取六個目標(biāo)函數(shù)： (1)(1)造價造價p,p,以最小為優(yōu)以最小為優(yōu); ; (2) (2)每噸貨的運(yùn)輸成本每噸貨的運(yùn)輸成本cdy,cdy,以最小為優(yōu)以最小為優(yōu); ; (3) (3)所需貨運(yùn)費(fèi)率所需貨運(yùn)費(fèi)率rfr,rfr,以最小為優(yōu)以最小為優(yōu); ; (4) (4)投資回收年限投資回收年限tk,tk,以最小為優(yōu)以最小為優(yōu); ;

32、(5) (5)試航速度試航速度v, ,以最大為優(yōu)以最大為優(yōu); ; (6) (6)凈現(xiàn)值凈現(xiàn)值npn,npn,以最大為優(yōu)。以最大為優(yōu)。 4.2 初步設(shè)計方案優(yōu)化 由于有六個指標(biāo)，而且各反映船舶某一方由于有六個指標(biāo)，而且各反映船舶某一方面的特性，相互之間存在著一定的制約和矛盾，面的特性，相互之間存在著一定的制約和矛盾，給考察船舶的綜合性能帶來了一定的困難。如給考察船舶的綜合性能帶來了一定的困難。如何把六個指標(biāo)綜合為一個指標(biāo)，以便尋找一個何把六個指標(biāo)綜合為一個指標(biāo)，以便尋找一個最佳設(shè)計方案，是船舶優(yōu)化設(shè)計中還未完全解最佳設(shè)計方案，是船舶優(yōu)化設(shè)計中還未完全解決的研究課題。決的研究課題。4.2 初步設(shè)計方案優(yōu)化 四、解法四、解法 1.1.多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題 利用分層序列法，首先把這個多目標(biāo)問題化利用分層序列法，首先把這個多目標(biāo)問題化為一個單目標(biāo)問題序列。對前面說的六個目標(biāo)函為一個單目標(biāo)問題序列。對前面說的六個目標(biāo)函數(shù)，按重要