船舶优化设计篇1
【关键词】船舶设计；模型；多学科；研究
全球制造业随着经济社会的发展，对我国的国民经济也得到了迅速的提升与发展。因此我国的造船业也迎来了比较适宜的发展契机，但是我国虽然是造船大国，但是却进入不了造船强国的行列。所以再这种背景之下，我国的造船工业急需创新与发展，但是面对技术密度高且周期又长的船舶设计工程，学习与借鉴分析国际上的先进方法与理论，深入了解其特点，优化设计方法，无论是有效控制周期、还是节省成本或提高设计质量而言，都是相关行业人员非常重要的任务。
一、船舶多学科优化设计的特点
（一）问题具有综合性特点
船舶本身就是一个复杂的综合物体，所以对其进行设计其方案也必定拥有较为复杂的综合性特点，这些问题包含了流体静力学、水动力以及结构等多方面的知识。只有把这些学科高度优化与融合在一起，才能完整的设计船舶，因此，对于船舶的设计而言，其设计问题是具有综合性的特点的。
（二）设计问题具有矛盾性特点
设计问题的矛盾主要存在于船舶的各项技术之间，这包括安全性与经济性特征。这就相当于对船舶的设计设置了一个矛盾点。又比如，在排水量一定的情况下船舶的载重量与航速及航程之矛盾，阻力与效率之间的矛盾，船舶操纵的稳定性与灵活性之间的矛盾等。因此在确定设计方案的时候，调整某一项设计因素，就会牵扯到别的因素，这就要做出合理的取舍，综合与全局考虑，才能使得整个设计方案呈最优化状态。
（三）各学科关系之间具有复杂性特征
船舶设计牵扯到的学科是方方面面的，因此随着设计者对船舶设计的不断深入，矛盾就会下显现，但是修改这些矛盾点，不是通过对某种学科的改变就能够改变的，多学科之间有着复杂的联系与分工，其耦合关系具有一定的复杂性特征。
二、船舶多学科优化设计建模分析
（一）设计初级阶段引入mDo
船舶设计的过程是复杂的，是逐步进行的，因此其设计过程也需要适应一种方法。因为其包括了初步构想、初级设计与完善设计几个方面，所以在不同的设计阶段设计知识和自由度也会呈现出不同的变化趋势。如下图（1）所示：
船舶设计的不同阶段对应相应的设计知识积设计自由度，设计阶段越靠后需要的设计知识越多，而设计的自由度却越低。由此也可以看出，传统的设计方法与概念以及相对应的周期也是比较短的，因此其是不能获得足够的知识的，这样一来就不利于设计工作的进行。因此为了获得最优的方案，就需要在设计初期考虑多学科因素，从船型、结构与推荐等方面得出变量关系。
（二）船舶的总体设计及学科划分析
总体设计是一项非常重要的工作，其综合性强，设计面也比较广，对船舶设计的总体质量保障也是相当重要的前提。一般来其包含了几个方面：1、船型的特征与布置构；2、尺度的考量与选择；3、技术性能的分析与估算；4、其他犹如法律法规的问题。
这些内容都是总体设计阶段需要着重考虑的问题，需要综合性考虑，且其中也包含了以下结果领域：船型、重量、船舱容量、速度与稳定性、操纵的灵活性、结构与经济性等。因此对不同类型的船舶进行多学科优化设计的时候，需要选择与其相适应的经验公式与统计公式模型。
（三）重量学科的模型分析
重量模型分析主要是为了使船舶的浮力与重力达到一个平衡的标准，让其准确的漂浮在吃水线上面。因此，如果重量计算的误差过大，船舶的下沉就会比较深，这样就会影响船舶的使用性能。所以正确的设计中心的位置，确定浮性与稳定性、耐波性与强度等因素。船舶的重心估算式如下：
（四）船舱容量学科分析
船舶的重量是基础，但是船舶的容量（舱容）也是比较重要的一部分，这是使用面积，包含了甲板面积，是用来转载货物与油水的空间。其是一项重要的使用性能，因为一旦舱容不够，就会影响使用效果，反之又容易造成浪费。因此在设计阶段，根据船舶的尺度，通过合理的重量与尺度比例计算出合理的容积，用以满足船舶运行的要求是非常具有必要性的。
（五）速度学科分析
快速性与经济性联系非常大，其实根据在一定的基础上，根据主机的功率来定的。而影响船舶航行速度的因素，无论是阻力还是排水量都需要科学的验证，船舶的总阻力取决于排水量、与尺度比等需要因素。另外，从推进方面来看，主要是螺旋桨的推进方式，螺旋桨的效率和符合系数有着直接的关联。因此从设计的角度来说，解决这些问题，主要在于如何选择适合的尺度由于主机功率，另外优化船型减少阻力也需要考虑。
（六）稳定学科分析
船舶的设计稳定性分为两部分，分别是初稳性与大倾角稳定性。其中影响因素包括船舶中心的高度，水线面系数以及型宽等。另外其还与干弦、上层建筑以及进水口的位置及受风面有着联系。因此，出于安全考虑，需要确定适宜的初稳性高下限值。初稳性高的近似估算值公式如下：
（七）耐波性学科分析
船舶的耐波性的好与差直接关系到船舶的使用性能与安全性能，在如今其已近成为衡量船舶性能的重要标准之一，通常在国际上也是通过耐波性来评判一艘船舶的质量。耐波性的学科分析模型如下：
（八）操纵性学科分析
传统的设计中，船型主要是根据尺度与快速性与稳性等方面的要求来决定的，其甚少考虑操纵性的要求。但是这并不代表其不重要。它也包含了三项内容：航向稳定性、回转性与转首性。因此在船舶设计的初级阶段，如果想使船舶具有最优的操纵性能，就必须要建立，操纵指标与其它参数之间的关系，航向稳定性的公式如下：
回转性的公式如下：
（九）经济学科分析
一搜船舶的设计必须要满足多学科的共同需求，最大限度的使用。然而现在公认的破坏船舶主要干扰因素是经济性。即在确定技术要素的同时，必须考虑经济性的因素。通俗来讲就是，在保障船舶航行安全的状态下，估算造价。整船估计具体公式如下：
经济学科分析模型如下：
三、结束语
船舶设计是一项非常复杂的系统工程，其周期长、学科多以及耦合关系复杂等，因此决定了学科分析需要采用精度更高的方法，然后利用响应面近似模型技术来完成整个设计优化过程。如今，多学科设计的优化方法已经被飞机甚至是导弹行业所应用，并且也取得了良好的设计结果。由此可以看得出来其是一项非常科学的、行之有效的方法。鉴于此，本文针对船舶多学科设计的优化建模研究，只是对船舶总体多学科设计工作的一个开始，希望经过船舶设计及制造业从业人员的不断努力，我国的船舶设计水平能够达到一个较高的水平，是我国快速迈向造船强国行列。
参考文献
船舶优化设计篇2
关键词：船舶管理系统；弹性支撑；位置优化设计
在战争中，船舶经常会受冲击作用造成内部部件损坏，进而产生严重的故障问题。随着科学技术的发展，加强了船舶管路系统的研究力度，主要利用随机输入对弹性支撑参数及位置等进行了分析，但没有对冲击荷载及位置优化等进行分析。本次主要采用直梁模拟船舶管路系统，并利用模型计算、控制等一系列操作，对不同位置的弹性支撑进行了验算，可以得到各种动态响应参数，确定了弹性支撑位置。
一、构建数学模型
本次主要对船舶弹性支撑管路系统进行研究，结合弹性支撑情况，将管路系统中的一部分作为了直梁模型。通常可以将管路系统划分为两个阶段进行分析：第一阶段，受冲击荷载影响，系统可得到初始速度。但是此阶段冲击荷载作用的实践较短，产生的冲击较大，所以可忽略不计。第二阶段是冲击后阶段，该阶段中获得的冲击初始速度，在周期与随机作用下会发生强迫运动，产生的振动强度较大。
本次分析中将其运动分为三步，第一，运动方程：
其中ρ表示航渡，e表示拉压弹性模量，i表示断
面关心矩，x表示激振位移，y（x，t）v表示梁挠度，为激振位移，Cm为粘性系数，lci表示弹性支撑位置。
第二，冲击运动方程。船舶受到较大冲击力之后，可以将运动时间曲线表示成：
其中参量V表示衡量攻击强
度的速度；t1表示冲击运动非振荡与风量衰减时间，一般随着船舶运动、类型等情况变化；时间t2为主震荡衰减时间；时间t3为主震运动分量周期，随着船位置变化变化，t表示冲击所耗费的时间。
第三，冲击完成后进行的运动方程：
，其中，是标准白噪声。
对系统冲击后实施控制时，必须从四种情况进行分析：第一种，进行自由振动，d2=d3=0；第二随机振动，d2=1，d3=0；第三，周期振动，d2=0，d3=1；第四一般情况，d2≠0，d3≠0。
二、探索最优控制问题
（一）制定最优控制方程
一般采用模态分析可以将运动方程表示为状态方程，此时梁应力就可以表示为：
，其中。
（二）了解目标函数
为了了解系统在冲击后的振动控制，本次研究中主要将其分为四种不同状态下，分被是自由振动、纯随机输入、纯周期输入与一般情况四种情况。
（三）控制方程的解
将运动过程进行模态分析后，将其表示为，其中为振向量矩阵，q=[q1，q2，q3…qn]t。
第一，如果不计冲击状态影响，可得到冲击阶段运动解为
，位移与速度为qi0=qi0（t）、qi0=qi0（t）。位移与速度均为初始位移速度。第二冲击后阶段。冲击后主要分为两部分求解，一种为连续梁所读初始速度是自由振动在随机输入与周期输入下所进行的强迫运动，一般从自动振动、纯随机输入与纯周期输入等三方面进行计算。
三、实例分析
本次将系统参数设置为e=2×1011pa，Cin=2×108nS/m2，l=10m，ZZb=5×10-6m3，i=5.1×10-7m4，ρ=8.34kg/m。进行管路系统弹性支撑布置时，必须要对各种运输情况进行分析，在不同输入下设置1、2、3个弹性支承，采用对称方法设置。上述均为梁冲击后在不同情况下所产生的弹性支承位置减振变化，图中横坐标是lc/l0，纵坐标是σ/σ0。l0表示梁长；c为弹性支撑位置；当设置1到2个弹性支撑时，σ0是系统不加载弹性支撑时承受荷载下的平均弯曲应力，当布置知三个弹性支撑时，σ0只表示加一个弹性支撑所受荷载的平均弯曲应力；σ表示加载弹性支撑系统后，在荷载作用下所产生的平均弯曲应力。
第一，分析自动振动情况。如上图1所示，当布置一个弹性支撑时，形成的最佳位置恰好在管路终端；布置两个弹性支撑时，恰好在0.33l0和0.67l0位置；布置三个弹性支撑时，最优位置在0.25l0、0.50l和0.75l0三个位置。
第二，随机振动情况。耐2可知，对于弹性支撑的最优位置，一般布置一个弹性支撑时，恰好在管路中点；布置两个时恰好在0.35l0、0.65l0；布置三个弹性支撑时，最佳位置是0.27l0、0.50l0和0.73l0。
第三，了解周期运行情况。从图3可知，一个弹性支撑时，最佳位置恰好在管路中点；布置两个弹性支撑时恰好位于0.37l0、0.63l0；布置三个是最佳位置是0.00l0、0.50l0和1.00l0。
第四，分析随机与周期联合运行状况。图4展示了周期输入及书记输入情况下弹性支撑位置变化的减振图，在此种操作中充分考虑了两种不同参数的位置变化。布置一个弹性支撑时，恰好为管路中点；布置两个时，最佳位置是0.37l0，0.63l0与0.39l0，0.61l0；布置三个弹性支撑时，最佳位置是0.00l0，0.50l0，1.00l0与0.33l0，0.50l0与0.67l0。
四、结果分析
结合上述分型与计算结果等分析可知，第一，弹性支撑位置影响着减振效果，图中所表示的最小值为弹性支撑最佳位置；第二，但弹性支撑参数相同时，弹性支撑位置的合理布置不仅影响系统振动及随机振动，而且减振效果较好，但对系统周期减振效果影响较大；第三，使用不同参数弹性支撑，所得的最优位置也会发生很大变化。第四，同一个系统中，一旦谈弹性参数给定，就必须对弹性支撑个数进行选择。从图例可知，随着弹性支撑数量的增加，不一定可得到较好的弹性支撑减振效果。以上结论在管路系统设计弹性支撑时，具有较大作用，可以及时进行考虑分析。
结束语
随着科学技术的发展，爆炸量与冲击持续时间不断延长，危害性也不断增加，造成了严重的设备损害问题。经过分析可知，设备冲击隔离与抗冲击能力影响着船舶的使用寿命。因此本次利用构建模型方式系统全面的分析了弹性支撑冲击下位置优化设计问题，得到的实际应用效果较理想。在今后分析中，还要从数据计算精确性、计算方法等进行探究，选择一种高效、便利的方式保证船舶安全，减少不良损害。
参考文献：
[1]盛世伟.管路支撑参数对液压管路系统振动特性影响研究[J].燕山大学，2015，（03）.
[2]王朝.典型管路系统抗冲击性能分析方法新型抗冲击元器件设计研究[J].江苏科技大学，2013，（04）.
[3]白欢欢.基于变刚度弹性支承的液压管路流固耦合振动的数值分析[J].燕山大学，2014，（02）.
船舶优化设计篇3
传统意义上的船舶档案标准化管理已经无法满足船东后续修船要求，特别是大型化船舶使用了高强度钢以后，该类问题极其凸显。2002年希腊油轮威望号在西班牙海域发生断裂，造成大面积油污，特别是对葡萄牙沿海造成巨大影响与损失。海洋事故调查发现：威望号油轮事故与图纸管理具有相关性，为了避免此类问题再度发生，国际海事组织相继出台了通函与国际公约修正案。2010年国际海事组织在会议议题上讨论了档案管理的相关议题，并通过了相关议题。随着国际组织对船舶类图纸标准化管理的强制性要求，船舶工业界面临着众多亟待解决的问题。
1.图纸通过何种方式给船东一方提供？
2.图纸如何保证传输过程中的安全性？
3.图纸如何有效的提供，又不损害图纸设计方专利利益？
4.图纸在提供给船东方时，造船方是否有详细与标准化的提供列表？
5.提供的图纸是否能满足国际第三方检验机构认可？
6.图纸委托保管机构如何选定与约束？
以上为几点核心问题，船舶工业界要解决问题的不止于此，每个考虑项稍有不妥之处，会给船舶工业界带来巨大经济与是否合规的影响。
二、船舶档案标准化管理现状
目前我国的船舶类图纸档案管理属于无标准化阶段，比如某些国内造船厂的设计、建造等对标日本造船企业，图纸档案的标记与归档就是按照日本船企的标准进行存放的。全球船舶类图纸档案趋于标准化管理，势必影响船舶工业界对每套图纸的定义有详细的描述与设定范围，例如型线图、施工图、强度计算书与疲劳计算书等都没有设定明确的范围。国内船舶工业界也无独立非营利性机构负责管理与保管档案图纸，也无相关图纸档案标准化约束船舶类档案管理。随着我国船舶工业的发展，建造超大型油轮（VLCC）、液化天然气船（LnG船）等已经进入新常态阶段，新形式下的船舶类图纸档案管理方式呼之欲出，也势在必行。国内船舶业界几家知名船厂、设计院、船级社以及高校积极对船舶档案研究展开相关研究，想通过对船舶图纸档案管理的课题深入研究来推动国内船舶工业界的船舶档案管理。经过几年的深度研究，初步研究成果已经显现。
三、船舶档案标准化管理与通用档案管理区别
本文所谈的船舶档案标准化管理是建造与营运过程中的船舶图纸文件的管理，而非通用的档案管理，主要区别在于通用档案管理在一次性输入完毕后，档案的保管周期内只有输出物，而船舶档案标准化管理是不断的查询、更新、删除、增加，将数字信息交互。鉴于本文所提到船舶档案标准化管理有别于通常意义上的档案管理，主要不是体现档案的原始性、档案的历史性与档案的社会性特性，所以有必要探索出一条新的图纸管理方案来满足与实现国际公约与通函要求，进而满足船舶工业界对船舶档案管理的需求。
船舶档案标准化管理应该具备以下几点特征。
1.信息的准确性：通过不断迭代更新信息保证图纸信息的准确性；
2.信息的安全性：建立安全保护机制，保护图纸专利；
3.管理机构的公正性：能够有效的保护好图纸档案，并加以管理与保护；
4.管理系统的友好型：船舶档案标准化管理是将要全球性服务的，势必要考虑到各国用户的习惯与人文环境。
四、图纸档案标准化管理对船舶工业的影响
分析船舶图纸档案管理对船舶工业的影响，首先要分析利益相关方，包括船东、船东代表、船舶设计院、管理中心、船厂、船旗国、行业协会等相关方。任何相关方对图纸档案管理标准的意见，都会影响船舶工业，主要体现在管理成本、专利保护、以及事后追责等事宜。而船东作为船舶工业主要利益相关方，因为船东是船舶工业制造的主要客户，他们的强势意见会深刻的影响工业界。
其次分析船东推动船舶图纸档案标准化管理的目的与考虑，船东主要目的是船舶维修与对再建造姊妹船舶成本的考虑。造船厂将经过试航的船舶交付给船东后，船舶运营到一定年限，会根据船舶的疲劳或破损状况进行判定是否维修。而修理厂与原造船厂就不一定是同一家公司，如果不采用标准化管理，就修船厂得到的图纸有缺失或者标准不一的情况，可能会产生船舶破损的情况，甚至严重到沉船。船东会基于经济利益的考虑对造船厂施压得到图纸，因为船东选择购买特定船厂船舶主要目的是为了船舶设计，有了图纸没必要再委托特定船厂建造，转而寻求不需要支付设计专利的船厂建造更为经济。所以，船东一方热衷于推动图纸标准化的管理。
再次分析船舶档案标准化会对船厂一方带来如何的影响。船舶档案标准化可以推动设计最优，比如建模工具有tRiBon、Catia、aBaQUS、maRC、anSYS、naStRan、autoCaD等，没有统一的模型会导致设计无法实现无缝衔接，丢失一定量的参数数据，工程软件计算结果出现偏驳，最终可能导船舶设计不是最优，造成产能过剩。同样建模工具标准化是一把双刃剑，既会推动船舶设计最优，但是也会影响拥有设计专利的船厂公司。这种问题特别突出在某些没有完善设计能力的船厂，他们的船舶设计完全依靠外部船舶设计输入，一旦使用非正常手段获取优秀的船舶设计模型，将很快的运用到生产中，会对持有船舶设计专利的船厂一方造成严重后果。简而言之在保护好自身船舶设计专利的基础上，不断提高设计模型共享性。
船舶优化设计篇4
关键词:Bom；船舶；强度；优化；信息化
前言
上世纪至今，生产环境发生了革命性的变化，正在向自动化、智能化、集约化和远程化的方向迅猛发展，船舶制造作为机械生产行业的主体之一竞争也越加激烈。为了适应时代和市场的需求，造船业就必须应用先进的管理办法缩短新产品开发周期和生产制造周期；非标准化设计和个性化定制逐渐成为该行业运营模式的主流，建立现代化造船模式，提高企业效率，获取最大经济效益。数字化造船产业管理系统是适应行业现状的必然趋势。
本论文的研究目的是通过对造船过程的“壳、舾、涂”三个主要环节的设计工作展开分析，设计出造船设计和生产工作的各类Bom，为船舶生产过程的信息化控制奠定基础。
1.Bom建模准备
1.1船舶建造特点分析
结合国内外造船行业的现状，综合分析并总结出造船业具有如下特点：（1）时间矛盾性；（2）不确定性因素多。（3）并行设计性明显。因此项目管理的动态科学性是决定生提高生产力、降低生产成本、缩短产品开发周期的关键问题。
1.2船舶建造过程管理模式分析
1.2.1建造过程流程图编制
船舶建造过程管理就是要接收设计及生产订单，编制生产计划，开展生产；并在生产行为中进行质量、工期监管及数据采集。船舶建造流程中的众多特性给船舶生产过程提出了更高管理要求，具体的体现在以下几点：（1）计划合理、准确；（2）静动结合；（3）注重关键资源合理使用；（4）信息系统的闭环特性；根据上述特性，拟定造船过程管理类流程图，如图1所示。
图1.船舶建造过程流程图
1.2.2建造过程流程图模块解析
对上所建立的建造过程流程图进行模块解析，分别从生产技术准备、生产任务、之间、监控、数据分析采集及调度等模块进行解析如下：
（1）生产技术准备的功能是根据任务规划对物料、零件（部件）及工装器具等要求，来制定生产准备计划。科学的生产准备计划可以充分利用其它作业的进行时间，提高效率。
（2）生产任务是在下料、加工、分段、舾装以及总装等工场完成的。
（3）质量进程检验与数据采集模块作用是保证计划的如期实现，对加工过程进行监管与调度。监管的主要依据是过程的采集的数据。
（4）数据分析是对数据采集来的信息进行数理分析，应用统计学方法，为生产调度与监控提供科学根据。
（5）调度是采取调度措施使生产作业严格按照计划进行的过程。至此，Bom流程模型准备工作已经完毕。
2.Bom流程模型建立
2.1建模指导思想
本模型将运用合理、灵活的建模思路，高效、方便、快捷的实现手段来优化以往船舶建造的管理模式。采用对船舶建造生产过程进行建模的方法，船舶建造过程业务流程分为三层（本文不做图示化表达）：包括产品与生产决策层、技术与生产准备层以及制造与装配层。
2.2生成和提取
明细表是生成Bom的重要依据，明细表具有两种存档方式，即dwg、xls文件。对于造船业，excel优势更为突出，因此本文研究的是基于excel的明细表信息提取以生成船舶建造Bom，Bom成的相关流程设计的三个要素：生产流程、生产组织和运行机制。
通过对日本、韩国和国内先进造船企业主流程的分析研究，概括出以下面八方面：（1）切割加工分线；（2）部件制作分组；（3）分段建造分道；（4）总组场地定位；（5）舾装作业分区；（6）涂装作业渗透；（7）托盘组织物流；（8）壳舾涂一体化。
根据以上的指导思想，做如下规划：船舶建造以分段、单元、托盘为中间产品组织生产，以壳、舾、涂一体化流程为主线。以船体为主流程，从钢料堆厂、预处理、理料场、切割加工、部件装焊、分段装焊、涂装、分段堆场、船坞合拢、直至完工出坞，形成直线型主流程，建立船舶建造Bom模型如图2所示。
3．结论
本论文主要解决的问题是造船生产制造过程的Bom模型的建立。首先基于Bom相关理论并结合船舶建造的实际情况，总结了船舶建造生产设计中的Bom，并在后面对这些Bom进行了设计。然后以船舶建造过程建模方法为依据，规划并建立了船舶建造过程的模型，为船舶建造生产设计及管理过程系统的建立提供了理论依据。
4.参考文献:
[1]1吉峰．基于语义web的协同制造链快速构建研究．西北工业大学博士学位论文．2005.12
[2]华东船舶工业学院张光明，707所刘波．成组技术和造船模式的发展．相似工程。
[3]张光明，魏巍．与CimS相适应的企业管理．华东船舶工业学院学报．1997(1)
[4]李永旺，姚寿广，陈宁．船舶模块化设计与制造的现状及发展方向．江苏船舶．第22卷，第3期
船舶优化设计篇5
[关键词]船舶结构；发展现状；结构简化；鲁棒性；优化设计
中图分类号：U663.2文献标识码：a文章编号：1009-914X（2014）27-0150-02
1.船舶结构发展现状
早年建造的钢质铆钉远洋货船，舫昵部呈尖形，有舶、舰楼，中部有上层建筑，称谓“三岛式”结构。这种船型货舱底二侧设有污水沟，船壳板通过角钢与上甲板用铆钉连接，货舱口有许多大梁并用插梢梢牢，船壳板并叠铆接。这种结构抗扭性较好，刚度较大，使用寿命也较长。现代远洋货轮主尺度大大增加，舫部加球鼻，艉部削平为三角方昵，上层建筑后移，有的甚至无舶楼，污水沟改为污水井，连接的角钢没有了，货舱口的大梁也没有了，船壳平整。这种结构从模型试验来看，抗扭效果、稳定性都较差，使用寿命很少能超过三十年，大型恶性事故频频发生。这一演变引起我们极大的关注，通过分析实船存在的问题，为什么脂部钢板容易锈蚀，新造的船会出现裂缝（仓口围四角肘板与甲板脱焊）等，并通过模型和有限元计算证实，得出以下观点。
（1）船舶较大部位的严重锈蚀与弯、扭有关巨大的波浪外载荷等外力会引起板材蠕动、材质酥松、涂层撕裂、海水渗入，足以证明有一定柔性的焦油沥青漆都不能复盖牢钢板。
（2）营运船舶是“每弯必扭”，甚至“不弯也扭”船舶主尺度的增加，外力也大大增大，其中扭力不可低估。但肋骨和纵骨不参予船舶的抗扭，甚为可惜，材料潜力没有发挥出来。
（3）船壳板上逐渐严重的垂向或肿部水平向瘦马型和舱底板瘦马型与弯、扭有关。
（4）船是很软的，高边柜斜底板是散货船的致命弱点船舶在大海中航行尤如蚕起伏爬动，不但被广大船员注意到，也被各大船级社在电脑屏上显示出来。
（5）树的结构最为科学树的高度与直径之比远大于超高层大楼高度与长x宽之比。塔松（如伞、金字塔形）结构稳定，其道理就在树干上长出许多树叉，树叉的根部即树的节疤，将树木展开就可看到不在同一高度的许多节疤，这一高一低的节疤就是“诀窍”，造船业如果引进这一结果，可使舱壁加固，抗扭性可大大提高，舷侧加固，抗弯能力也有可观的提高。
（6）船舶刚度的提高，目的是要减少无谓的蠕动这可延长使用年限，降低折旧费，改善经济效益。通过计算，采用新的结构形式，船舶自重可以较大幅度地减轻。
2.船舶结构优化设计方法
船舶结构优化设计，就是要寻求合理的结构形式和适当的构件尺寸，使船体结构在满足强度、刚度、稳定性及频率等条件下具有较好的力学性能、工艺性能、经济性能及使用性能。随着计算机的普及和计算技术的发展，建立在计算机分析和模拟基础上的船舶结构优化设计通过吸收有关基础学科的研究成果，借鉴相关工程学科的共同规律，已取得了卓有成效的进展在可靠性设计方面进行了大量的基础性工作在以人工智能原理和专家系统技术为基础的智能型设计方法方面进行了开创性的研究在综合评估船舶结构性能方面进行了探索性的工作。这些研究构成了船舶结构现代设计方法的基本内容。
2.1多目标模糊优化设计方法
在传统结构优化过程中，都是根据确定性条件来进行的，即目标函数和约束条件都是人为的或按某种规定给出的，是一个确定的值。而实际上，船舶结构优化设计过程中，约束条件，评价指标及多个评价指标间的协调，都包含着许多模糊因素。要处理好涉及模糊因素的优化间题，必须借助于模糊数学才能获得令人满意的结果。
模糊优化设计大大增加了设计者选择优化方案的余地，使设计者对方案的性态有更深入的了解。模糊优化设计方法研究发展很快，但目前尚未达到完全实用化程度。其难点在于到底如何针对具体的设计对象，正确确定描述目标函数满意度和约束函数满足度的隶属函数。
2.2基于可靠性的优化设计方法
前苏联首先将概率论和数理统计方法引入结构设计之中，形成了安全度理论。以超载系数、材料匀质系数和工作条件系数来考虑载荷、材料及环境的一些随机性因素，并以此为基础发展成为结构的可靠性理论。
船舶结构可靠性的基本理论和方法，随设计目标要求的不同，可以给出不同的船舶结构可靠性优化设计准则，一般可分为以下三种。（1）给定结构的可靠度要求，使结构的重量最轻；（2）给定结构的最大允许重量，使结构的可靠度最大或破损概率为最小；（3）兼顾结构重量及可靠度或破损概率，使其某种组合满意度达到最大。
2.3鲁棒性设计
鲁棒设计是现代设计方法中的一种重要设计方法，是提高质量特性的一个重要途径。现代鲁棒设计方法是在田口方法的基础上发展出来的方法。通过使用容差模型法、最小灵敏度法以及灵敏度分析法，得到以下结论：（1）容差模型主要解决设计变量的变差对目标函数的影响。设计变量的变差会以一定的规律传递给目标函数。基于容差模型法的鲁棒设计要求目标函数和约束函数均具有一定的鲁棒性。目标函数鲁棒性是指产品特性既要使波动小，又要使偏差小；约束函数鲁棒性一般采用最坏情况容差来处理。（2）最小灵敏度法通过使性能参数对某一设计变量的偏导数最小而求得鲁棒设计解。（3）灵敏度分析法主要是通过估计出设计变量发生微小波动后对目标函数和约束函数影响大小，进而通过这种影响的大小来改变设计变量以达到改善设计质量的目的。
3.船舶结构简化方向展望：
现有主船体结构有球扁钢，扁钢，刚板，角钢，槽钢，折边肘板，带面板的肘板等。未来在不降低总纵强度和剖面模数的情况下可以尽量的加强互换性和通用性，不论船型和吨位，都可以提前下料预制，从而减小建造周期和维修难度。新的船体结构形式可以在原有的基础上在以下几个方向做简化。
3.1对新造船第一阶段
（1）线型基本照旧，球鼻照设，肠娓部外板仅作适当鼓起或凹进处理，使船壳板不易出现垂向瘦马型，这就增加了船的抗扭性。（2）三角方尾的娓封板略为单曲面鼓起，如公共汽车车头的驾驶玻璃，其目的也是为了增加抗扭，避免出现娓封板的垂向瘦马型，这几乎是不增加重量的情况下获得的抗扭刚度和昵部横向强度。（3）躺娓部肋骨改为纵骨，这种纵骨参予抗扭。若因钢板太薄，使用焊条太粗引起水平瘦马型也无碍，反而更可增加船舶抗扭性。据肋骨或纵骨对比计算，整段船的自重还可较大幅度地减轻，如今台湾、日本、西德造的船，都采用这一纵向的办法。（4）肿部舷侧外板用交叉肋骨，并与纵衔相结合（或肋骨加斜束腰）。经整段有限元对比计算，重量比常规结构减小，挠度减少，抗扭能力提高。而且整段平面也不易翘曲，刚度大大提高，货仓肋骨脱焊的事将可改观。（5）甲板下的肋骨也交叉，使肋骨或纵骨与板“同舟共济”，减少无谓蠕动，也即减少钢板的锈蚀，并使甲板负荷可以增加。（6）需精确确定外载荷的大小，然后整段计算抗扭刚度，刚度不足，需相应增加舱壁等的刚度。
3.2对旧船原则上与新造船一样
（1）减少无谓的蠕动，具体表现在相对锈蚀严重的部位，在锈蚀严重部位表面的背面作交叉肋板加强。（2）消除低频高幅的振动出现垂向瘦马型时，在肋骨间加斜肘板；出现水平向瘦马型时，在纵骨（纵析）间加斜肋板；舱底板有瘦马型时，在舱壁下墩等处加强。（3）发现裂缝要对症下药治本，治表（如改为大圆弧形时肘板，鸡爪式肘板）只能掩盖矛盾，对安全、延长船龄不利。加固槽形舱壁可增加船体的扭转刚度，这是比较治本的办法。（4）散货船高边柜内加斜杆。（5）提倡“贴条”式修补一条旧船，如一件旧衣服，补衣服要讲究匹配，事实证明贴得好，工艺好，效果相当好。
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船舶优化设计篇6
【关键词】内河水运；船型；航道；绿色水运
1内河航道与船型发展的关联性体系
《交通运输“十二五”发展规划》将内河水运确定为转变交通运输发展方式、加快现代交通运输业发展的战略重点，内河水运发展进入新阶段。2013年6月，交通运输部何建中副部长在交通运输部水运科学研究院调研时对涉及内河水运发展的“眼前迫切需要解决的问题”，指出：实现航道、船舶、港口的优化配置，既要提升通航能力，又要选择合理的船型，还应建设专业化港口，其中的优化组织值得深入研究。
随着我国内河水运的发展，航道越挖越宽、越挖越深，内河船舶也不断地向标准化、大型化方向发展。航道与船型应如何相互适应并协调发展，找到一个优质的平衡点，将内河水运的运输效益最大化，是需要深入研究和探讨的。为此，基于交通运输部重大科技专项DD黄金水道通过能力提升技术中的有关内容，确立了优越性分析逻辑（见图1），分析内河航道与船型协调发展关系，探讨内河船型发展相较于航道发展的优越性，为内河水运的建设提供参考。
2内河航道与船型发展的优越性分析
2.1法制水运
近10年来，我国内河水运建设和发展取得了显著成绩，形成了以长江、珠江、京杭运河、淮河、黑龙江和松辽水系为主体的内河水运格局，对促进流域经济协调发展发挥了重要作用；但是，我国内河水运发展水平与国民经济和综合运输体系发展的要求仍然存在较大差距，2011年1月国务院出台的《关于加快长江等内河水运发展的意见》（以下简称《意见》）提出了进一步发挥水运的优势和潜力。在《意见》中，内河航道与船型的关联性主要体现于“发展目标”和“主要任务”。
2.1.1发展目标
《意见》指出：“利用10年左右的时间，建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系，建成比较完备的现代化内河水运安全监管和救助体系，运输效率和节能减排能力显著提高……到2020年，全国内河水运货运量达30亿t以上，建成1.9万km国家高等级航道……运输船舶实现标准化、大型化，长江干线运输船舶平均吨位超过t。”
可见，内河航运的发展已然上升到国家战略地位，航道规划和船型发展成为内河航运发展目标的重要部分。航道作为发展内河航运经济的载体，需以船舶为媒介来发挥内河水运的优势，其中：在增加航道通航能力、提高船舶运输安全性等方面，协调发展船型与航道将较好地促进内河水运优势的发挥；在优化船舶运输组织形式、提升运输效率、调整船舶运力结构等方面，更多取决于以船型为主导的内河水运。
2.1.2主要任务
为加快推进全国内河水运的发展，《意见》指出了内河船型与航道发展的主要任务，其中：第8项任务的主要内容说明了航道建设对内河水运发展的需求；第9D12项任务的主要内容是针对内河航道和船型，分别从“高效、平安、绿色、畅通”等4个方面明确了建立现代化内河水运体系的要求，说明内河航道和船型发展均是发挥内河水运优势所需考虑的因素，但尚未划分主次，仅是强调水运各产业间的协调发展。
在内河船型发展方面，虽然近年来内河船型大型化和标准化得到了大力推广，但内河运输船舶的现代化水平远落后于其他运输方式，且相比于内河航道加宽疏浚、维护水深、通航能力等问题，内河船舶与现代化内河水运体系发展要求的不适应范畴更为广泛，表现在：船型发展与内河水运基础设施不匹配；船舶技术性能落后；节能减排水平不高；运输方式陈旧；船龄结构不合理；船型尺度杂乱；运力结构有待优化。为促进内河水运优势的发挥，船型在很多方面还有待优化。
2.2高效水运
航道作为水运的载体，其规划尺度在一定程度上限制了船舶的通航能力，而船闸作为航道上的节点，决定了航道上航线的通航运输效率。如何推进高效的水运进程，对于现代化内河水运体系的发展来说，意义重大。由此可以认为，船闸与船型之间的适应关系是内河航道与船型之间适应关系的研究分支。
2.2.1通航节点
借鉴国外内河水资源综合利用的成功经验，梯级渠化是内河水资源开发最有效的方式。发挥梯级渠化后的内河航道最大的通航效能，除了要求船闸和航道标准化外，必然要求船型与船闸平面尺度的高度匹配。我国内河水资源丰富，支流众多，一些河流早已实现渠化，还有一些河流在大规模兴建船闸、升船机等通航设施。一些通航压力不大、内河运输市场正处于培育期的流域，其船型尺度与通航设施的矛盾并不突出，但对于通航压力较大的长江三峡船闸、长洲船闸等来说，过闸船型的主尺度能否有利于提高船闸通过能力，已成为内河水运能否发挥优势的关键因素。当船闸通过能力成为社会稀缺的自然资源时，一种好的船型尺度不仅能考虑到船舶自身的经济性，更重要的是能有效利用闸室面积，减少过闸时的资源浪费；因此，优化船型尺度，推进过闸船舶的船型标准化进程，是提高闸室面积利用率，进而提升航道通航能力的必要措施。
2.2.2提升空间
根据船闸设计规范要求并经通航实践证明，船闸通过能力主要由日均过闸次数、一次过闸平均吨位和年通航天数等三大因数决定，即“能力三要素”。以长江三峡船闸为例，通航10年来，年通航天数保持在350天以上，年通航率在94%以上，大大超过了84.13%的设计指标，进一步提高年通航天数的空间很小；因此，要提高长江三峡船闸通过能力，只能从提高日均过闸次数和一次过闸平均吨位入手，而这2个指标又与船型标准化程度密切相关。据统计，2008D2012年长江三峡船闸闸室面积平均利用率为73.82%（见表1），存在很大的提升裕度，为船型优化营造了提升的空间。
目前，我国内河过闸船型尺度杂乱，且与闸室平面尺度匹配较差，是影响内河水运优势高效发挥的关键因素。虽然《川江及三峡库区运输船舶标准船型主尺度系列》及其修订版在一定程度上规范了过闸船型尺度，但部分船型尺度未充分考虑与长江三峡船闸平面尺度的适应性。例如，～吨级干散货船舶的主尺度为长105～110m，宽17.2m和19.2m，在匹配闸室长度和宽度方面，该类船舶不能与其他船舶有效组合，只能与小于吨级的小型船舶组合。随着小型船舶逐渐退出市场，尽管一次过闸吨位呈增长趋势，但闸室面积利用率很难再提高；因此，2012年交通运输部颁布了《长江水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》，对原有2004年、2010年颁布的过闸船舶主尺度系列进行了简化、归并，取消了17.2m和19.2m船宽的主尺度，增加了船长130m，船宽的大长宽比主尺度。新的主尺度系列对长江三峡船闸的适应性大大提高，便于船舶组合过闸。推进内河船型标准化，有利于提高航道的通航适应性，符合内河水运高效经营的需求。
2.3科技水运
航道与船型的协调发展是内河水运优势效益的体现，其间的集约发展、协调发展、持续发展、科技发展等均是管理者和决策者需要考虑的因素，但对于经营者而言，考虑更多的是自身船舶的经营效益以及对航道的适应能力等。在此背景下，我国大力推进内河船型标准化进程，并带来可观的经营效益，间接体现了发展船型对发挥内河水运优势的必要性。
2.3.1运力结构
当前，在相关政策引导、政企积极贯彻下，我国内河船型正向着大型化、标准化、专业化方向发展，内河运力结构得到了明显改善。截至2013年，长江沿江七省二市内河运力规模达到万t，货船平均吨位达到809t，相比2010年的536t提高了50.9%。近年来，川江及长江三峡库区共新建符合其标准船型主尺度系列船舶艘，新建船舶能够符合标准化的比例达到了98.5%。可以预见，在船型标准化进程的发展中，主尺度系列标准将会更加完善，优秀示范船型将会得到大力推广，从而提高与船闸、升船机等航道通航设施的适应性，更加高效地完成内河水运任务。
此外，通过船型标准化工作，还提高了船舶专业化水平，集装箱船、油船、化学品船、滚装船和商品汽车运输船等专业化船舶得到快速发展。与此同时，船舶专业化水平的推进也必然带动相关先进设计理念、方法、技术、材料、设备等的科研和应用，进而激励与航道科技共享，激励现代水运先进性建设，体现内河水运运输方式的优越性。
2.3.2经济效益
针对内河水路运输产业的经济效益而言，其投资主要应用于船闸、港口、航道、船舶及相关设备的发展和维护；其盈利主要取决于内河水运的经济效益。仅对航道和船舶而言，虽然水路运输的健康、快速发展与航线开通、航道开发、航道等级提高等所带来的经济效益密切相关，但其经济效益主要反映在船舶运输费用的节约给社会带来的贡献；因此，船舶的单位运输成本对航道规划与船型发展相协调的经济评价，乃至内河水运经济评价至关重要。
据统计，2010D2013年长江干线船舶平均吨位从880t提高到t，西江航运干线船舶平均吨位从777t提高到t。以干散货船舶为例，按目前长江干线和西江航运干线平均运距400km计算，当船舶吨位从800吨级提高到吨级时，必要运费率从0.0875元/tkm下降到元/，即单位运输成本下降了13.3%。按2012年长江水系和珠江水系完成货物周转量亿tkm计算，因船舶大型化而节约的当年运输成本为101.6亿元；但是，与发达国家内河航运船舶的平均吨位相比，我国内河干线的船舶吨位仍然偏低。此外，截至2013年底，长江干线和西江航运干线分别完成《全国内河航道与港口布局规划》要求的99.5%和101.3%，且航道等级均已达到Ⅲ级（吨级）及以上水平。综上可见，在我国内河干线航道发展良好的背景下，内河船舶大型化将会继续推进，因此，通过增加船舶吨位来降低运输成本也将为内河水运创造更大的经济效益。同时，相对航道规划而言，船型发展不仅投资低，而且带来的经济效益也将更加迅速。
2.3.3安全状况
在国家越来越强调“以人为本”的今天，安全发展是内河水运现代化发展的基础，现代化先进技术、设备的应用都应以保障安全运输为主。安全的现代化的基本要求是严格执行水运行业相关法规规范，因此，不断修订和完善内河运输船舶标准、航道通航标准及其相关港航设施标准等是促进内河水路运输业安全性能提高的直接动力。
通常，内河船舶运输的安全性能取决于3个因素：（1）船舶自身因素，主要指船舶自身属性带来的安全隐患，包括稳性衡准数、稳性消失角、船体总纵及局部强度、航向稳定性和回转性、倒车制动性；（2）航道因素，主要指船舶与航道尺度（水深、河底宽度、弯曲半径）及船闸尺度（闸室水平面面积）的不适应性而带来的安全隐患；（3）人为因素，包括人员操纵疏忽、业务能力不足、监管体系不完善、消防及救生设备使用不当等问题。其中的航道因素主要体现在船型与各设施尺度的适应性上，虽然通过规划、投资、建设、经营后能缓解上述问题，亦能为水路运输业提供持续发展，但工程规模的宏大又会带来资金来源难、投资回收期长、规划时间长等诸多问题，而通过船型标准化来提高水运安全，不仅能调整尺度的不适应性，而且也能在一定程度上解决船舶自身属性所带来的安全隐患。
此外，交通运输部出台《老旧运输船舶和单壳油轮提前报废更新实施方案》的初衷之一也是通过淘汰安全技术状况差的老旧运输船舶，以降低船舶密度，改善航行秩序，减少水上交通事故。长江海事局统计显示，2013年其辖区全年发生一般等级以上交通事故14起，死亡、失踪37人，沉船12艘，直接经济损失达万元，比2009年分别下降67.1%，14.0%，57.1%，69.6%。由此可见，在政策引导下，以优化船型为重点的工作，对水运安全意义重大。
2.4绿色水运
在国家确立的“资源节约型、环境友好型”社会背景下，在交通运输部颁发的《公路水路交通运输节能减排“十二五”规划》政策指引下，“绿色水运”已然成为构建现代化内河航运体系的组成部分，其中，航道与船型的绿色发展适应性关系已逐步纳入“绿色水运”的研究范畴。
2.4.1能源结构
我国内河船舶数量多，能耗大，能源使用结构单一。据统计，截至2012年底，我国拥有内河运输船舶16万艘，每年耗油量（包括柴油、燃料油等）超过万t以上。此外，我国原油进口依赖度也已高达60%。因此，国家开始对能源结构进行战略性调整，并于2012年《天然气发展“十二五”规划》，提出到2015年天然气在国家能源消费中所占比例从4%上升到7%～8%。
在我国终端能源消耗量前两大领域中，工业的能源结构以煤炭、油品为主；交通运输、仓储和邮电业绝大部分以石油产品为主；天然气占少数，主要应用在公路方面，船舶领域基本为零。据统计，2012年交通运输业汽、柴、煤等燃料消耗量约占全国终端消费总量的50%，其中，水路运输的能源消耗量在交通运输业中的比例约为20%。
从能源应用来看，我国内河船舶仍以化石燃料为主，在“绿色水运”发展进程中尚处于初级阶段；因此，在船舶领域推广资源丰富的液化天然气以及太阳能、风能、核能等清洁能源具备广阔的科研及应用空间，也将有助于国家构建多元化的能源结构，减少对石油的依赖，促进环境保护。鉴于此，在“绿色水运”的背景下，相比于航道及其基础设施建设，推进船型及其技术的发展，将更加符合国家能源结构调整的战略目标。
2.4.2节能减排
当前，气候变化问题已成为影响人类社会发展的重大课题，我国作为温室气体排放的主要大国，面临着越来越大的国际压力。同时，我国经济发展与资源环境的矛盾日益突出，节约资源、保护环境、发展低碳经济已成为我国的基本国策。我国又是交通运输能源消耗大国，尤其是水路运输能耗，每年在我国石油消费中都占较大比重。近年来，尽管内河运输船舶的节能减排工作取得了一定成绩，但与国外先进技术相比，还存在较大差距；因此，为提高内河水运的绿色化水平，应推进环保技术包括水污染、气体污染、噪声污染等控制技术的广泛研发和应用，例如，安装油水分离器、污水处理装置、消声系统等。综上所述，绿色技术主要应用于船舶发展，因此，进一步提高内河船型及其技术的发展，相比于优化航道建设，更有助于“绿色水运”的发展。
船舶优化设计篇7
（一）产业概况
1．船舶制造基地颇具规模。按照“深水深用、浅水浅用、集约开发”原则，我市专门规划利用从至港约18.3公里的中深水岸线建设船舶工业带，规划建设陆域面积约35.8平方公里。目前整个船舶工业带基础设施基本成形，已有进驻企业22家，使用岸线17380米。
2．船舶制造项目稳步推进。船舶工业带22家船舶企业协议总投资近300亿元，单体投资规模10亿元以上的有9家。其中，有5家超过20亿元，分别为工32亿元，船舶重工23亿元，海洋装备23亿元，工程20亿元，重工20亿元。止年底，进驻企业累计投入59亿元，共有在建厂房面积29.45万平方米，在建生活设施面积10.93万平方米，已建栈桥码头4座，总计长米，港池码头一座，船台18座，船坞3座。、重工、重工、船舶、亚船务等11家企业已投入生产或边建设边生产。
3．高附加值产品逐渐增加。联合重工的LpG液罐船和宏强重工的海洋工程作业船等一批具有较高技术含量和良好市场前景的项目建成投产，使高附加值产品的占比不断上升，优化了船舶工业的产品结构。
4．船舶配套业正在兴起。随着船舶制造业的发展，船舶配套产业也得到了一定的发展，全市已有船舶配套企业10余家，主要集中在船舶制造用气、电焊条、螺旋桨、数控切割机等配套产业，年船舶配套企业实现产值近11亿元，利税约1.2亿元。部分产品已形成了一定的产业基础，如船舶制造用气、螺旋浆等船舶配套产品，在我市已有较长的生产历史，并占有一定市场份额，惠港船舶推进器有限公司生产的螺旋桨销往全国多个省市。普瑞森（）焊割设备有限公司投资500万美元，主要生产数控火焰等离子切割机，数控水下等离子切割机，数控精细等离子切割机及直条切割机，年配套销售本地船舶企业1500多万元。
5．重大装备制造业潜力显现。在的海上石油钻井平台开工建造的基础上，已有石油设备有限公司的大型石油钻井设备制造项目、蓝岛平台、大型起吊设备和大型压力容器项目落户。这些重特大项目正式建成后，产值都在百亿元以上，重大装备制造产业的潜力开始显现。
（二）存在问题
1．新船订单急剧减少。受金融危机影响，年9月份以来，新船订单量大幅萎缩，随着在手订单的逐步完工，船舶企业手持订单量在今后一段时间内将逐步下降。同时，随着新船需求的萎缩和造船能力的快速提升，市场竞争更加激烈。“接单难、交船难、融资难”已成为普遍现象。
2．船舶企业规模优势较弱。我市船舶企业除了中远、联合重工等企业外，绝大多数造船企业都是小型造船企业，技术含量比较低，工艺水平比较落后，资金实力比较弱，市场竞争力不强。
3．船舶配套产业不健全。我市船舶配套企业发展滞后，生产能力十分薄弱，一是与快速发展的船舶修造业不相适应，品种单一、数量小、档次低，缺乏有竞争力的产品，除数码切割机、螺旋桨以外主要生产造船用气、焊条、油泵等大众化产品，科技含量低、附加值不高；而船舶辅机类、甲板机械类、船用舾装类、信和自动化设备等主要船用设备的生产还处于空白状态。二是船舶配套企业规模小，生产企业呈零星分布，船舶配套产业链尚未形成。企业联合生产、研发基本没有，系统集成供货能力较低，产品关联度很小，基本为单打独斗，竞争力较弱。三是生产装备、工艺水平不高。多数企业使用的设备还是上世纪七、八十年代的普设备，甚至是五、六十年代的设备，加工、铸造工艺落后，很难生产高附加值、高技术含量的产品。
4．重大装备制造业基础薄弱。我市的重大装备制造业才刚刚起步，重大装备制造企业较少，尚无重大装备企业集团，也未能形成伴生于企业集团的一批专、精、特的中小型企业，适宜重大装备制造业发展的基础还很薄弱。
二、发展思路和主要目标
（一）发展思路
以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，按照市委、市政府确定的“放大桥港优势、转变发展方式”的要求，紧紧抓住融入上海一小时经济圈的契机，既注重应对当前金融危机，又着眼于长远发展需要，实现我市造船及重大装备业的经济规模化、技术现代化和结构合理化。
过调整结构，择优扶强，强化科技，夯实基础，提高我市船舶制造业整体水平，增强抵御市场风险能力；过提升一批、引进一批、合作一批船舶配套企业，做大我市船舶配套市场，拓展延伸船舶产业链条；过吸引重大装备制造企业投资落户，培育发展一批专、精、特的中小型支持企业，做大做强我市重大装备制造产业，力争在长江入海口形成一个较大规模的现代船舶、配套产业及重大装备制造修理服务基地。
（二）主要目标
到年，基本建成现代化海洋工程和船舶修造基地，船舶配套产业园初步成型，重大装备制造产业实现较大发展。
1．船舶产业实现平稳增长。船舶修造业到年形成造船能力100万载重吨以上，船舶配套企业数达到30家以上，形成多个千万元以上企业，船舶修造及配套产业实现产值超150亿元。
2．技术水平不断提升。平台、LpG船、LpG液罐、集装箱船、海洋工程船等主流产品研发制造能力逐步增强，总体达到国内先进水平，部分产品接近国际先进水平。
3．船舶配套产业链延伸。在现有船舶配套企业巩固壮大基础上，逐渐向高附加值、核心配套设备生产企业发展，培育一批辅机类、甲板机械类、舾装件类等主要船用设备生产企业，使之成为、、上海地区大型造船企业的配套产品供货商。
4．船舶配套产业集群形成。拓展船舶上下游企业落户，推动船舶配套企业进区，初步形成一个较为明显的船舶配套企业集群。
5．重大装备产业较大发展。在现有基础上，新引进2~3个重大装备制造企业正式落户建设，发展形成一批为重大装备制造企业配套的“专、精、特”中小型企业，初步形成重大装备制造基地,实现产值超200亿元。
三、重点任务
在国家和省出台的船舶产业、装备制造业调整和振兴规划政策指导下，根据我市船舶和重大装备制造业实际情况，力争从金融危机中寻找新的发展机遇，拓展新的发展空间，着力加快船舶产业的结构调整和优化升级，进一步提高船舶修造及配套产业的整体素质，增强竞争能力和抵御风险的能力；着力推进重大装备制造企业的引进落户和建设投产，夯实重大装备制造业的发展基础，促进重大装备制造业有较大发展。
（一）调整拓宽规划范围。年编制的《市船舶工业园总体规划》确定我市船舶工业园范围为：自至港，北至公路，长约18.3公里，总用地面积35.8平方公里。目前根据我市船舶工业发展需要，重新编制了《港海港区总体规划》，现经国家交部专家审查过，新规划充分利用岸线资源，向东、西沿伸，分别进行以下调整：一是向西沿伸新增以西至崇大桥保护区3.7公里岸线规划为大桥物流区，新增陆域面积约11平方公里，形成码头岸线1515米。二是向东沿伸新增港东侧3.5公里岸线，位于圆陀角围垦区新增陆域面积约10平方公里，规划主要发展海洋工程、重大装备制造以及布置用泊位。调整后的船舶工业园岸线总长为25.5公里，总用地面积为56.8平方公里。
（二）大力调优空间布局。一是大桥东侧保护区至区域。主要发展豪华游艇、钓鱼船等娱乐休闲用船舶，针对高端人群休闲要求，形成特色船舶制造集群。二是至港区域。按照市船舶工业园总体规划、产业规划等确定的功能定位，在确保现有散装货轮、集装箱船等大众化船舶制造发展的基础上，大力推进油轮、化学品船、挖泥船等高技术、高附加值特种船舶及船舶分段、大型钢结构制件制造，同时在北支航道整治建设的基础上，拓展船舶修理业务，形成特色鲜明的特种船舶和大型钢结构制造及船舶修理基地。三是港至围垦区域。按照国家《船舶工业中长期发展规划（）》和《港区总体规划》等确定的发展定位和目标要求，突出发展海洋工程产品制造及修理、大型液化石油气船（LpG）和石油钻井设备、大型油轮修理、风电成套设备等重大装备制造项目，依托现有骨干企业，结合存量调整，扶持现有企业做精做强，努力打造集研发设计、高端制造于一体，特色明显的世界级海洋工程装备、高精尖船舶及重大装备修造基地。四是吕四港沿海区域。根据吕四港发展千万吨级炼油、百万吨级乙烯、大型煤化工和石油煤炭商业储备基地的规划，重点引进生产石化产业储运、炼制、裂解等所需成套设备的重大装备制造企业集团，积极打造沿海石化重装设备制造基地。五是沿海船舶及重大装备配套区域。以大桥东侧保护区至区二道堤后方陆域及工业集中区为主体，发展船用齿轮箱、锚链、泵类、灯具、救生设备、低压电器、船用辅机、发电机、甲板机械、传动装置、主配电板、信导航仪器等船舶配套企业；发展高强度钻头、大型滚压机配套轴承、兆瓦级风机系列轴承、石化、煤化工容器锻铸件等重大装备配套企业；建设形成船舶配套产品配送中心及船舶企业技术服务中心，形成较大规模的配套装备设计、制造和配送服务基地。
（三）稳步推进船舶制造业发展。一是努力增加订单。造船订单是化解系统风险，确保船舶产业平稳较快发展的关键。在确保现有手持订单不流失的基础上，积极把握国家扩大内需船舶市场需求的机遇，争取更多的国内远洋船舶及长江内河船舶订单。利用融入上海都市经济圈的契机，与上海大型船舶制造企业集团加强合作，借用其更高层次接船平台，争取获得配套船舶生产订单。二是防止系统内耗。及时、全面地了解船舶行业生产经营和技术创新信息，分析行业运行动态，加强行业运行调度，防止内部恶性竞争出现。三是优化产品结构。依托中远和联合重工等骨干企业，优化产品结构，打造知名品牌。首先，稳定发展传统产品。以散货船、集装箱船等为重点，加强产品升级换代，加快实现标准化、系列化、品牌化、批量化。其次，积极发展高端、高附加值产品。提升中远的海洋工程制品、联合重工的LpG船、LpG液罐和宏强重工的海洋工程船等高技术、高附加值船舶及产品制造水平，扩大市场占有率，力争建成世界性海洋工程制造基地。推动其它船舶企业积极进行产品转型，向远洋渔船、高速客滚轮、化学品船等特种船舶和工程船舶等高端船型转化，实现船舶产品的错位发展。四是规划整合岸线资源。对惠萍镇以西、崇大桥以东的尚未使用的岸线进行重新规划整合，尽快完成规划修编和土地用途调整工作，营造企业落户进驻的良好环境。
（四）突出发展船舶配套产业。坚持集约化发展原则，合理选择我市船舶配套生产基地，充分利用船舶工业园二道堤至公路约25平方公里区域和工业园的有利条件，积极引导产业集聚，形成船舶配套工业区；坚持服务船舶修造业原则，立足本地，面向全国，改造提升传统产品，积极培育高端产品，提高本地化船用设备装船率。一是大力扶持我市数控切割机、螺旋桨、高压油泵、焊条等已具备一定基础的配套产品，着力点应放在提高质量、档次和水平上，进一步扩大市场份额，把这些产品作为提高本地产品装船率的重点产品，培育出几个全国甚至国际知名品牌。二是鼓励主配电板、阀门、船用电缆、救生消防设备、灯具、船用小五金、燃油锅炉、气锅炉、油水分离器、船用各类卫厨设备器具、海水淡化装置等产品发展，积极推进专业化协作，扩大产业规模，提高生产能力。三是加快技术进步，充分依托高水平的科研院校及研究所，如科技大学、省船舶先进制造技术中心、中船重工第七一一研究所等单位，过技术合作、企业引进等形式生产技术含量高、附加值高的配套产品。如船用发电机组、透平增压器、联轴节、曲轴等动力装置，锚泊机械、操舵机械、起重机械等甲板机械，磁罗经，陀螺罗经，自动操舵仪，电磁计程仪，水压计程仪，测深仪，集控操纵台，机舱自动化设备火灾报警器及Co2灭火系统等船用仪器仪表。四是积极推进船舶配套产品配送中心及船舶企业服务中心建设，过吸引外地船舶配套企业在我市建立产品服务配送中心，提升我市船舶配套率水平，促进本地船舶配套企业发展；推进企业联合建设船舶企业技术服务中心，及时了解掌握先进技术，提升船舶修造及配套企业技术水平。
（五）逐步壮大重大装备产业。立足产业发展现状，先行在开工建设重大装备制造项目，逐步在沿海发展重大装备制造产业。在，近期过引进宏华石油设备制造有限公司，以石油钻井设备制造为突破口，围绕油气勘探开发的需求，大力推进海上、陆地钻井技术与重大装备的研发制造。过引进大型风电设备制造商，以风电设备成套制造为切入点，围绕沿海地区大型风电场技术要求，推进风电设备自主化，重点实现变频控制系统、风电轴承、碳纤维叶片等产品的制造。在沿海，重点引进为石化产业配套的重大装备生产企业，先发展输送液化储运等大型成套设备，推进石化、煤化工重型容器锻件制造，积极吸引相关重大企业集团考察洽谈，争取落户投资；远期力争吸引生产大型裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机、关键泵阀、大型空分设备、低温泵等石化重大装备制造企业，形成石化装备制造基地。同时注重发展重大装备制造产业的配套生产。
四、对策措施
（一）提供积极的政策扶持，促进稳定发展。从融资、财政、土地和税收等多方面加大对船舶企业的扶持力度。建立多元化的融资渠道，采取“政府支持、银行配合、企业联合”的形式，由长江船舶投资发展有限公司牵头，建立船舶风险投资和融资担保专门机构；贯彻落实好《省建造中船舶抵押融资试点办法》，实施在建船舶抵押贷款；研究制订江海码头等在建项目建设过程中抵押贷款；鼓励国内外船东、船舶企业、钢铁企业、金融业等上下游企业开展投资战略合作，协同发展；抓住国家扩大内需的机遇，积极争取国家及省对重大项目的专项资金支持；优先安排船舶制造及配套企业用地；支持船舶工业的出口，优先安排船舶企业出口退税；用好用足国家税收优惠政策，技术改造项目符合条件的进口设备减免关税和进口环节增值税、国产设备抵扣新增所得税，实行新产品开发所得税优惠、研发经费和研发装备计入管理费用，企业进行技术转让免征所得税，技术开发中试设备加速折旧等。
（二）调优船舶行业投资导向，提升整体竞争力。调整船舶行业投资方向，严格控制技术落后的小造船项目，优先扶持技术含量高的海洋工程设备、特种船舶制造等项目，推进船舶企业兼并重组。鼓励支持中远基地、联合重工等一批骨干造船企业做大做强，鼓励中小船舶生产企业为骨干企业进行协作配套。过引进外资、民资和争取建造中船舶抵押融资等方式，多渠道帮助企业筹集资金，加快推进适应现代造船技术的大型基础设施建设和配套设施技术改造，提高我市造船企业整体竞争能力。过鲜明的投资导向推动造船企业加快实施现代化造船模式。
（三）推进船舶企业技术创新，增强核心竞争力。针对我市船舶工业设计、制造工艺相对落后的状况，引导企业与高水平科研院校对接，如上海船舶运输科学研究院、中船九院、哈尔滨工程大学等，过积极引进先进设计、制造技术进行消化吸收，加大科技开发投入，提高自我研发能力，加快装备设计、新船型开发和三大主流船型优化升级步伐，努力打造一批知名品牌，增强核心竞争力。鼓励产、学、研联合，支持造船企业与国内外科研院所组建科技型企业；推进企业积极与国内外设计公司合资合作，组建合资设计公司，引进产品开发和制造技术；支持大型船舶企业建立企业技术中心，强化企业主体创新能力；鼓励企业联合建设船舶企业技术服务中心，共用技术平台，加快技术升级。
（四）提升船舶企业管理水平，增强综合竞争力。学习、移植、消化、吸收欧、日、韩等船舶工业发达国家先进管理经验，促进企业按照现代造船模式要求，采用先进的生产、组织、管理方法，提升企业内部管理水平，实现造船技术和管理技术共同提高。鼓励引进、吸收、应用国外成熟设计系统，以信息化管理和信息化物流为主要抓手，推进设计、工艺、制造信息集成，提高船舶工业信息化水平。降低设计成本、采购成本、制造成本、管理成本，提高现有设施利用效率，扩大存量资产生产能力。
（五）推动船舶配套产业发展，形成产业链集群。加大招商引资力度，建好船舶配套产业基地。注重于引进一批船舶用辅机、发电机、甲板机械、传动装置、主配电板、信导航仪器等技术含量高、附加值高的配套项目，以及船用泵类、灯具、救生设备、低压电器、法兰等技术含量相对较低的配套项目，形成船舶制造与船舶配套相互协同，本地配件市场与全国船舶产业相互对接的船舶制造工业体系。鼓励、引导一些规模小、基础设施简陋、生产能力弱的船舶修造企业，转移投资方向，积极加入到发展船舶配套业的行列；已有一定基础的船舶配套产品生产企业，加快技术装备的更新换代，建立与市场影响力大的重点造船企业间的多方合作机制以及与其它配套企业间的联合发展机制，资源共享，优势互补，提升配套服务能力，不断提高船舶配套产品本土设备装船率和竞争力。推动企业“借力发展”，鼓励企业与国内外知名企业或相关产品的牵头企业结盟，成为其配套企业，或者成为主要配套产品的协作企业，使自己的产品进入某产品集成系统（模块）中去，参与到打包、总成销售中去。
（六）加快船舶产业基础建设，提高园区承载力。大力推进长江北支航道建设，在年上半年完成北支全航道航标设置，在恢复北支全航道1000吨级航能力的基础上，维护北支段航道万吨级航能力稳定；研究实施航道整治工程，提升航道航等级，采用科学可行的技术手段，联动开放，拓宽全航道航能力，到年底达到5000吨级航能力，远期达到万吨级航水平；进一步加大组织实施力度，协调解决好资金、用地、用电等困难和矛盾，全力推进二道防汛堤和“一横五纵”道路工程建设；加快推进区域供水东延工程、电网改造、污水处理等其他各项基础设施建设；实施长江口北支下口开挖港池工程，拓展我市深水岸线，延伸园区发展空间，为重大项目落户提供条件。
（七）提高重大装备项目实施力度，做大做强装备产业。以加快重大装备制造业项目实施为载体，不断壮大我市装备制造业规模总量。大力推进已有的重大装备项目做大做强，快速发展；把握在手的重大装备投资项目，部门联手，上下联动，确保项目不流失，力争项目快速投资建设；进一步宣传发挥我市江海优势和上海一小时都市圈的同城优势，有针对性开展对外招商引资工作，鼓励对我市经济发展具有拉动作用的国际国内大型装备制造企业到我市投资落户；加强对外交流合作，过引进国内外知名的企业作为战略合作伙伴或推进市内重点企业与大型装备制造企业直接对接，加快资金、技术、管理、品牌的引入，促使我市装备制造业的行业整合和机制创新，培育新生的重大装备制造企业；加强对行业重点项目实施、重点产品开发的服务与跟踪，及时了解相关信息，对于项目实施、新产品开发过程中面临的问题及时进行沟协调，协助企业做好项目验收、新产品鉴定等工作。争取上级有关部门给予重大装备制造业土地、资金支持。
（八）健全完善港口安全管理系统，打造优良发展环境。根据我市船舶企业发展现状,组织海事、安监等相关单位建立健全港口安全管理系统，完善领导机制，检查机制以及考评奖惩机制，明确责任，把安全管理负责制落实到位。保障水上打捞船、搜救船、拖轮及各类港口安全配套设备到位，有效遏制重特大事故，最大限度减少一般事故，避免发生责任事故，全力打造安全和谐的港口安全生产环境
五、规划实施
（一）加强组织领导。建立市船舶及重大装备产业调整和振兴领导小组办公室（设在市船舶办），由市政府领导为组长，市相关部门负责同志为副组长、成员，按照责任分工，加大组织协调力度，加强指导和监督检查，确保调整和振兴目标的如期实现。各相关部门和单位指定专人，建立协调响应制度。
（二）深化规划衔接。将船舶及重大装备产业调整和振兴规划纳入市国民经济和社会发展中长期规划中，根据国家保增长、扩内需的政策要求，深化与国家、省、市规划的衔接，争取更多的船舶及配套产业和重大装备制造项目列入国家、省扩大内需计划的盘子，引导和促进船舶和重大装备产业的稳定健康发展。
（三）加大招商力度。进一步创新招商手段，加大招商力度，注重面向大型、高端船舶修造及配套企业和重大装备制造集团有针对性地招商，瞄准国内最大的几个船舶及重工制造集团，如中船集团、沪东重机、外高桥造船、华、中国二重等，过引进重特大项目促进船舶和重大装备产业发展。
（四）优化服务环境。切实提高行政服务水平，加强服务主动性，创造良好的发展环境。对于重大项目，各部门单位要跟据国家和省出台的相关政策措施，给予财税支持，优先安排土地、资金等要素的供给，为企业发展营造成一个良好的硬环境；同时，各部门要由领导牵头，指派专人负责，积极向上沟，对口落实，指导帮助企业完善各项手续，为企业发展营造成一个更优的软环境。
（五）有序做大配套。分层次、有重点地发展壮大船舶配套产业，延伸产业链条。首先，要继续做大优势产品，推进惠港船舶推进器和申港船舶螺旋桨有限公司更快发展，确保企业在国内同行中处于上游；其次，要重点发展甲板机械，因为产品笨大重，在船舶企业附近生产有较大优势；同时积极发展柴油机二、三轮配套，因为随着我国低速机、中速机整机规模的发展，配套零部件生产有较大缺口，我市又有泵类、轴承等生产基础，可以逐渐做大；过引进高技术企业及与科研机构合作，逐步发展舱室设备、船用导航信自动化设备、海洋工程配套等高附加值船用配套产品。同时推进重大装备制造企业的配套，迅速发展壮大一批“精、特、优、专”的中小型配套企业。
船舶优化设计篇8
关键词：船闸；联合调度；方案
中图分类号：U692文献标识码：a文章编号：1006-7973（2016）07-0026-03
瓯江是浙江第二大水系，正在实施梯级开发，这给瓯江的航运事业带来了发展机遇。根据瓯江流域综合规划和瓯江航运发展规划，在瓯江中游丽水市区至青田段规划建设开潭、五里亭、外雄、三溪口、青田等5座枢纽，同步建设500吨级船闸，使瓯江中游达到Ⅳ级航道通航标准。如果各船闸各自独立负责船舶过闸，那么在过闸船舶较少的情况下尚能保证过闸效率，当过闸船舶较多的情况下，会出现部分船闸已经处于满负荷状态，而其上游船闸仍将船舶引入，导致该船闸进一步处于拥堵状态，将严重影响船舶过闸的效率；或船闸处于空闲状态，由于船舶在上游航道航行中出现了安全问题或事故导致航道堵塞，后续船舶无法通过造成较大损失。为使梯级开发后船闸全线通航畅通，有必要及早开展瓯江梯级航道多船闸联合调度方案的探讨，以期对瓯江航道信息化工程船闸调度信息系统建设奠定基础。
1梯级船闸运行管理方式
瓯江梯级开发投资体制多元化，5个梯级开发全部由社会投资，业主众多。为避免因各自利益而各自为政，梯级船闸运行管理应遵循以下二个基本原则。
（1）统一管理原则。统一管理的主体是交通港航部门。船闸等通航建筑物是航道的重要组成部分，其本质作用与航道一样具有社会公共属性，直接服务对象是社会公众船舶，属于社会公共基础设施。因此，从船闸属性、作用、服务对象、管理职责分工和要求等各方面来看，船闸的行业管理主体都应该是交通港航部门，由航道管理部门对所有梯级的过闸运行实行统一管理，统一调度，统一维护，全线作为一个整体进行船闸调度优化。
（2）低成本运行原则。低成本运行是船闸运行管理的发展方向，要求管理人员要少而精，高素质。在初期过闸量较少的情况下，以取得管理权为主要目的；随着过闸量的增加，将越来越依托梯级船闸集中控制系统，依托多船闸联合调度管理。
根据上述统一管理和低成本运行原则，瓯江船闸将由丽水市港航管理局下设的一个专门船闸管理所统一管理中游的开潭、五里亭、外雄、三溪口、青田5个梯级船闸的运行、维护和管理。同时，需要一个多船闸联合调度管理系统的支撑，实现相临船闸的联动或区域调度以及全线联合调度。
2船闸联合调度目标及影响因素分析
2.1船闸联合调度目标
（1）实现区域内船舶通过能力总量最大化。通过全航道的智能感知体系获得全航道实时通行能力和通航状况数据，借助立体的沟通体系和智能化的船闸调度体系，实现对在航船舶的指令性调度和干预，优化航道区域内在航船舶的动态分布，以便船员可以选择经济航速和规划停泊地点，提高航运效益和航行质量。
（2）船舶交通流量合理化。根据航段航道条件、锚地位置、数量和锚泊总量、在航船舶、待闸船舶、船闸通过能力的情况，进行基于预测模型的流量预警与控制，通过船闸联合调度，将船舶交通流量合理的分散到不同梯级航段，避免在某梯级或某航段出现通行瓶颈或严重堵塞，影响全程通过能力。必要时对梯级船闸进行流量控制，超出限量范围，无法进行调度流程。
（3）实现特种船舶的全线不停船通行和为特殊船舶提供定制航线服务。突况下，通过定位、跟踪，实时监控各类特种船舶或特别物资的运输，准确预测通过船闸的时间，提前安排，随到随过，快速通过。为集装箱运输船舶等提供定制服务，使得运输企业可以准确掌握运输时间，大大提高转运、出关各环节衔接的可靠度，进一步拓展集装箱水路运输空间和范围。
2.2影响船闸联合调度的因素
船闸联合调度核心目标是通过信息化手段实现包括单级船闸的智能调度和多级船闸间的联合调度在内的智能交通诱导与控制，大幅提升航道的航运效率和服务质量。智能交通诱导与控制是在航道各类感知数据大综合的基础上，结合船闸智能调度系统，判断各航段的实时通航能力和通航状况，通过船载mS终端（或GpS或北斗等终端）获得船舶的位置、时间等信息，由计算机自动调度实现单个船闸闸室面积和同级多船闸之间的总体闸室面积利用率最大化、船舶平均待闸时间最小化、瓯江通航状况流畅化、闸室运行成本最小化（即合理的开闸计划），最终实现整个航道多级船闸间的联合调度。瓯江船闸联合调度的影响因素主要有下面几个方面。
（1）过闸船舶。联合调度对象是船舶，准确掌握船舶基础信息和实时位置信息是实现联合调度的前提。过闸船舶数量、船型以及船型分布、船舶到达的规律和上下游船舶的运输比例都直接影响着过闸的营运以及船闸联合调度规则的设置。
（2）船闸尺度。船闸联合调度在考虑提高每个闸室的利用率的同时，又要考虑为不同尺度的船闸分配相应等级的船舶。
（3）待闸锚泊区。待闸锚泊区的设置既用于平时船舶的停靠和待闸，也可用于区间航道饱和预警时船舶的分流和调度指定停靠点，能够提高船闸的运行效率。在船闸联合调度时，要考虑待闸锚泊区的使用和调度问题。
（4）船闸的运行状态。船闸的运行状态分为上行运行、下行运行、上行空闲和下行空闲4个状态，在为锚地船舶分配船闸时要综合考虑各船闸的运行状态，以便船舶更快地通过船闸，减少等待时间。
（5）水文环境。瓯江梯级航道的水文环境复杂，水位变化大，直接影响船舶的航行速度，甚至不满足通航条件。
3多级船闸联合调度方案
3.1联合调度实现的基础
根据上述分析，在多个船闸实现船舶过闸联合调度，应首先需要以下条件：①建立统一的过闸联合调度中心，在各船闸均配备相应信息化系统；②应实现对船舶、船闸运行状况、航道交通、水文环境、锚泊区的监控、监测；③船舶配备船载机，中心系统能够获得船舶的定位信息，并能够与船舶通信以实现船舶水上安全监管；④为提高效率，应具备etC或在线支付手段；⑤为提高效率和社会效益，应提供公众服务信息给用户；⑥制定各类规章制度以保证联合调度指令执行的顺利进行；⑦系统应能对发生的环境灾害和水上交通事故具备较快的应急处置能力；⑧具有单船闸过闸算法的优化。
3.2联合调度模型总体框架
瓯江梯级航道船闸联合调度应以优先保障通航为指导，构建科学、有效的船闸调度规则，通过信息化手段提升船舶过闸效率、规范管理行为，在有效调度时间内充分利用好船闸航运资源，做到优化调度，细化管理，实现通航调度管理的全面升级。
（1）规范瓯江船闸调度原则。在充分借鉴苏北运河船闸调度管理经验的基础上，制定船闸调度原则，用以指导船舶过闸全过程。在非应急状态下，船舶过闸应在总体上达到先到先过，保证公平，兼顾重点。调度指令统一下达，在排档时充分利用闸室有效面积，使船闸闸室面积利用率最高，开闸次数尽量少，缓解“水电”矛盾。
（2）构建瓯江船闸智能调度算法。利用数学建模技术构建瓯江船闸调度模型，利用数学智能优化技术构建调度算法求解调度模型，最终生成以调度原则为指导的船舶过闸方案。方案主要包括锚地使用方案、闸室排档方案、船闸运行计划。模型应考虑包括船舶流量、船闸上下游水文、气象、船闸闸室设计尺度（长、宽、底槛水深等）、待闸船舶类别及尺度、锚地资源、在航船舶动态等因素。考虑到过闸安全，非危险品船舶和危险品船舶不能一起过闸。
（3）建设船闸调度管理系统。充分利用瓯江航道船闸信息化工程项目，建设船闸调度管理系统。系统应实现船舶过闸报到、船闸调度模型求解、etC收费、船舶过闸统计、锚地管理、通信调度指令下达与反馈等业务管理功能。为了提高船闸调度的科学性，还应将在航船舶的实时动态纳入调度考虑因素，结合船舶自动识别aiS系统，将aiS系统中船舶动态显示功能接人调度管理系统。
针对瓯江梯级航道船闸的特点，设计了两级联合调度模型，如图1所示：第一级为总体调度，即根据各梯级航道（航段）的船舶数量（包括锚地内待闸的船舶）和调度原则选择船舶过闸。第二级为单闸室的排挡，即根据选择的船舶类型为每个梯级船闸进行排挡计算。该两级联合排挡调度模型不是简单的上下级的关系，而是相互关联、相互制约的，第一级调度的结果直接影响着第二级调度的单闸排挡调度算法，第二级调度的排挡结果又会反过来作用于第一级调度方案，经过多次的相互作用后，形成对整个瓯江梯级航道多船闸的最终调度方案。
3.3联合调度船舶过闸的流程
联合调度后，船舶过某个船闸的流程如下：①船舶驶近船闸，通过船载机或智能手机客户端获取船闸可通航信息，如处于电厂发电、汛期泄洪、水上交通事件导致的船闸关闭，船闸系统通知船舶则进入锚泊区等候；②在船闸拥堵的情况下，调度中心根据锚泊区可用泊位信息，对通过船舶进行信息，调度船舶进入泊区等候；通知上游船闸可减慢过闸速度，并对已经经过上游船闸的船舶进行信息，告知本船闸状况，船舶可减速缓行或进入上游船闸附近的泊区等候；③在船闸拥挤情况下，如附近泊位数量较少，调度中心通知上游船闸暂缓过闸，对已经经过上游船闸的船舶进行信息，告知本船闸状况，船舶可减速缓行或进入上游船闸附近的泊区等候；④船闸可用情况下，通过船载机或智能手机客户端向船闸报备，也可人工上岸报备，输入船舶各类信息，申请过闸；⑤船闸根据船舶信息，计算过闸费用，船员可以通过人工或手机客户端在线支付的方式缴费；⑥调度中心根据船闸等候船只的各类信息，编制排挡计划，并下发船闸；⑦船闸根据调度算法和船舶信息，对过闸排挡进行优化，并上报调度中心；⑧船闸通知船舶过闸；⑨船舶按档期排挡过闸。
3.4系统联动设计
（1）与船闸监控系统的联动。船闸联合调度系统应预留与船闸监控系统的联动接口，一方面获取闸室水位、上下游水位等信息，以便在调度员指定排挡策略的时候直观地在图形界面上显示。另一方面，考虑到后期排挡过程有可能逐渐自动化，在排挡策略时自动将相关指令发给船闸监控系统。
（2）与短信系统的联动。调度中心可主动通过短信向船只管理通知或其他信息，同时船主可以通过短信对调度情况进行咨询和投诉，可有效提高船闸调度的透明度，增强管理部门与船主的互动。
3.5联合调度的公平性与效率问题
在船闸联合调度作业中，涉及到公平性、安全性、效率性等方面的问题。系统的公平性是指对于所有过闸船舶而言，先到达的船舶理应优先服务；系统效率往往用平均等待时间衡量，等待时间越短，系统效率越高。而现实中这三个指标之间存在背反效应：追求公平性则可能需要牺牲系统的效率。因此瓯江船闸联合调度中心系统在保证安全的前提下，应达成系统的公平性与效率性之间的某种均衡。
船舶优化设计篇9
关键词：船舶档案标准化；成本
一、背景
传统意义上的船舶档案标准化管理已经无法满足船东后续修船要求，特别是大型化船舶使用了高强度钢以后，该类问题极其凸显。2002年希腊油轮威望号在西班牙海域发生断裂，造成大面积油污，特别是对葡萄牙沿海造成巨大影响与损失。海洋事故调查发现：威望号油轮事故与图纸管理具有相关性，为了避免此类问题再度发生，国际海事组织相继出台了通函与国际公约修正案。2010年国际海事组织在会议议题上讨论了档案管理的相关议题，并通过了相关议题。随着国际组织对船舶类图纸标准化管理的强制性要求，船舶工业界面临着众多亟待解决的问题。
1.图纸通过何种方式给船东一方提供？
2.图纸如何保证传输过程中的安全性？
3.图纸如何有效的提供，又不损害图纸设计方专利利益？
4.图纸在提供给船东方时，造船方是否有详细与标准化的提供列表？
5.提供的图纸是否能满足国际第三方检验机构认可？
6.图纸委托保管机构如何选定与约束？
以上为几点核心问题，船舶工业界要解决问题的不止于此，每个考虑项稍有不妥之处，会给船舶工业界带来巨大经济与是否合规的影响。
二、船舶档案标准化管理现状
目前我国的船舶类图纸档案管理属于无标准化阶段，比如某些国内造船厂的设计、建造等对标日本造船企业，图纸档案的标记与归档就是按照日本船企的标准进行存放的。全球船舶类图纸档案趋于标准化管理，势必影响船舶工业界对每套图纸的定义有详细的描述与设定范围，例如型线图、施工图、强度计算书与疲劳计算书等都没有设定明确的范围。国内船舶工业界也无独立非营利性机构负责管理与保管档案图纸，也无相关图纸档案标准化约束船舶类档案管理。随着我国船舶工业的发展，建造超大型油轮（VLCC）、液化天然气船（LnG船）等已经进入新常态阶段，新形式下的船舶类图纸档案管理方式呼之欲出，也势在必行。国内船舶业界几家知名船厂、设计院、船级社以及高校积极对船舶档案研究展开相关研究，想通过对船舶图纸档案管理的课题深入研究来推动国内船舶工业界的船舶档案管理。经过几年的深度研究，初步研究成果已经显现。
三、船舶档案标准化管理与通用档案管理区别
本文所谈的船舶档案标准化管理是建造与营运过程中的船舶图纸文件的管理，而非通用的档案管理，主要区别在于通用档案管理在一次性输入完毕后，档案的保管周期内只有输出物，而船舶档案标准化管理是不断的查询、更新、删除、增加，将数字信息交互。鉴于本文所提到船舶档案标准化管理有别于通常意义上的档案管理，主要不是体现档案的原始性、档案的历史性与档案的社会性特性，所以有必要探索出一条新的图纸管理方案来满足与实现国际公约与通函要求，进而满足船舶工业界对船舶档案管理的需求。
船舶档案标准化管理应该具备以下几点特征。
1.信息的准确性：通过不断迭代更新信息保证图纸信息的准确性；
2.信息的安全性：建立安全保护机制，保护图纸专利；
3.管理机构的公正性：能够有效的保护好图纸档案，并加以管理与保护；
4.管理系统的友好型：船舶档案标准化管理是将要全球的，势必要考虑到各国用户的习惯与人文环境。
四、图纸档案标准化管理对船舶工业的影响
分析船舶图纸档案管理对船舶工业的影响，首先要分析利益相关方，包括船东、船东代表、船舶设计院、管理中心、船厂、船旗国、行业协会等相关方。任何相关方对图纸档案管理标准的意见，都会影响船舶工业，主要体现在管理成本、专利保护、以及事后追责等事宜。而船东作为船舶工业主要利益相关方，因为船东是船舶工业制造的主要客户，他们的强势意见会深刻的影响工业界。
其次分析船东推动船舶图纸档案标准化管理的目的与考虑，船东主要目的是船舶维修与对再建造姊妹船舶成本的考虑。造船厂将经过试航的船舶交付给船东后，船舶运营到一定年限，会根据船舶的疲劳或破损状况进行判定是否维修。而修理厂与原造船厂就不一定是同一家公司，如果不采用标准化管理，就修船厂得到的图纸有缺失或者标准不一的情况，可能会产生船舶破损的情况，甚至严重到沉船。船东会基于经济利益的考虑对造船厂施压得到图纸，因为船东选择购买特定船厂船舶主要目的是为了船舶设计，有了图纸没必要再委托特定船厂建造，转而寻求不需要支付设计专利的船厂建造更为经济。所以，船东一方热衷于推动图纸标准化的管理。
再次分析船舶档案标准化会对船厂一方带来如何的影响。船舶档案标准化可以推动设计最优，比如建模工具有tRiBon、Catia、aBaQUS、maRC、anSYS、naStRan、autoCaD等，没有统一的模型会导致设计无法实现无缝衔接，丢失一定量的参数数据，工程软件计算结果出现偏驳，最终可能导船舶设计不是最优，造成产能过剩。同样建模工具标准化是一把双刃剑，既会推动船舶设计最优，但是也会影响拥有设计专利的船厂公司。这种问题特别突出在某些没有完善设计能力的船厂，他们的船舶设计完全依靠外部船舶设计输入，一旦使用非正常手段获取优秀的船舶设计模型，将很快的运用到生产中，会对持有船舶设计专利的船厂一方造成严重后果。简而言之在保护好自身船舶设计专利的基础上，不断提高设计模型共享性。
最后探讨一下如何将船舶档案标准化趋利避害，将利弊平衡到可控的范围。为了达到以上趋利避害的目的，可以实行分级管理标准化的船舶档案，例如分为船上的档案管理、岸上船东办公室档案管理、第三方船舶类档案管理三个层级。船上的档案管理主要是存放船厂交船时必须提供给船东的图纸，包含维护手册、破损控制图、装载手册、船舶结构通道手册、稳性资料手册等。岸上船东办公室的档案管理与船上的档案管理内容类似，方便船上丢失后再邮寄与备查。第三方船舶档案管理的档案图纸是核心图纸，主要保护设计图纸的专利和协调船东调取图纸的方便。图纸由第三方机构保管与管理可以最大化的体现各方的利益，也是各方博弈的体现，因为第三方机构的原则就是不体现船厂与船东的利益，也不从属于任何一方，是由船东与船厂协商选定存放船舶档案图纸的机构。第三方机构主要保管图纸内容分四个部分：型线图、完工图、疲劳计算书、强度计算书。
简而言之，船舶档案标准化是未来船舶业的趋势不可逆转，但是如何控制、保护与管理船舶档案也是值得深入研究的，因为船舶档案标准化会对船舶工业带来深远的影响，特别是知识产权保护、第三方机构存放委托费用与第三方委托机构的监控等。如果采用第三方机构存储标准化的船舶档案会给船厂节省一大笔管理性成本开支，比如减少档案管理人员开支、减少图纸防护类开支、减少档案固定资产投资等，还可以让船东获得标准化格式的图纸利于船舶维修与日常维护。
参考文献：
[1]林德辉，王云，沈宏F.船上保存的文件、船舶建造档案和完工图[J].船舶标准化与质量，2009（05）.
船舶优化设计篇10
关键词：总线；电子系统；优化
0引言
在船舶电子系统运行中，网络架构的建设尤为重要，其与船舶电子系统的运行产生直接关联，因此，要重视网络架构工作，合理应用总线通信技术，改善网络架构的体系架构，明确优化方向，提高船舶电子网络的性能。
1船舶电子系统网络中螺旋桨控制架构工作原理
对于螺旋桨而言，其基本参数的控制属于整个船舶电子控制网络中的重要组成部分。而在螺旋桨旋转期间，对桨叶的控制一直属于技术难点，将其融入到船舶的电子网络中，有利于提高其控制能力。在计算J=h1D=VmD船用螺旋桨的工作状态时，可以将D表示为船桨的直径，也就是螺旋桨桨叶在运行中边缘经过的圆圈的直径。在液体环境中，螺旋桨旋转一周的前进距离为h1，如果螺旋桨的旋转速度为m，在水中运行的行进速度为V，可以利用公式v=h1×m计算得到。在分析螺旋桨旋转1周所前进的距离与直径的关系的时候，可以将其比值表示为：。该比值从一定程度上反映了螺旋桨的工作效率。
2电子系统网络架构需求分析
我国在船舶行业发展方面，已经开始广泛应用电子控制系统，但是，仍然存在一些运行问题，严重影响系统的使用效果。主要因为船舶所使用的自动化监控技术长期滞后，各种系统之间不能够兼容，大大浪费了各种网络资源，无法提高控制信号的处理能力。通过采用电子网络结构，能够降低手工操作的需求，极大的避免了人为的失误。采用自动化的总线通信技术，有利于促进船舶电子控制网络架构系统的良好发展，改善电子系统的运行机制[1–3]。在系统运行中，多采用了BUS技术，需要建立专门的船舶电子通信系统，以减少传统电子系统中存在的固有缺陷。但是，该系统的使用，还是会出现一些问题，例如：缺乏一定的信号集成能力，系统集成性较差，难以提高其运行稳定性。因此，在未来的发展中，传统电子控制系统的缺陷会受到广泛重视，而总线通信技术从一定程度上克服了这样的缺陷。
3总线通信技术在船舶电子系统网络架构中的应用措施
在船舶电子系统网络构架工作中，需要做好硬件系统与软件系统的协调设计工作，制定完善的软硬件设计方案，根据管理工作要求，建立先进的工作机制，创新软硬件的设计形式，提高技术应用效率。profibus−dp1.5mBpsRS−485windowsS7−313profibus−dp在硬件设计中，使用总线通信协议，构成高效的监控网络系统，在多个主要系统混合建设基础上，将通信速率设定为，网络中主要使用型号的转发器。在控制过程中，设置监控预警机制，并采用服务器，以提高系统的兼容性。同时，在辅助操作单元的设计时，要重点考虑电子系统的兼容性，本文主要使用pLC系统对其进行控制，然后构成了总线控制网络。mCGSmicrosoftwindows100在软件设计时，要重视上位机电子系统的架构设计，其中涵盖了数据、警告、流程与动画显示等处理层面，通过合理的优化，可以快速提高船舶电子网络的控制能力，达到实时监控的效果。在监控系统软件设计中，可以引进国内先进的组态工具软件系统，该通信系统在现代化船舶电子系统网络中具有重要的地位，然后基于设计网络单元，建立流程管理、动画显示、信息输出、数据处理等模块体系，在远程控制技术的支持下，大大提高了系统的数据处理能力[4,5]。下面介绍一种线性拟合优化技术，也称为多元线性回归优化技术，通过对系统中的众多参量进行综合处理，能够显著改善总线通信的效率。假设系统存在变量x1,x2,•••,xm，其中输出函数y具有n组变量。x11,x12,•••,x1my1x21,x22,•••,x2my2••••••xn1,xn2,•••,xnmy3，(1)上述矩阵描述了y关于x1,x2,•••,xm的拟合函数。进行线性化处理后，得到y=a0+a1x1+a2x2+•••+amxm+e，(2)其中，系数a0,a1,a2,•••,am可根据系统的最优化二乘法确定。
4结语