整體船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化

1、整體船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化Apostolos Papanikolaou 船舶設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，希臘雅典國立技術(shù)大學(xué)摘要船舶設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要包括技術(shù)和非技術(shù)性的，和個別專家的許多學(xué)科的成功協(xié)調(diào)，以珍貴的設(shè)計(jì)解決方案到達(dá)。本質(zhì)上再加上設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)優(yōu)化，最好的解決方案了許多切實(shí)可行的人的標(biāo)準(zhǔn)，或者說一套標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，即選擇。一種系統(tǒng)的方法，以船舶設(shè)計(jì)可考慮船舶作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，整合各種子系統(tǒng)及其組件，例如，子系統(tǒng)貨物儲存和處理，能源/發(fā)電和船舶推進(jìn)，船員/乘客和船舶航行的住宿。獨(dú)立，考慮到船舶設(shè)計(jì)實(shí)際上應(yīng)該解決整個船舶生命周期，它可分成是傳統(tǒng)組成的概念/初步設(shè)計(jì)，合同和詳細(xì)設(shè)計(jì)，船舶建造/制造工藝，船舶

2、操作的各個階段經(jīng)濟(jì)生活和報(bào)廢/回收。很明顯，最佳的船是整個，上述定義的艦船系統(tǒng)在她的整個生命周期的整體最優(yōu)化的結(jié)果。但上述定義的優(yōu)化問題，即使是最簡單的部件，即第一階段（概念/初步設(shè)計(jì)），是十分復(fù)雜，需要進(jìn)行簡化（減小）在實(shí)踐中。固有的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化也從設(shè)計(jì)約束和優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)（優(yōu)點(diǎn)或目標(biāo)函數(shù)）所產(chǎn)生的矛盾的要求，反映各種船舶設(shè)計(jì)利益相關(guān)者的利益。本文件簡要介紹了整體方法的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化，定義了通用的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，并演示了通過采用先進(jìn)的優(yōu)化技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助生成，探索和選擇的解決方案。它討論了一些典型的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題的多目標(biāo)，導(dǎo)致的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的方法和增加載貨能力部分的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高安

3、全性和生存能力，減少了所需的供電和改善環(huán)境的保護(hù)。所提出的方法，為生命周期優(yōu)化問題的綜合船舶系統(tǒng)的應(yīng)用仍然是未來幾年一個具有挑戰(zhàn)性的，但簡單的任務(wù)。關(guān)鍵詞：整體船舶設(shè)計(jì);多目標(biāo)優(yōu)化;遺傳算法;電阻的最小化和清洗;增強(qiáng)的生存能力1 .簡介整體船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)是過去更多的是藝術(shù)，而不是一門科學(xué)，高度依賴于經(jīng)驗(yàn)豐富的造船工程師，在各種基本和專門的科學(xué)和工程學(xué)科良好的背景。設(shè)計(jì)空間用啟發(fā)式方法實(shí)際上是探索，從知識產(chǎn)生的方法，即通過試錯的過程中獲得，往往在幾十年的過程。本質(zhì)上再加上設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)優(yōu)化，最好的解決方案了許多切實(shí)可行的人的標(biāo)準(zhǔn)，或者說一套標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，即選擇。一種系統(tǒng)的方法，以船舶設(shè)計(jì)可考

4、慮船舶作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，整合各種子系統(tǒng)和其組件 ，例如，子系統(tǒng)貨物儲存和處理，能源/發(fā)電和船舶推進(jìn)，船員/乘客和船舶航行的住宿。他們都服務(wù)于定義良好的船的功能。船的功能可以被分成兩個主要類別，即有效載荷的功能和固有船的功能（圖1） 。對于貨船，有效載荷功能與提供貨物處所，貨物裝卸和貨物處理設(shè)備。船舶固有功能是那些與有效載荷的運(yùn)輸安全地從港口到港口有一定的速度。圖 1考慮到船舶設(shè)計(jì)實(shí)際上應(yīng)該解決整個船舶生命周期，它可分成是傳統(tǒng)組成的概念/初步設(shè)計(jì)，合同和詳細(xì)設(shè)計(jì)，船舶建造/制造工藝，船舶操作的各個階段經(jīng)濟(jì)生活和報(bào)廢/回收。顯而易見的是，相對于她的整個生命周期的最佳船舶的整體 1優(yōu)化整個的，其生

5、命周期的上述定義的船系統(tǒng)的結(jié)果。值得注意的是，在數(shù)學(xué)上，上述定義的船舶的生命周期系統(tǒng)本身的每一個組成部分顯然是形成了一個復(fù)雜的非線性優(yōu)化問題的設(shè)計(jì)變量，用各種限制和標(biāo)準(zhǔn)的/目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行共同優(yōu)化。船舶設(shè)計(jì)過程中，即使是最簡單的組件，即第一階段（概念/初步設(shè)計(jì)） ，是足夠復(fù)雜到簡化（降低2 ）在實(shí)踐中。此外，固有的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化是從設(shè)計(jì)約束和優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)（優(yōu)點(diǎn)或目標(biāo)函數(shù)）所產(chǎn)生的矛盾的要求，反映各種船舶設(shè)計(jì)利益相關(guān)者的利益：船舶所有人/經(jīng)營者，造船廠，船級社/海岸警衛(wèi)隊(duì)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)，保險(xiǎn)公司，貨主/貨代，港口經(jīng)營等假設(shè)一組特定的要求（商船為海軍艦艇語句通常船舶動力的要求） ，船舶需要進(jìn)行成本效益進(jìn)行優(yōu)化，

6、實(shí)現(xiàn)最高運(yùn)營效率或所需的最低運(yùn)價(jià)（ RFR ） ，用于乘客/船員尤其是石油運(yùn)營商對于海洋污染最高的安全性和舒適性，為貨物令人滿意的保護(hù)和船舶本身的硬件，以及最后但并非最不重要的，對環(huán)境影響最小，一旦發(fā)生事故和高速船就產(chǎn)生波浪洗。最近，需要船舶發(fā)動機(jī)排放和空氣污染方面，甚至在船舶設(shè)計(jì)和操作的優(yōu)化需要考慮（見海事組織2008年， 2 ） 。許多這些要求顯然相互矛盾，需要合理作出關(guān)于優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)決策。為了使事情變得更加復(fù)雜，但越來越接近現(xiàn)實(shí)，一組設(shè)計(jì)要求就船型，貨運(yùn)能力甚至規(guī)格，速度，范圍等是足夠復(fù)雜，要求妥善考慮各方利益的另一個優(yōu)化程序利益相關(guān)者的船作為工業(yè)產(chǎn)品的國際市場或其他服務(wù)車輛。其實(shí)，最初

7、的一組船舶設(shè)計(jì)要求是具有豐富經(jīng)驗(yàn)的決策者之間的緊張討論，主要集中在船舶設(shè)計(jì)和船舶制造方面，和最終用戶誰試圖表達(dá)自己的愿望和權(quán)衡他們愿意讓一個妥協(xié)的結(jié)果。一種方法來開展和鞏固這種討論以理性的方式已提前由歐盟資助的項(xiàng)目LOGBASED 3 。自20世紀(jì)60年代中期，隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的進(jìn)步設(shè)計(jì)過程中越來越多的部分已經(jīng)接管計(jì)算機(jī)，特別是船舶設(shè)計(jì)制圖元素。同時，第一計(jì)算機(jī)輔助初步設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，處理的經(jīng)驗(yàn)/簡化船舶模型的特定船舶類型或設(shè)計(jì)變量的具體經(jīng)濟(jì)條件的梯度，優(yōu)化的基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)參數(shù)化探索設(shè)計(jì)空間基于搜索技術(shù)（ Murphy等人4 ， NOWACKI等人 5） 。此外，在船舶的船型阻力最

8、小和最好的耐波性的行為（流體力學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化）的，或至少鋼鐵等權(quán)重船的舯段/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化）優(yōu)化計(jì)算機(jī)輔助研究開始被引入到海軍建筑科學(xué)界，直到他們帶領(lǐng)到成熟結(jié)果在最近幾年（見，例如， Papanikolaou等 6 ， Valdenazzi等人7 ， Zalek等人 8 ） 。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件工具的更遠(yuǎn)，更快的進(jìn)步，以及他們?nèi)谌霃?qiáng)大的硬件和軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，時間已經(jīng)到了看遙遙領(lǐng)先于船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化，以全面的方式，即通過解決和優(yōu)化幾個并逐步船舶生活（或整個船舶生命周期系統(tǒng)的所有元素） ，設(shè)計(jì)，建設(shè)和運(yùn)營，至少階段的各個方面;內(nèi)全面船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化，我們應(yīng)該在此也明白詳盡的多目標(biāo)和多受限船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化

9、程序，甚至對船舶生活（如概念設(shè)計(jì)）與至少減少了整個現(xiàn)實(shí)問題的各個階段。在“設(shè)計(jì)X”的總體框架，即“安全性設(shè)計(jì)”和“基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)” （ SAFEDOR 9 ， Vassalos 10 ， Papanikolaou （ED ） 11 ） ， “設(shè)計(jì)最近推出的科學(xué)學(xué)科求效益“ ， ”設(shè)計(jì)生產(chǎn)“ ， ”設(shè)計(jì)經(jīng)營“等表明需要的方法和成熟的方法和計(jì)算工具從整體上解決了船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題（ Papanikolaou等人 12 ）的可用性。采用遺傳算法（ GAS） ，結(jié)合微觀尺度的探索和與實(shí)用功能的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)評估基于梯度的搜索技術(shù)，先進(jìn)的本文中作為產(chǎn)生和確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的通用型優(yōu)化技術(shù)通過有效的探索大規(guī)模，非線

10、性設(shè)計(jì)空間和眾多的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。多個應(yīng)用程序通過使用NTUA的船舶設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室（ NTUA - SDL ）的設(shè)計(jì)軟件平臺，整合完善的造船學(xué)和優(yōu)化軟件套件與各種應(yīng)用方法和軟件工具這個通用的，多目標(biāo)船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，所必需的穩(wěn)定性，電阻，耐波性，結(jié)構(gòu)完整性等的評價(jià)可以在所列參考文獻(xiàn)中找到（ABT等人 13 ） 。下面的例子，從最近完成的或正在運(yùn)行的涉及NTUA - SDL歐盟資助的項(xiàng)目推斷，可能會被高亮顯示。一波刺耳的高速單體船的阻力最小的船型優(yōu)化和最佳的耐波性（ VRSHIP - ROPAX2000 ， 14 和 15 ） 。高速單聲道和雙船型優(yōu)化船體的至少波阻力和波洗（ FLOWMART ， 16

11、和 17 ） 。優(yōu)化客滾船的區(qū)域化增加破損穩(wěn)性和生存性，至少結(jié)構(gòu)重量（ ROROPROB ， 18和19 ）的。優(yōu)化的艦艇在受損的情況下在海浪和至少結(jié)構(gòu)重量20增加生存能力。優(yōu)化減少運(yùn)動和對終端的背風(fēng)面波的衰減（禮品， 21和22 ）的液化天然氣浮碼頭.船舶設(shè)計(jì)的物流的優(yōu)化（ LOGBASED ， 3 ， 23 和 24 ） 。一個AFRAMAX油輪貨艙容量增加和環(huán)境影響最小的基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)優(yōu)化（ SAFEDOR ， 7 和 25 ） 。對于一般的概念和利用天然氣和替代程序的多目標(biāo)優(yōu)化的細(xì)節(jié)，可參考盧卡斯26和森 27 。對現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序的技術(shù)報(bào)告，綜合國家最近提出由An

12、drews等人。 28和NOWACKI 29。綜上所述，本文簡要介紹了整體方法船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化，定義了通用的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，并演示了用氣及相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)一代，探索和選擇的解決方案。它討論提出的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的兩個典型的多目標(biāo)船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，高速船舶，由于波的產(chǎn)生的洗滌和輥的優(yōu)化減小的供電和環(huán)境的影響，即船體形式的優(yōu)化的基礎(chǔ)上上滾降（滾裝）渡輪至少為結(jié)構(gòu)重量/增加運(yùn)輸能力，提高生存能力情況下的碰撞損壞。2 .一般船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題在一個整體的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化，我們這里應(yīng)該明白數(shù)學(xué)與至少減少整個實(shí)際設(shè)計(jì)問題的詳盡的多目標(biāo)和多約束優(yōu)化程序。一般船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，其基本元素可以被定義如下（參見圖2）優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)

13、（評價(jià)函數(shù)，目標(biāo)） ：這是指在數(shù)學(xué)定義的性能/效率指標(biāo)可能最終淪為一個經(jīng)濟(jì)條件，初始投資即盈利的列表。獨(dú)立，有可能是優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)（評價(jià)函數(shù)或目標(biāo)）是可以不直接提及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)制定;看到，對于一個特定的X艦的功能，例如，優(yōu)化研究，就像在平靜的水，并在航道，船舶安全性能船舶，船的力量，包括疲勞等船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)是在設(shè)計(jì)參數(shù)（設(shè)計(jì)變量的向量）和一般復(fù)雜的非線性函數(shù)一般由算法程序的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序中定義。制約因素：這主要是指以數(shù)學(xué)方式定義的標(biāo)準(zhǔn)（在數(shù)學(xué)不等式或等式的形式）的監(jiān)管框架有關(guān)的安全（船舶主要國際海上人命安全公約和MARPOL規(guī)定）造成的列表。此列表可能由第二組的標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)是相對于它們的實(shí)際價(jià)值的不確

14、定性進(jìn)行擴(kuò)展和市場狀況（供需數(shù)據(jù)商船）來確定，按主要材料的成本（船舶：鋼材成本，燃料，做工） ，由預(yù)期的財(cái)務(wù)狀況（資金成本，利率）及其他具體案件的約束。但應(yīng)注意的是，后者的一套標(biāo)準(zhǔn)通常被視為一組不確定性優(yōu)化問題的輸入數(shù)據(jù)和概率評估模型的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行評估。設(shè)計(jì)參數(shù)：這是指參數(shù)（設(shè)計(jì)變量的向量）根據(jù)優(yōu)化特征設(shè)計(jì)的清單;為船舶設(shè)計(jì)，這包括船舶的主要尺寸，除非指定了船東的要求（長度，梁，側(cè)深，草稿模式）和可擴(kuò)展到包括船體的形式，空間和（主）舾裝的安排， （主）網(wǎng)絡(luò)元素（配管，電氣等）的（主要）的結(jié)構(gòu)元素，并根據(jù)拓?fù)鋷缀蔚目捎眯杂嘘P(guān)船舶的設(shè)計(jì)參數(shù)到一個通用的船模進(jìn)行優(yōu)化模型。輸入數(shù)據(jù)：包括第一傳統(tǒng)所

15、有者的規(guī)格/需求，這對于一艘商船是必需的貨運(yùn)運(yùn)力（載重量和有效載荷） ，服務(wù)速度，范圍等，并可通過多種影響船舶設(shè)計(jì)進(jìn)一步的數(shù)據(jù)來補(bǔ)充和它的經(jīng)濟(jì)生活中，像財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)（利潤預(yù)期，利率） ，市場環(huán)境（需求和供給數(shù)據(jù)） ，主要材料（鋼材和燃料）成本等輸入數(shù)據(jù)集可以包括除了量的數(shù)字也比較一般知識類型的數(shù)據(jù)，如圖紙（船舶的總體部署），并需要適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換納入計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化過程的定性信息。輸出：這包括整套的設(shè)計(jì)參數(shù)（設(shè)計(jì)變量的向量）該指定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)/評價(jià)函數(shù)獲得數(shù)學(xué)極值（最小值或最大值），用于多標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化問題的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案都在所謂的Pareto前沿和可能由決策者/設(shè)計(jì)者權(quán)衡的基礎(chǔ)上選定。對于帕累托設(shè)計(jì)解決方案的探索

16、和最終選擇的各種策略和技巧可以使用。在數(shù)學(xué)術(shù)語中，多目標(biāo)優(yōu)化問題可被配制成打開MathJaxon其中導(dǎo)率i是第i個目標(biāo)函數(shù)，g和h是一組不等式和等式約束，分別和是優(yōu)化或設(shè)計(jì)變量的向量的向量。解決上述問題的是一組Pareto最優(yōu)解，為此，不能在沒有惡化的至少一個其他目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)改善的一個目的就是解決方案。而不是一個獨(dú)特的解決方案，因此，一個多目標(biāo)優(yōu)化問題有（理論上）無限的解決方案，即帕累托一整套解決方案。采用多目標(biāo)遺傳算法（ MOGAS ） ，結(jié)合微觀尺度的探索和與實(shí)用功能的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)評估基于梯度的搜索技術(shù)，先進(jìn)的本文中作為產(chǎn)生和識別泛型類型的優(yōu)化技術(shù)通過有效的探索大規(guī)模，非線性設(shè)計(jì)空間和眾多

17、的船舶設(shè)計(jì)發(fā)生的評估標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化的設(shè)計(jì)。通過使用NTUA - SDL3的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，集成了海軍建筑軟件包NAPA ® ， 4的優(yōu)化軟件modeFRONTIER ® 5和各種應(yīng)用軟件的工具，必要的評估這個通用的，多目標(biāo)船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的若干應(yīng)用穩(wěn)定，電阻，耐波性等可能會在上市參考文獻(xiàn)中找到（參見圖3的一般方法一般船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題的草圖） 。應(yīng)用介紹了通用的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化NTUA - SDL議事的一些典型的例子是介紹和簡要在下面談到。3 .典型船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題3.1 .對于供電和洗船型的高速船優(yōu)化3.1.1 .問題的概述在速度，供電，耐波性特征而言船的水動力性能，操控性是非常重要的

18、，尤其是對高速船（ HSC ） 。洗波一代擔(dān)心既不是設(shè)計(jì)師，也不是船舶經(jīng)營人，直到最近。它是引進(jìn)眾多大型高速船的船主，目前正在推動海事當(dāng)局考慮申請一個盡可能合理的洗滌標(biāo)準(zhǔn)來HSC的操作，因?yàn)閷Ｑ蟓h(huán)境的影響和活動，沿海地區(qū)的安全。因此，至少對于HSC設(shè)計(jì)，洗還原成為船舶的流體動力學(xué)性能的一個重要要求，以及與其他傳統(tǒng)的流體動力的目的。從概念上來看，修長的船體形式被確認(rèn)為他們良好的性能和沖洗特性。的雙體船增加間隔距離一般會導(dǎo)致波阻力和波洗凈減少。不幸的是，容器的主要細(xì)節(jié)的選擇是許多因素和限制的折衷，因此，不僅可以通過低洗滌的要求來決定。因此，一洗最小化方法在設(shè)計(jì)過程中，最好是在第一個階段，當(dāng)容器的

19、主要細(xì)節(jié)已被定義及船型開發(fā)，整合正在成為一個先決條件，以減少監(jiān)管速度的限制所產(chǎn)生的影響將大大損害船舶的最終經(jīng)濟(jì)潛力。如果這樣的方法是高效，可靠的洗滌預(yù)測的數(shù)值方法必須是可用的。雖然洗波預(yù)測根本不是一個簡單的問題，特別是船只在半規(guī)劃和規(guī)劃條件，在計(jì)算流體力學(xué)研究進(jìn)展導(dǎo)致了軟件開發(fā)工具，無論是基于可以與使用的開爾文或者Rankine源分布一個良好的程度的信心。內(nèi)部集成的設(shè)計(jì)環(huán)境結(jié)合的這樣的數(shù)字工具是本文介紹的工作的主要目標(biāo)。在一個多目標(biāo)優(yōu)化問題，如沖洗降低是客觀功能之一，該框架的船舶設(shè)計(jì)過程的制定，使得正規(guī)優(yōu)化方法的應(yīng)用，以獲得最佳的船型受業(yè)主的要求和技術(shù)及監(jiān)管限制。其他的目標(biāo)函數(shù)可能是該船的總電

20、阻，適航性，動態(tài)穩(wěn)定性等，提供適當(dāng)?shù)臄?shù)值工具可以為他們的可靠和高效的計(jì)算。此外，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)反映了容器的經(jīng)濟(jì)潛力，如建筑物和運(yùn)營成本，運(yùn)輸能力，凈現(xiàn)值或貨運(yùn)的速率，也可以使用。本研究在NTUA - SDL主要專注于供電的最小化和在過度洗波對環(huán)境的影響。因此，選擇的目標(biāo)函數(shù)是有限的總電阻和洗波最小化。為了進(jìn)一步簡化計(jì)算，該船只的推進(jìn)系統(tǒng)，無論是水射流或螺旋槳，所產(chǎn)生的洗滌波的影響已被刪去。目標(biāo)函數(shù)反映了血管的經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)遺漏部分是由不斷的運(yùn)輸能力所施加的條件合理。在實(shí)踐中，這是通過一個指定的最低滾裝載貨甲板面積和恒位移的要求確定。所選擇的目標(biāo)已經(jīng)接近如下：（一）的總電阻是由摩擦力加上波阻力的總和，其中所

21、述的摩擦阻力是由使用ITTC摩擦阻力系數(shù)公式的計(jì)算來近似。 Shipflow ® ， FLOWTECH 6一個著名的商業(yè)CFD軟件，采用了波浪阻力和洗波計(jì)算。非線性迭代計(jì)算被執(zhí)行，因?yàn)樗徽J(rèn)為有必要考慮到下沉和運(yùn)行飾板上的興波阻力和波浪洗的效果。（b）對于所述第二目標(biāo)函數(shù)，適當(dāng)?shù)南礈觳y量準(zhǔn)則，應(yīng)選擇針對每個特定應(yīng)用，根據(jù)不同的種洗滌效果進(jìn)行評估。在本研究中，基本上旨在展示優(yōu)化概念的潛力，簡單的洗漱措施已被采納，在“平均”波高W沿縱波斬在從船的中心線一定距離的形式：等式（1）打開MathJaxon，其中 （ X，Y）是波抬高，而X1和X2是沿波切口積分區(qū)間的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。備選的洗滌

22、條件可以在優(yōu)化過程中，如最大發(fā)生局部波高度在很容易地引入。波周期或波長可還介紹，并結(jié)合波高，以獲得表達(dá)局域波能量密度的洗標(biāo)準(zhǔn)。對于這種優(yōu)化問題的解決方案中，通用過程在圖中概述。 2已被應(yīng)用。3.1.2 。參考艘兩個參考高速船已經(jīng)被選定為概括優(yōu)化程序，即一個高速單體船和雙體船的示范。相關(guān)工作已在歐盟資助的項(xiàng)目FLOWMART 16 和 17 進(jìn)行。所選的單體船船只的海盜11000 ，由勒魯-船級社。該容器的主要技術(shù)特征列于表1中。表1中。所選擇的單體船海盜船11000的主要特點(diǎn)。整體長102 m運(yùn)輸能力566名乘客和148輛在水線長87.5米推進(jìn)功率4 × 6500千瓦總體梁15.4米

23、主引擎4的MTU 20V吃水2.5米柴油發(fā)動機(jī)服務(wù)速度37千牛推進(jìn)裝置4 KaMeWa水刀表選項(xiàng)模型試驗(yàn)對于上述容器由SIRHENA按1:30的模型規(guī)模的FLOWMART項(xiàng)目內(nèi)被執(zhí)行的，在牽引罐為5微米的對應(yīng)于深度弗勞德numberFnh 3米深度= 0.641的光束。由于拖曳水池的窄波束，預(yù)期顯著反射均會影響測量的洗波。因此，計(jì)算已經(jīng)在水不受限制的寬度和90米的深度（滿刻度），并且在寬度和深度上對應(yīng)于牽引槽的尺寸的信道執(zhí)行對容器中。該預(yù)測與測量結(jié)果的在0.25L和0.5L橫向比較距離離中心線（CL）的示于圖圖4和圖5 。在波的削減和用于從船首約3船的長度的第一部分，從對數(shù)值預(yù)測有限的信道寬度

24、的影響是比較弱的。進(jìn)一步船尾，這個效果隨在通道與實(shí)驗(yàn)測量值更好的比較預(yù)測的容器顯著。一個非常陡峭的波峰，從船頭約兩船的長度，可以在該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為波斬在0.25L觀察。相比，數(shù)值預(yù)測這個波峰是高出約50。同樣的現(xiàn)象可見于波斬在0.5L，在哪里在300米， 400米的弓實(shí)驗(yàn)測量觀察到一個陡峭的波顯著的數(shù)值結(jié)果根據(jù)預(yù)測 。第二個選擇的容器是高速雙體船紅色噴氣三，通過FBM設(shè)計(jì)。該容器的主要技術(shù)特征列于表2中。高速雙體船噴氣紅三的主要特征?？傞L32.9米服務(wù)速度33千牛在水線長度29.58米運(yùn)輸能力120乘客總體梁8.32米推進(jìn)功率2 × 1360千瓦船體2.27米主引擎2的MTU 12V 3

25、96 TE 84吃水1.133米推進(jìn)裝置2 MJP 650水射流表選項(xiàng)與長弗勞德數(shù)等于0.97本船運(yùn)行在規(guī)劃區(qū)域。模型試驗(yàn)對上述船只是由MARINTEK進(jìn)行，也內(nèi)FLOWMART 16 ，在1:12.5模型規(guī)模，速度范圍從10千牛到33千牛和水深等于3.75米，7.5米，15米和37.5米（滿量程） 。該預(yù)測與測量結(jié)果以30海里的速度和在0.845L的橫向距離離中心線的比較示于圖6和圖7 。 數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量之間達(dá)成令人滿意的協(xié)議獲得了從船頭5.5船的長度。此外尾部，兩條曲線之間有相當(dāng)大的差異可以看出，可能是由于接近自由表面的版面面積的后限。船型開發(fā)所開發(fā)的優(yōu)化過程是通過使用N

26、APA ®的基礎(chǔ)上，參量產(chǎn)生的替代船型。小心確定最合適的設(shè)計(jì)參數(shù)，以及它們的適當(dāng)?shù)淖兓秶?，是必要的，以確定可行和高效的船體形式的產(chǎn)生。對于單體船殼體的船體形式生成是由一組點(diǎn)和傾斜角度的控制。通過這些點(diǎn)的網(wǎng)格被創(chuàng)建定義該船體。在圖8一個典型的船體形式的透視圖被呈現(xiàn)，其中所述柵極與定義點(diǎn)被示出。圖8。對于雙船體的情況下，兩個步驟的船型開發(fā)程序獲得通過。首先，一個輔助船體形式導(dǎo)出，再使用適當(dāng)?shù)亩x點(diǎn)（見圖9）。這船體，其特征在于由一個長鉸接線，在整個容器的長度，和由橫截面與在底部和側(cè)部的直線段。兩個過渡曲線，然后投射在側(cè)面和底部（圖9中的虛線） 。一種新的網(wǎng)格確定最終船體被創(chuàng)建，四舍五入

27、的兩個過渡曲線之間的橫截面。相應(yīng)的宏已經(jīng)發(fā)展到方便的船體形式的參數(shù)化建模，充分利用NAPA宏語言。創(chuàng)建船體形式后，其他宏執(zhí)行檢查與幾何約束的合規(guī)性和準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)妮敵鑫募?，描述由船舶流量處理合適形式的幾何形狀。圖9 。3.1.3.優(yōu)化的結(jié)果上述半位移單體船和高速雙體船的船體形式最優(yōu)化的典型的結(jié)果在下面的章節(jié)中討論。.的單體船船的優(yōu)化在圖10 ，W與總電阻RT（近似RT = RF + RW）所生成的設(shè)計(jì)顯示了洗波測量的散點(diǎn)圖。原來的容器（根據(jù)船舶流量計(jì)算）中的對應(yīng)值都帶有在圖的右上角的粗實(shí)圓。圖10.一些具有良好的水動力特性設(shè)計(jì)的標(biāo)識。在電阻所得到的減少量，洗滌波測量和最大波高，相對于

28、原來的容器中，列于表3中。類似的比較是從計(jì)算的波切口位于at0.25L和從容器的中心線0.75L橫向距離所獲得的結(jié)果。邊界線（ “帕累托前沿'）示于圖10對應(yīng)于最好的可獲得的結(jié)果。所有位于該行上的圖案被認(rèn)為是“最佳”的，因?yàn)樗遣豢赡芴岣呦鄬τ谝粋€標(biāo)準(zhǔn)容器的性能而不損害其性能相對于其他人。這是設(shè)計(jì)師的責(zé)任，選擇位于這條線的設(shè)計(jì)中最可取的解決方案，根據(jù)他的經(jīng)驗(yàn)，并有可能進(jìn)一步評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。決策支持工具，如實(shí)用函數(shù)技術(shù)，可在邊界條件，以協(xié)助設(shè)計(jì)師在這個選擇過程。在圖中顯示的結(jié)果。 11進(jìn)行了計(jì)算，使用2 × 686的面板上的濕潤表面上，并在自由表面2× 3345面板。四個迭

29、代最大數(shù)設(shè)置，導(dǎo)致每船約630秒的CPU時間使用DEC的XP1000工作站。在表3中給出的結(jié)果已被重新計(jì)算具有較大的自由表面的版面區(qū)域，對應(yīng)于計(jì)算機(jī)能力的幾乎100（2 × 7742的自由表面板： 7602的CPU時間）。融合已經(jīng)經(jīng)過九年迭代所有船舶已取得。請注意，在表3中的洗滌措施W獲得也重新計(jì)算（在波斬，位于靠近點(diǎn)在船的船頭擁有500米的零向下交叉點(diǎn)，其尾端）一個較大的積分時間間隔。相應(yīng)的自由面高程在一波下調(diào)位于LPP / 2從船舶航跡，提出了圖11 。該雙體船的優(yōu)化進(jìn)行了一系列的優(yōu)化研究選定的高速雙體船。是表示W(wǎng)與總電阻RT為最后階段的優(yōu)化測試過程中每艘船所獲得的

30、洗波測量圖，提出了圖。 12 。原容器中的相應(yīng)值（根據(jù)船舶流量計(jì)算）由粗實(shí)線圓所示。應(yīng)當(dāng)指出的是，原始紅噴氣III船體形式已經(jīng)被仔細(xì)地設(shè)計(jì)用于低電阻和洗波，并預(yù)期從一開始，這將是相當(dāng)困難的應(yīng)用優(yōu)化，以獲得進(jìn)一步的改善。這證實(shí)了所得到的結(jié)果中，至少有關(guān)的電阻，其中所獲得的減少最大為0.7 的數(shù)量級。然而，一些形式的船體可以在圖來識別。 12用相當(dāng)有利的沖洗特性。其中，船身沒有98B15W ，具有減少在洗滌計(jì)量W 13.8 ，而總電阻幾乎等于原來的，可被視為一個強(qiáng)有力代替原船體形式。在耐洗滌度量和最大波高所得到的減少量，相對于原來的容器中，列于表4 。得到的結(jié)果進(jìn)行比較。RT (kN)Diff.

31、%W (m)Diff. %Hmax (m)Diff. %Original vessel64.0900.11600.5460Hull no 98B15W63.650.70.10013.80.46215.4Hull no 98B125W63.760.50.1059.50.4969.2赫爾沒有98B15W計(jì)算運(yùn)行修剪等于0.163 的弓。為了研究對產(chǎn)生的洗波運(yùn)行修剪的效果，一系列的這種船體的變形進(jìn)行了檢驗(yàn)。結(jié)果從1變體（赫爾沒有98B125W ）與零運(yùn)行修剪都包括在表4中。在圖中顯示的結(jié)果。 12進(jìn)行了計(jì)算，使用2 × 348的面板上的濕潤表面上，并在自由表面2× 1763面板。

32、五迭代最大數(shù)設(shè)置，導(dǎo)致每船約310的CPU時間。在表4中給出的結(jié)果被計(jì)算具有較大的自由表面的版面區(qū)域（2 × 8456的自由表面板： 34960的CPU時間）和10次迭代。表4中的洗滌測量W再次被計(jì)算為較大的積分區(qū)間，產(chǎn)生了顯著較低的值在圖3的結(jié)果相比較。 12 。相應(yīng)的自由面高程在一波下調(diào)位于LPP / 2從船的中心線，提出了圖13 。3.1.4.結(jié)論已證明，所研制的過程是一種寶貴的設(shè)計(jì)工具的各種高速船的船體形式發(fā)展。施加局部形狀變化和下的恒定速度，位移，長度在水線和間隔距離（對于雙體的情況下）的最大波高為根據(jù)數(shù)值洗滌波預(yù)測所得到的還原是高達(dá)30的假設(shè)單體船船舶和最多的雙體船的15

33、 ，并指出，這兩個原來的船都是經(jīng)過精心優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有良好的水動力和市場表現(xiàn)。該方法允許根據(jù)設(shè)計(jì)師的需要，在日常實(shí)踐中推出進(jìn)一步的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。應(yīng)用到其他類型的船舶設(shè)計(jì)用于低轉(zhuǎn)速的出現(xiàn)直接的就更少了有問題的，因?yàn)楹唵纹届o的水面流體力學(xué)，可以通過適當(dāng)?shù)牧黧w動力學(xué)軟件工具更好的評估。所提出的優(yōu)化過程的結(jié)果的有效性在很大程度上取決于所采用的的替代船型水動力評價(jià)數(shù)值方法的準(zhǔn)確性。雖然從與實(shí)驗(yàn)測量數(shù)值預(yù)測的比較結(jié)果顯示令人鼓舞的協(xié)議，然而，認(rèn)識，進(jìn)一步的工作是必要的，以提高使用的數(shù)值方法。同時聘請勢理論的船舶阻力的評估和清洗的特點(diǎn)是一個重大的簡化，它不過預(yù)計(jì)即使該方法不能提供的目標(biāo)函數(shù)（特別是有關(guān)船

34、只的電阻）的絕對值非常準(zhǔn)確的結(jié)果了仍然是一個非常有用的工具，特別是在最初的設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)了快速的設(shè)計(jì)空間探索，并協(xié)助設(shè)計(jì)人員從設(shè)計(jì)不好區(qū)分好，分類正確的表現(xiàn)順序替代設(shè)計(jì)方案。.3.2.滾裝客船以提高安全性和效率隔優(yōu)化3.2.1 .問題的概述概率破艙穩(wěn)性的監(jiān)管理念（ A.265 30 ）的介紹，大約35年前，作為替代確定性的要求，一直被視為對評估過程的合理化的重要一步船的穩(wěn)定下?lián)p壞。即生效2009年1月1日以及新的SOLAS公約破艙穩(wěn)性規(guī)定是適用于任何客船或干貨船類型，完全是基于概率的概念，所有新建樓宇，因此設(shè)計(jì)師們現(xiàn)在不得不學(xué)習(xí)與工作概率的概念，這是非常復(fù)雜和不太透明的，相比于傳統(tǒng)的確定性概念

35、。相關(guān)的計(jì)算工作量是相當(dāng)顯著，并可以進(jìn)行只有使用專門的軟件程序，它需要與其他船舶設(shè)計(jì)軟件工具和優(yōu)化程序接口。缺乏這方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)的研究動機(jī)上的“滾裝客船概率規(guī)則為基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)， ROROPROB ” 18的設(shè)置了一個歐盟資助的項(xiàng)目。該項(xiàng)目于2003年完成，其目的是制定和實(shí)施一個綜合設(shè)計(jì)方法的滾裝客船的最佳細(xì)分，基于概率破艙穩(wěn)性規(guī)定。下面的輪廓與NTUA - SDL的ROROPROB項(xiàng)目內(nèi)的工作，指的是正式的多目標(biāo)優(yōu)化過程的滾裝客船的內(nèi)部區(qū)域化的基礎(chǔ)上，對損害穩(wěn)定評估的概率方法的發(fā)展19。優(yōu)化的目標(biāo)是針對翻船船的阻力的最大化，通過她的運(yùn)力達(dá)到的分艙指數(shù)，并表示，在這兩個增加的載重量和車庫

36、甲板空間方面。另外，該達(dá)到的分艙指數(shù)7可視為一個約束（在達(dá)到的分艙指數(shù)規(guī)定分艙指數(shù)形式）和優(yōu)化可能就運(yùn)輸能力的建設(shè)成本，日益接近，并最小化最大化進(jìn)行到船東的角度。降低建設(shè)成本在本文中認(rèn)為這主要是由于鋼鐵等權(quán)重最小化的結(jié)果。細(xì)分甲板以下水密艙室數(shù)目的減少也被認(rèn)為具有除了結(jié)構(gòu)重量的顯著影響，也對設(shè)備成本。3.2.2 。該過程的概要所采用的程序是基于一個著名的商業(yè)船舶設(shè)計(jì)軟件包（ NAPA ）的集成和通用的優(yōu)化軟件包（ modeFRONTIER ） ，在圖中列出的通用求解過程的框架。 2 。船只的水密分是自動生成的，假設(shè)船型并給予主要布局概念的基礎(chǔ)上，一些設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)參數(shù)。對于每個設(shè)計(jì)變量的達(dá)到的

37、分艙指數(shù)，以及在保持較低和主甲板車庫總車道長度，鋼鐵等權(quán)重到主甲板車庫的頂部計(jì)算。所采用的方法的主要特點(diǎn)在下面的章節(jié)中列出。 。內(nèi)部結(jié)構(gòu)的參數(shù)化開發(fā)適當(dāng)?shù)男袆臃桨负暌褎?chuàng)建用于基于一組設(shè)計(jì)變量，形成了所謂的“設(shè)計(jì)空間”船的內(nèi)部的水密結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，另外一組由用戶提供的設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化過程進(jìn)行了系統(tǒng)更新，使用中模式前沿適當(dāng)?shù)墓ぞ邅硗瓿稍O(shè)計(jì)空間探索。用戶提供的設(shè)計(jì)參數(shù)是用來定義在局部和全草案船舶的完整負(fù)載條件，并提供必要的數(shù)據(jù)為各種計(jì)算（對于結(jié)構(gòu)重量計(jì)算，整車尺寸為車道長度計(jì)算等具體的權(quán)重） 。該設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化過程中保持恒定。選定量可以被處理或者作為設(shè)計(jì)變量或參數(shù)，這取決于用戶的意

38、圖或每個設(shè)計(jì)情況的具體要求。例如，在特殊案件中，水密分艙優(yōu)化僅限于主機(jī)艙船前進(jìn)的區(qū)域，用戶可以把相應(yīng)的設(shè)計(jì)變量定義在船尾的船隔作為參數(shù)。繼內(nèi)部布局的生成，程序?qū)⒗^續(xù)與各設(shè)計(jì)變量進(jìn)行評估，充分利用內(nèi)NAPA可用的計(jì)算能力。適當(dāng)?shù)腘APA宏已經(jīng)發(fā)展到控制破損穩(wěn)性分析，計(jì)算結(jié)構(gòu)重量和運(yùn)輸能力（無論是在排水量和車道長度計(jì)算） ，并驗(yàn)證每個設(shè)計(jì)的一致性。特性的設(shè)計(jì)與在主甲板中央和側(cè)殼體的安排，通過上述步驟生成的，示于圖。 14和圖15 。除了主殼體的，細(xì)長殼體在主甲板的后端可以看出，在這兩種安排。橫向艙壁的位置，兩個下的縱向和橫向范圍成立（前和后，如果有的話） ，垂直位置和雙層底部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的所有其它細(xì)

39、節(jié)的程度是由一套設(shè)計(jì)的控制變量。在本文中所呈現(xiàn)的研究中， 設(shè)計(jì)變量用于沿與28的設(shè)計(jì)參數(shù)限定該容器的內(nèi)部布局。根據(jù)用戶的選擇，設(shè)計(jì)變量的子集來定義的設(shè)計(jì)空間，而其余的變量在優(yōu)化過程中保持固定。圖14  。破艙穩(wěn)性計(jì)算根據(jù)概率破損穩(wěn)性概念的計(jì)算達(dá)到的分艙指數(shù)已經(jīng)完成。雖然我們正在處理的滾裝客船的設(shè)計(jì)，給出的結(jié)果是根據(jù)SOLAS B-1部分，原本適用于貨船第25條。然而，開發(fā)優(yōu)化程序可以很容易地?cái)U(kuò)展到占了NAPA軟件包認(rèn)為最新的統(tǒng)一的概率破損穩(wěn)性配方（2009年國際海上人命安全） 。 。優(yōu)化程序執(zhí)行使用modeFrontier軟件包執(zhí)行的最優(yōu)化過程的協(xié)調(diào)，提

40、供了裝置，用于將計(jì)算鏈的定義和控制，并進(jìn)行必要的外部套裝軟件的集成。圖形用戶界面，用于優(yōu)化邏輯方案的執(zhí)行和審查（參見圖16 ） 。輸入變量，以及它們的變異間隔和必要的設(shè)計(jì)參數(shù)，則在相應(yīng)的輸入文件中定義。鏈接到相應(yīng)的外部應(yīng)用程序建立與批處理文件的幫助下，允許modeFrontier來控制程序的執(zhí)行，并執(zhí)行在網(wǎng)絡(luò)上的各種目錄和/或計(jì)算機(jī)之間需要數(shù)據(jù)傳輸。適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)度器的選擇取決于具體的需要解決的問題。在我們的案例研究既單面和多目標(biāo)遺傳算法（ MOGA ）已被使用。對于優(yōu)化程序的輸出的分析，提供bymodeFrontier （平行圖，散布圖和學(xué)生地塊）的各種選項(xiàng)中使用。后者用于評估相對于輸出值的每

41、個輸入變量的重要性。圖16 3.2.3 。案例研究系統(tǒng)的案例研究已經(jīng)進(jìn)行應(yīng)用上述過程將樣品滾裝客船（圖17） 。船的詳情和兩個初始載荷條件（完全和部分負(fù)荷）的定義列于表5中。的橫傾角度的計(jì)算僅限于60 ，并沒有向下的水浸開口是在本文介紹的案例研究中定義。車庫空間的磁導(dǎo)率被設(shè)置為等于0.90 ;用于發(fā)動機(jī)室它是0.85 ，而對于空間的其余部分被設(shè)置為等于0.95 。圖17 。 .多目標(biāo)優(yōu)化為最大的A和運(yùn)輸能力和最小的結(jié)構(gòu)重量在所提出的優(yōu)化研究達(dá)到的分艙指數(shù)A和車道米既最大化得到解決，而結(jié)構(gòu)重量最小化。很明顯，前兩個目標(biāo)是矛盾的，因?yàn)锳的最大化要求致密隔，而這會限制下保持長度，因此總

42、車道米。結(jié)構(gòu)重量的最小化也是違背答：對于演示應(yīng)用的方法論的最大化一個矛盾的目標(biāo)，結(jié)果在主車輛甲板中央殼體構(gòu)造列于下面（見for評估側(cè)殼體的配置）。該船的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化被限制的主引擎室的面積前進(jìn)，保持艦尾部分安排固定的。優(yōu)化過程的邏輯方案示于圖18 。描述的主引擎室隔向前七個設(shè)計(jì)變量被選擇來定義設(shè)計(jì)空間（自由變量） 。為達(dá)到的分艙指數(shù)的最低可接受值的約束被罰款。在多目標(biāo)遺傳算法（ MOGA ）優(yōu)化調(diào)度已被選定為實(shí)際的優(yōu)化，并隨機(jī)生成的42設(shè)計(jì)的初始種群。初始設(shè)計(jì)的人數(shù)估計(jì)由拇指提示“ 2 ×變量×的目標(biāo)數(shù)數(shù)”的規(guī)則。優(yōu)化過程隨后啟動了30代的概率為0.5方向性交

43、叉的，選擇0.5的概率，以及0.1突變的概率。共有950設(shè)計(jì)創(chuàng)建和評估。這項(xiàng)研究的帕累托設(shè)計(jì)結(jié)果列于圖19 圖20和圖21'最好'走出產(chǎn)生帕累托設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師的選擇可支持的多準(zhǔn)則決策 E.STE.CO （2003年） ， “ modeFrontier軟件v.2.5.x ” ， HTTP的效用函數(shù)技術(shù)： / / www.esteco.it/ 。假設(shè)為三個目標(biāo)相等的權(quán)重，所研究的中央殼體的設(shè)計(jì)的等級示于圖。 22 ，而在圖23顯示生成的優(yōu)化設(shè)計(jì)（編號782 ）的總體安排。當(dāng)?shù)截涍\(yùn)能力（車道米） ，這被認(rèn)為是更接近一個潛在的船東的經(jīng)典設(shè)計(jì)預(yù)期，車道長度對船舶的經(jīng)濟(jì)價(jià)值產(chǎn)生直接影響，從而

44、提供更高的偏好而達(dá)到的分艙指數(shù)應(yīng)該剛剛超過極限的安全法規(guī)設(shè)定，結(jié)果改變，如圖所示。 24和圖25 。 .中央和側(cè)殼體配置之間的比較所得結(jié)果的比較，優(yōu)化中央和側(cè)殼配置時，呈現(xiàn)在圖26 ，圖27，圖28 。從這些圖中可以觀察到，該側(cè)殼結(jié)構(gòu)導(dǎo)致顯著增加運(yùn)輸能力，結(jié)合達(dá)到的分艙指數(shù)的一個明顯的增加。運(yùn)輸能力的增加主要?dú)w因于主甲板面積更有效地利用。此外，側(cè)殼的存在對下列損害船舶的穩(wěn)定性特征產(chǎn)生積極的影響，使保持較低的區(qū)域的增加，而履行的增加達(dá)到的分艙指數(shù)的要求。關(guān)于結(jié)構(gòu)重量的2設(shè)計(jì)概念之間沒有顯著差異可以從對比觀察。然而，應(yīng)該指出的是，結(jié)構(gòu)重量的計(jì)算是本文所基于每平方米預(yù)定義的特定權(quán)重為

45、船的各個部分，而不管所選擇的設(shè)計(jì)概念。在這方面的比較可以在一定程度上偏向于側(cè)殼結(jié)構(gòu)中，考慮到中央殼體結(jié)構(gòu)固有處置增加的結(jié)構(gòu)剛度。在實(shí)踐中，較重的橫梁，深縱梁和多個支柱都需要支持的側(cè)殼的概念甲板重量。3.2.4 。結(jié)論多目標(biāo)優(yōu)化過程已經(jīng)呈現(xiàn)，旨在協(xié)助滾裝客船設(shè)計(jì)師在初步設(shè)計(jì)階段，當(dāng)內(nèi)部水密分艙的布局進(jìn)行了研究，考慮到效率的概率破艙穩(wěn)性規(guī)定和方面的影響和建筑成本。所開發(fā)的程序是基于modeFrontier ，多目標(biāo)協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化與NAPA ，一個眾所周知的和多功能的海軍建筑設(shè)計(jì)軟件環(huán)境的集成。結(jié)果從上面的程序中的應(yīng)用揭示其作為一個有用和實(shí)用的設(shè)計(jì)工具的潛力，從而使設(shè)計(jì)師能夠系統(tǒng)地，在很短的時間內(nèi)數(shù)以

46、百計(jì)的替代布局，受到各種關(guān)系到船舶的效率，約束條件和目標(biāo)函數(shù)的評估和安全。所開發(fā)的程序可以使用，也可以從頭開始生成一個容器的內(nèi)部細(xì)分，或顯著改善現(xiàn)有的設(shè)計(jì)。它允許設(shè)計(jì)人員獲得設(shè)計(jì)空間的一個更好的概述，并獲得了較好的折衷的矛盾的設(shè)計(jì)目標(biāo)。巨量計(jì)算的概率方法需要一個容器的破損穩(wěn)性評估導(dǎo)致了約3.5分鐘使用PC具有奔騰IV微處理器的頻率為2.4 GHz ，每艘船的評估的計(jì)算時間。這個計(jì)算時間可以通過使用已成為近年來有更強(qiáng)大的PC計(jì)算機(jī)上顯著下降，并指出，顯示的結(jié)果在2003年最初產(chǎn)生。上述程序的其他類型的船舶的擴(kuò)展出現(xiàn)直接的，特別是對于船舶用更少的復(fù)雜的安排，就像貨船，因?yàn)樗麄兊膮^(qū)域化可以顯著減少設(shè)

47、計(jì)參數(shù)產(chǎn)生。4 .結(jié)論和前進(jìn)的道路本文件提供了一個簡要介紹了整體方法船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化，定義了通用的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，并利用遺傳算法和開發(fā)的綜合船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程演示了它的解決方案。這個被施加到兩個不同的實(shí)施例中，流體動力性能即優(yōu)化的高速貨船的環(huán)境影響和滾裝船增強(qiáng)生存能力和運(yùn)輸效率的最優(yōu)化。結(jié)果表明，多目標(biāo)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法是非常有價(jià)值的工具，大大提高船舶設(shè)計(jì)質(zhì)量，即使適用于已經(jīng)優(yōu)化了傳統(tǒng)方法的船只。在參考文獻(xiàn)列表中所提出的方法，其他的設(shè)計(jì)問題的進(jìn)一步應(yīng)用程序可能被發(fā)現(xiàn)。據(jù)指出，這個名單是在很大程度上僅限于NTUA的船舶設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的工作參考和確實(shí)并非詳盡無遺。前進(jìn)道路上的最后的評論：雖然通用解決方案的方法

48、來全面的船舶設(shè)計(jì)問題似乎非常成熟，但它仍然為研究人員開發(fā)和集成應(yīng)用算法和相關(guān)軟件一個長長的清單，應(yīng)對種類繁多船舶設(shè)計(jì)為中生命周期。這是幾十年來的一個長期的任務(wù)，需要深厚的技能船舶的物理和設(shè)計(jì)，需要適當(dāng)?shù)挠?xùn)練，海軍建筑師和相關(guān)學(xué)科的科學(xué)家域和理解。致謝附錄:在本文中使用的重要概念整體論（來自希臘語，意思是全部，總）還原論還原：有時解釋為整體論的對立面?！耙粋€復(fù)雜的系統(tǒng)可以通過降低其基本組成部分接近。 ”整體論與還原論的需要，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膸魪?fù)雜的系統(tǒng)，被視為互補(bǔ)的方法來系統(tǒng)的分析。風(fēng)險(xiǎn)（財(cái)務(wù)） ： “中低于預(yù)期收益損失的量化的可能性。 風(fēng)險(xiǎn)（一般） ： “的一個遜于預(yù)期狀態(tài)的條件可以接受的虧損狀態(tài)

49、的量化的可能性。 安全性：可被定義為“一個可接受的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)” 。生存能力：在工程中，生存能力是一個系統(tǒng)的量化能力，子系統(tǒng)，設(shè)備，過程或過程期間繼續(xù)與天然或人為干擾后的功能;船舶的生存性可以被定義為船舶的能力繼續(xù)的環(huán)境干擾（由海道如效果），或者她的船體或設(shè)備所造成的碰撞，擱淺或武器的影響（艦艇）損傷后的功能。優(yōu)化： “最好的識別出了一系列的許多可行的方案。 ”整體船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化： “船舶設(shè)計(jì)的多目標(biāo)優(yōu)化同時考慮所有（全盤）設(shè)計(jì)的船舶系統(tǒng)和整個船舶生命周期方面的問題。 ”主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)：性能，安全風(fēng)險(xiǎn)的生存能力，成本。主要的設(shè)計(jì)約束：安全法規(guī)，國家市場（需求，供應(yīng)，鋼材，燃料等成本） ，其他大部分案

50、件具體。整體風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)化：考慮到風(fēng)險(xiǎn)投資新造船，它的設(shè)計(jì)應(yīng)該從整體上優(yōu)化，我們可能會將整體船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化也作為一種通用的基于風(fēng)險(xiǎn)的船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化，其中有具體的盈利投資的風(fēng)險(xiǎn)期望最小化，或者利潤最大化為可接受的風(fēng)險(xiǎn)。達(dá)到的分艙指數(shù)A，是的船舶生存的情況下的統(tǒng)計(jì)上可能損壞的可能性的度量。它應(yīng)小于所謂的規(guī)定分艙指數(shù)R，這對于達(dá)到的分艙指數(shù)A中的最低值計(jì)算，即所考慮的船舶上普遍接受的（在征收條例）生存的水平，相當(dāng)于她的大小和人板載暴露在碰撞危險(xiǎn)號碼。因此，通過船舶的A和的R直接比較，在沖突的情況下相對于她的生存能力相對安全的她的電平被建立。該指數(shù)A的一般提法是A = pivisi ，那里的總和，必須采取過所

51、有水密艙或艙組的。這里，系數(shù)PI表示正在考慮（ I）室的隔間或組被洪水淹沒，沒有隔間的可能擬合水平分支（邊界）我的考慮，和VI的概率的概率高于現(xiàn)有水平邊界的空間沒有進(jìn)水。上述兩個因素直接取決于船舶的建造的幾何形狀，并通過系統(tǒng)地收集損壞的船數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析確定。該因子Si為生存或每組艙室的考慮之中，包括可能存在的水平邊界的后驅(qū)的概率。參考文獻(xiàn):1 Levander K. Innovative ship design can innovative ships be designed ina methodological way. In: Proc. 8th int. marine design co

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