近年來,隨著北極海冰的日漸消融以及“冰上絲綢之路”建設(shè)的逐步推進,各大航運公司爭相試航北極航線,以期收集航運數(shù)據(jù),促進北極航運活動向規(guī)模化、常態(tài)化進行轉(zhuǎn)變。但是,由于受到北極航線中海冰的影響,北極航運呈現(xiàn)出不確定狀態(tài)。為了便于北極航運的運營決策,探究不同冰情對北極航運的影響,本文在考慮航線海況條件的基礎(chǔ)上,以航次成本最小化為目標,以船舶安全、船舶運營時間為約束,建立不同冰情影響下的北極船舶航速優(yōu)化模型。由于在航速優(yōu)化模型中引入了受干擾力影響的靜水航速模型,使得與航速有關(guān)的NLP問題在求解時的子問題增加,同時北極航運與冰區(qū)通航有嚴格的時間窗約束,因此依照北極航線的航速優(yōu)化模型特性,構(gòu)建離散時間元法。通過時間窗離散,將子問題賦予時間路徑內(nèi)進行求解,在確保準確的同時提升求解效率。通過對算例的優(yōu)化結(jié)果分析發(fā)現(xiàn):在冰區(qū)航段中,由于破冰船的引入,靜水航速由于冰阻力的減小而呈現(xiàn)出先增加再減小再增加的趨勢,冰區(qū)成本由于冰區(qū)燃油成本的降低與破冰船費用的增加而呈現(xiàn)出先加速再平緩再加速的增長趨勢;在航次全程中,除冰區(qū)航段外的靜水航速隨冰密集度的增加而增加;航次總成本由于非冰區(qū)航段的靜水航速增加以及冰區(qū)成本的... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．?３研究框架??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｐａｐｅｒ??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???Ｎ??／??—??／ｙ＾?Ｙ?ｍｉＡ?ｕ，??／?－．．?＇??／??圖３．?２相對風(fēng)的合成原理??Ｆｉｇ．?３．２?Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ａｐｐａｒｅｎｔ?ｗｉｎｄ??（２）風(fēng)干擾力模型??通常將船舶受到的風(fēng)干擾力分解到船舶艏艉向與橫向進行表示，以分析船舶運動狀??態(tài)。船舶艏艉方向、橫向的干擾力分別如式（３－８）和（３－９）所示。??ＦＴｄ?＝?Ｃ：Ｍ（ａａ）－ｌ－ｐａＡｆＶｉ?（３－８）??ＦＴ?＝Ｃ；ｉｎｄ｛ａａ）Ｘ－ｐａＡｓＶｌ?．?（３－９）??其中，瓦Ｔｗ表示船舶在艏艉方向上的平均風(fēng)壓力；表示船舶在橫向方向上的??平均風(fēng)壓力；ＣＴｗ（ａＪ為船舶艏艉方向上的風(fēng)壓力系數(shù)；Ｃ；ｗ（ｃ〇為船舶橫向方向上??的風(fēng)壓力系數(shù)；凡為空氣密度；＋為船舶水線以上的正投影面積；次為船舶水線以上??的側(cè)投影面積；＾為相對風(fēng)速。??在實際應(yīng)用中，也常使用平均風(fēng)壓合力來描述在艏艉和橫向方向上對船舶共同作用??的合力，如式（３－１０）所示［４９］。??Ｖｍｄ?＝?ＣＴｄ（ａａ）ｊ?ｐａＶｉ?（４?ｓｉｎ２（？ａ）?＋?Ａｆ?ｃｏｓ２（ａａ））?（３－１０）??－２０?－??

?不同冰情影響下的北極船舶航速優(yōu)化???４北極航線船舶航速優(yōu)化模型??本章將以航運公司己試航的北極航線為基礎(chǔ)，按照航次租船運輸模式，綜合考慮航??線沿線的海況，令航次成本為１目標，建立北極航線船舶航速優(yōu)化模型，并設(shè)計求解算法，??分航段對航速進行優(yōu)化，在保證船舶冰區(qū)安全性的基礎(chǔ)之上，使航次成本最校??４．１問題描述??？??（１）由于不定期船的運輸模式是以航次為基礎(chǔ)的，因此本章在建立航速優(yōu)化模型??時將航次作為基本研宄對象。如圖４．１所示，將貨物裝卸港口、補給港口、錨地作為關(guān)??鍵節(jié)點，并考慮各節(jié)點的時間窗限制。同時，將按照海況近似原則，對各關(guān)鍵節(jié)點內(nèi)的??航線進行航段劃分，分別對每一段進行航速優(yōu)化。??〇，Ａ?歡?％?．ｒＯ，？??起始港?補給港?錨地?終止港??圖４．１航次及航段示意圖Ｉ??Ｆｉｇ、４．１?Ｔｈｅ?ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ｖｏｙａｇｅ?ａｎｄ?ｌｅｇ??（２）本文在對航次的航速進行優(yōu)化時，主要目標為成本最小，因此需考慮成本的??組成成分。本文將船舶的成本分為４類：１）船舶主機燃油費用。其與船舶航速有直接??關(guān)系，在一定范圍內(nèi)，降低航速可以有效減小燃油消耗量；２）船舶每日固定費用，包??括船舶折舊費、船員工資等。其與船舶航速間接相關(guān)，當(dāng)船舶航速增加，航次所需時間??減少，．則可使航次內(nèi)船舶固定費用消耗變少；３）航道附加費，船舶在北極航線通航時??即考慮為破冰船引航費用，在傳統(tǒng)航線通航時，則考慮為沿線國際航道通航費用，如蘇??伊士運河、巴拿馬運河等。部分航道附加費與船舶航速間接相關(guān)，如北極航線破冰引航??費用，當(dāng)航速增加使得船舶在北極航線冰區(qū)航行時間減少時，會使得破冰引航費用適當(dāng)??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于海冰影響的北極航線亞歐集裝箱運輸經(jīng)濟性研究[J]. 駱巧云,劉偉,壽建敏.  極地研究. 2019(04)
[2]“冰上絲綢之路”——北極航線船舶航行安全的跟馳模型[J]. 李振福,孫悅,韋博文.  大連海事大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[3]“冰上絲綢之路”與北極航線開發(fā)[J]. 李振福.  人民論壇·學(xué)術(shù)前沿. 2018(11)
[4]基于“永盛輪”航線冰情分析的北極東北航線通航性研究[J]. 馬龍,李振華,陳冠文,李伊琳.  極地研究. 2018(02)
[5]基于負指數(shù)網(wǎng)絡(luò)配流的東北航道發(fā)展?jié)摿Ψ治鯷J]. 王丹,張浩.  國際經(jīng)貿(mào)探索. 2017(09)
[6]北極東北航線對全球經(jīng)濟潛在影響的CGE分析及戰(zhàn)略啟示[J]. 叢曉男,王謀.  中國軟科學(xué). 2017(08)
[7]波浪-浮冰作用下冰區(qū)船舶阻力性能試驗[J]. 郭春雨,王帥,田太平,徐佩.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2017(10)
[8]基于CFD與三因次法結(jié)合的低速多用途船的阻力預(yù)報[J]. 蘇紹娟,介推,王天霖,劉波.  艦船科學(xué)技術(shù). 2017(07)
[9]基于實船油耗與排放的拖輪航速優(yōu)化[J]. 樓狄明,包松杰,胡志遠,譚丕強.  交通運輸工程學(xué)報. 2017(01)
[10]北極東北航道LNG運輸經(jīng)濟性與前景分析[J]. 駱巧云,壽建敏.  大連海事大學(xué)學(xué)報. 2016(03)

碩士論文
[1]考慮北極融冰的集裝箱航運網(wǎng)絡(luò)貨流分配研究[D]. 叢雙.大連海事大學(xué) 2018
[2]船舶航速優(yōu)化節(jié)能性研究[D]. 霍得利.大連海事大學(xué) 2017
[3]基于冰情分析的北極東北航道通航條件研究[D]. 李振華.大連海事大學(xué) 2017
[4]天氣及海況不確定情況下的北極班輪航線規(guī)劃[D]. 杜欣玥.上海交通大學(xué) 2017
[5]船舶營運中經(jīng)濟航速的研究[D]. 魏鵬.大連海事大學(xué) 2016
[6]考慮干擾的北極集裝箱航線營運成本模型研究[D]. 鄭冰雷.上海交通大學(xué) 2016
[7]北極東北航線集裝箱運輸經(jīng)濟性的仿真研究[D]. 尤雪.大連海事大學(xué) 2015
[8]北極航線航行經(jīng)濟性的模型仿真研究[D]. 金海勤.大連海事大學(xué) 2012



本文編號：3298684