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集装箱船配载优化设计研究

作　者: 杨星
导　师: 季永青
学　校: 武汉理工大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 配载优化强度稳性
分类号: U674.131
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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引　用: 3次
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内容摘要

集装箱船配载方案的优劣直接关系到船舶和货物的安全，在众多的可行性配载方案中，寻求一种相对最优的配载方案一直是配载人员追求的目标。本文以集装箱船配载问题出发，讨论了集装箱船的配载特点、要求和过程，研究了集装箱船配载优化设计的主要目标，提出集装箱船配载优化的目标的关键是稳性、强度、吃水差和充分发挥集装箱船的装载能力等问题。集装箱船配载时对强度的考虑，主要是船舶的总纵强度、局部强度和扭转强度。集装箱船受力的优化，要求在不超过舱底和甲板局部强度的情况下，达到最小静水弯矩和扭矩。在稳性优化目标方面，探讨了集装箱船初稳性的允许范围、合适范围，讨论了在确定最优初稳性值时，应考虑的因素。提出了最优初稳性高度的目标模型并通过列举计算多个不同尺度集装箱的具体数据，说明所求得的最优初稳性值与实际要求相一致。在优化目标的实现方法上，根据不同目标的特点，采用了不同的方法，在配载时应尽量将各行位内各载荷重量左右对称分布以使扭矩最小。对于局部强度，主要是使各部位集装箱的垂向累计重量不超过甲板或舱底的允许负荷，由于一般都有资料可供直接使用，可在纵向受力的优化模型中以约束条件来处理。在集装箱船的装载能力方面重点研究了充分发挥载重能力的问题，本文提出一种通过在预定压载方案下求取稳性范围，并使初稳性上限值接近且略大于最优初稳性值的方法来确定最少压载量的方法，从而充分发挥集装箱船载重能力。集装箱重量合理的纵向分布有利于减小船体所受的弯矩，合理的垂向的分布则有利于保证适度的稳性，充分发挥船舶载货能力，减少压载，改善航行性能和减小绑扎设备受力。对纵向受力和稳性优化的实现，应用了线性规划的理论方法。以最优吃水差作为原始数据，依据有关船舶资料，建立船舶总纵弯矩计算模型。以最小总纵弯矩为目标函数求集装箱重量的最优纵向分布(每行位集装箱重量的分布)。然后以集装箱重量在船上的最优纵向分布为基础，根据最优初稳性目标，以每行位集装箱重量垂向重量力矩为目标函数，求取集装箱在船上的垂向分布(各行位每层集装箱重量的分布)。最后，根据建立的线性规划模型，求出了一船某个航次的集装箱重量分布数值解，并据此设计了航次积载方案。

全文目录

第1章引言  8-12
  1．1 选题背景  8-10
    1．1．1 集装箱船配载工作所面临的主要问题  8-9
    1．1．2 集装箱船配载研究的现状  9-10
  1．2 课题研究的目的与意义  10-11
    1．2．1 课题研究的目的  10
    1．2．2 课题的研究意义  10-11
  1．3 本研究的主要工作  11-12
第2章集装箱船配载的特点与要求  12-22
  2．1 充分利用集装箱船的装箱容量  12-15
    2．1．1 集装箱船舶的装箱容量指标  12-13
    2．1．2 充分利用集装箱船装箱容量的主要途径  13-15
  2．2 满足集装箱船稳性要求  15-17
    2．2．1 稳性  15
    2．2．2 集装箱船的稳性特点  15-16
    2．2．3 我国对集装箱船的稳性衡准  16
    2．2．4 IMO对集装箱船的稳性衡准  16-17
  2．3 满足集装箱船强度要求  17-19
    2．3．1 保证总纵强度  18
    2．3．2 保证局部强度  18
    2．3．3 保证扭转强度  18-19
  2．4 满足吃水差要求  19
  2．5 合理确定集装箱箱位  19-21
  2．6 满足集装箱装卸顺序和快速装卸要求  21-22
    2．6．1 避免或尽量减少中途港发生倒箱现象  21
    2．6．2 满足快速装卸要求  21-22
第3章集装箱船的配载方法与过程  22-33
  3．1 配载的方法与过程  22-24
    3．1．1 集装箱船箱位的表示方法  22
    3．1．2 集装箱船的配载过程  22-23
    3．1．3 集装箱船正式实配配载文件  23-24
  3．2 集装箱船稳性和吃水差的校核  24-26
    3．2．1集装箱船稳性和吃水差的计算  24-26
    3．2．2 集装箱船稳性的校核  26
  3．3 集装箱船强度的校核  26-33
    3．3．1 总纵弯矩和剪力的计算  26-30
    3．3．2 总纵强度的校核方法  30-33
第4章集装箱船配载设计优化与实现  33-54
  4．1 优化设计的数学依据——单纯形法  33-36
  4．2 集装箱船配载优化设计目标与思路  36-44
    4．2．1 集装箱船配载优化设计目标及其求取  36-44
    4．2．2 集装箱船配载优化设计的思路  44
  4．3 集装箱船受力与稳性优化  44-47
    4．3．1 集装箱船纵向受力优化  45-46
    4．3．2 集装箱船稳性优化模型  46-47
  4．4 算法设计与数值解  47-54
    4．4．1 数据处理  47
    4．4．2 各行位集装箱重量分布的求解  47-48
    4．4．3 各行位每层箱位集装箱重量分布的求解  48
    4．4．4 算法流程图  48
    4．4．5 计算实例  48-54
第5章结果分析及进一步的设想  54-58
  5．1 结果分析  54-58
    5．5．1 研究结论及其合理性  54-56
    5．5．2 进一步研究的设想  56-58
参考文献  58-60
致谢  60-61
附录  61-63

集装箱船配载优化设计研究

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