隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,人口數(shù)量的不斷增加,近年對漁業(yè)資源的需求不斷增加,致使?jié)O船數(shù)量急劇增加�？傮w來講,我國漁船裝備技術(shù)相對落后,漁船因環(huán)境和人為因素(風(fēng)、浪、流、觸礁、碰撞等)造成的破損沉沒事件不斷發(fā)生。漁船破損后,如何快速得到合理有效的扶正方案是關(guān)鍵問題之一。扶正方案的好壞,不僅直接決定著扶正完成后漁船的浮態(tài)、穩(wěn)性、結(jié)構(gòu)強度等諸多性能指標(biāo),還決定著扶正過程中破損漁船的安全性。目前破損漁船扶正方案的設(shè)計,多根據(jù)漁船裝載手冊或漁船穩(wěn)性報告書,采用人工經(jīng)驗法,生成抗沉標(biāo)板圖,供漁民參考。對于艙室較多的大型漁船,由于存在的扶正方案數(shù)量較多,采用人工經(jīng)驗法很難快速求得最佳扶正方案。人工經(jīng)驗法對設(shè)計人員的經(jīng)驗豐富程度依賴很大,對經(jīng)驗不足的設(shè)計人員,存在反復(fù)計算工作量大、設(shè)計速度慢、不能快速求得有效扶正方案的問題。破損漁船扶正方案的設(shè)計,屬于多個非線性約束的多目標(biāo)組合優(yōu)化問題。當(dāng)可用于扶正的艙室較多時,可能的組合方案數(shù)量會爆炸式增多,不易從中求得最優(yōu)解。針對這一問題,本文從設(shè)計新的扶正方案求解方法入手,研究具有針對漁船特性的扶正方案求解方法。研究目標(biāo)是在綜合考慮漁船扶正過程中各項性能指標(biāo)安全性的前提下,實現(xiàn)破損漁船最優(yōu)扶正方案的自動、快速和高效的求解。主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點:(1)總結(jié)分析破損漁船扶正問題,研究漁船的扶正原則和扶正方法。以船舶不沉性理論為基礎(chǔ),結(jié)合迭代和累加的思想,將破損漁船從破損終止?fàn)顟B(tài)到扶正終止?fàn)顟B(tài)的過程劃分為多次排出載荷或多次注入載荷的累積,詳細(xì)計算和分析破損漁船在扶正過程中浮態(tài)、穩(wěn)性和船體梁強度等性能指標(biāo)的變化規(guī)律,研究破損漁船在扶正過程中,因浮性、穩(wěn)性、船體梁強度等指標(biāo)超出安全范圍而造成二次損害,甚至直接導(dǎo)致船體傾覆或船體梁斷裂的可能性。(2)針對傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗法不能快速得到最優(yōu)扶正方案的問題,提出了一種針對是否使用魚艙進行扶正船體的扶正策略和新的扶正方案求解方法。綜合考慮扶正過程中各項性能指標(biāo)(浮態(tài)、穩(wěn)性和船體梁強度等)的安全要求,建立了破損漁船快速扶正方案設(shè)計問題的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并引入多目標(biāo)遺傳算法中改進的NSGA-Ⅱ算法對其進行求解。算法中采用了基于Deb的非支配排序的多目標(biāo)進化策略,提出了一種隨迭代次數(shù)變化的交叉變異概率賦值方法。與傳統(tǒng)的直接將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題進行求解的方法(例如對多目標(biāo)進行加權(quán)求和法)相比,避免了權(quán)重系數(shù)和歸一化系數(shù)的設(shè)定。利用Matlab軟件對破損漁船快速扶正方案設(shè)計問題的求解進行了編碼實現(xiàn),并以一艘圍網(wǎng)漁船的破損扶正方案設(shè)計問題為例進行了數(shù)值實驗。實驗結(jié)果證明了使用本文方法可以快速有效的求得工程滿意的解,該方法具有一定的工程實用價值。綜上所述,本文以破損漁船快速扶正方案設(shè)計為研究內(nèi)容,綜合考慮扶正過程中漁船各項性能指標(biāo)的安全性,提出了一種基于多目標(biāo)遺傳算法的快速扶正方案優(yōu)化設(shè)計方法。希望該方法能為破損漁船扶正方案的設(shè)計提供一定的方法支撐。
【學(xué)位單位】：大連海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U674.4
【部分圖文】：

NO.1 淡水艙 S 3 4.75NO.1 燃油艙 P 4 6.02NO.1 燃油艙 S 5 6.02NO.2 燃油艙 P 6 4.7NO.2 燃油艙 S 7 4.7NO.3 燃油艙 P 8 7.95NO.3 燃油艙 S 9 7.95空艙 10 10.6NO.1 魚艙 11 51.15NO.2 魚艙 12 58.39NO.3 魚艙 13 49.73

3.3.2 數(shù)值實驗設(shè)置本文假設(shè)漁船在滿載返航時，發(fā)生艏尖艙+雜物艙（P）破損，破損情況如表 3.3 所示。采用傳統(tǒng)人工經(jīng)驗方法，根據(jù)漁船裝載手冊，扶正船體措施的快慢以及選取較優(yōu)艙室的原則，最終選取對角灌注的方法并選取 NO.3 燃油艙（S）作為扶正艙室對船體進行扶正操作，不考慮油水混合的情況下，將 5.34t 海水注入 NO.3 燃油艙（S）內(nèi)。破損艙室與扶正艙室的布置，如圖 3.2 所示。

圖 4.1 非支配排序與擁擠度排序[68]Fig.4.1 Non-dominant ordering and crowding distance sort束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成多目標(biāo)優(yōu)化問題的關(guān)鍵就是定義約束違反度。本文采用公解 Xi 的約束違反程度：( )10 00nj iiij j i jjg HHH XPg H g= ≤ == > = （： ( )iH X 為解iX 的約束違反程度。jg 為第 j 個約束值；本文 j=1，2，3，4，5；jP 為第 j 個約束的性能指標(biāo)允許值。約束違反程度實質(zhì)上可以認(rèn)為是解 Xi到可行域的距離。解 Xi 離可行域越遠(yuǎn)度越大，反之越小。當(dāng)解 Xi為可行時，約束違反程度為零。
【參考文獻】

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本文編號：2872524