CN107745785A - 一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，其通过集成整合最佳纵倾计算控制器和常规装载仪计算控制器有效对接，实现了计算控制器数据自动传输，同时独创了自动寻优配载方法，该方法是由树结构多策略算法和自适应调整措施两部分构成，这种方法使得计算机可以自动迭代调整货物和压载水；免去以前常规调整方法中使用者繁琐的工作量。在保障船舶安全的前提下，本发明可以快速获取最佳纵倾目标，自动生成最佳配载方案，真实帮助船舶达到主机功率节省的目地。

Description

一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法
技术领域
本发明涉及一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，特指运用树多策略算法和自适应调整措施，满足船舶安全指标前提下，计算机自动生成以节能为核心最佳配载解决方案指标的方法，属于船舶装载技术领域。
背景技术
目前，船上最佳纵倾计算控制器和常规装载仪计算控制器是两款独立的计算控制器系统，使用者需要单独操作两款计算控制器。为实现节能的最佳纵倾目标，使用者手动在常规装载仪中反复调整配载分配货物和压载水，操作繁耗时长，且不易得到可行结果，一是由于货物和压载水调整的力矩不够，二是稳性、强度等不符合要求，造成该纵倾目标无法实现。使用者反复调整得不到可以结果往往只能放弃或者重新选择次优纵倾花费更长的时间去调整。
本发明针对以上问题，提供一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，其目的是帮助散货船和油船同步实现安全配载和最佳纵倾浮态调整，提高船舶安全和运营效能,降低航运成本。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）装载仪通过配置船舶初始装载状态，输出首尾垂线处吃水；
（2）把导出的数据导入最佳纵倾计算控制器得到最佳纵倾，并设定该纵倾下的首尾吃水值为装载仪优化配载的目标；
（3）最后在装载仪中通过计算控制器自动调整货物和压载水，在满足船舶浮态、稳性、强度、驾驶安全约束条件下，采用树结构多策略算法和自适应调整策略算法，装载仪自动寻优，给出最佳配载可行方案。
进一步，作为优选，所述步骤（2）中，最佳纵倾计算控制器通过用户输入燃油信息、船舶首尾吃水、航速等参数，自动生成该排水量下的主机功率效率节省随纵倾寻优曲线，告知用户最佳纵倾及相应的节能潜力。
进一步，作为优选，所述步骤（3）中，装载仪通过对船舶稳性、强度、驾驶安全指标的监督，实现用户在计算机中模拟一套安全配载方案，用于指导实操装卸载。
进一步，作为优选，所述步骤（3）中，采用树结构多策略算法和自适应调整策略算法包括以下步骤：
①初始值：给定一个装载工况，满足常规装载仪设定的系列安全指标；
②以初始条件作为树的父节点计算；
③任意两个舱每次移动货物W吨，作为初始条件下父节点的子节点，所有移动可能变为找到的所有子节点；
④计算每一个子节点对应的搜索标准C和常规装载仪设定的系列安全标准；
搜索标准C：子节点的值小于等于父节点的值，保留该子节点，否则剪枝；
常规装载仪设定的系列安全标准：如满足，保留该子节点；如不满足，则剪枝；
⑤在未剪除的子节点，继续向下展开，两个舱每次移动货物W吨，得到其下子节点；
⑥以此类推，如果各个分叉的子节点无法再往下分；产生子节点均不满足步骤④的两个计算标准，结束树结构搜索；
⑦如果存在满足C≤a的子节点，从满足条件子节点中选择出稳性强度最优子节点对应的状态即最佳配载状态，计算结束；如果所有子节点均不满足以上条件，调整W=W/2，分别以每个子节点为根节点，重新转入步骤(3)；如果调整后的W≤(b*船舶排水量)，则计算结束，无结果。
进一步，作为优选，a的取值范围为0.01-0.05) b的取值范围为0.0001-0.0005。
本发明提出的最佳配载解决方案是通过集成整合最佳纵倾计算控制器和常规装载仪计算控制器有效对接，实现了计算控制器数据自动传输。同时独创了自动寻优配载方法，该方法是由树结构多策略算法和自适应调整措施两部分构成，这种方法使得计算机可以自动迭代调整货物和压载水；免去以前常规调整方法中使用者繁琐的工作量。在保障船舶安全的前提下，本发明可以快速获取最佳纵倾目标，自动生成最佳配载方案，真实帮助船舶达到主机功率节省的目地。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本方案通过整合最佳纵倾计算控制器和常规装载仪提出了一种新的最佳配载解决方案，该方案省去了常规方案的繁琐工作量，提高了工作效率，节省了成本。
2.本方案实现了智能化寻找最佳纵倾的方法，这样避免了人为出现的问题。
3.本方案还提出了一种新的寻优算法，这种算法大大的提高了计算效率，而且适应性好。
附图说明
图1是本发明一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法的流程示意图；
图2是本发明树结构多策略减枝图，图中，Root为父节点、其余为子节点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明首先是装载仪通过配置船舶初始装载状态，输出首尾垂线处吃水；然后把导出的数据导入最佳纵倾计算控制器得到最佳（最优次优）纵倾，并设定该纵倾下的首尾吃水值为装载仪优化配载的目标；最后在装载仪中通过计算控制器自动调整货物和压载水，在满足船舶浮态、稳性、强度、驾驶安全等一系列约束条件下，装载仪自动寻优，给出最佳配载可行方案。见最佳配载解决方案实现流程图1。
最佳配载解决方案，本发明主要通过最佳纵倾计算控制器、常规装载仪计算控制器和寻优算法（这里特指树结构多策略算法和自适应调整措施）三者的高级集成实现，以下就最佳纵倾计算控制器工作原理、常规装载仪计算控制器工作原理和寻优算法原理分别说明。
1.最佳纵倾计算控制器工作原理
通过用户输入燃油信息、船舶首尾吃水、航速等参数，自动生成该排水量下的主机功率效率节省随纵倾寻优曲线，告知用户最佳纵倾及相应的节能潜力。
2.常规装载仪工作原理
通过对船舶稳性、强度、驾驶安全等一系列指标的监督，实现用户在计算机中模拟一套安全配载方案，用于指导实操装卸载。
3.寻优算法原理
如图2所示，树结构多策略算法和自适应调整措施主要原理如下：
(1) 初始值：给定一个装载工况（满足常规装载仪设定的系列安全指标）。
(2) 以初始条件作为树的父节点计算。
(3) 任意两个舱每次移动货物W吨，作为父节点（初始条件）的子节点，所有移动可能变为找到的所有子节点。
(4) 计算每一个子节点对应的搜索标准C和常规装载仪设定的系列安全标准；
搜索标准C：子节点的值小于等于父节点的值，保留该子节点，否则剪枝。
常规装载仪设定的系列安全标准：如满足，保留该子节点；如不满足，则剪枝。
(5) 在未剪除的子节点，继续向下展开，两个舱每次移动货物W吨，得到其下子节点。
(6) 以此类推，如果各个分叉的子节点无法再往下分；（即：产生子节点均不满足步骤(4)的两个计算标准），结束树结构搜索。
(7) 如果存在满足C<=a(a的取值范围为0.01~0.05)的子节点，从满足条件子节点中选择出稳性强度最优子节点对应的状态即最佳配载状态，计算结束。如果所有子节点均不满足以上条件，调整W=W/2，分别以每个子节点为根节点，重新转入步骤(3)。如果调整后的W<=(b*船舶排水量) (b的取值范围为0.0001~0.0005)，则计算结束，无结果。
本散货船和油船的装载仪计算控制器最佳配载解决方案，首先实现通过计算机预先模拟，建立船舶安全装载机制。其次每次装载均可选用最佳装载状态，建立安全基础上的节能装载机制，长期经济效益显著。再次智能化寻优过程，免去人工繁琐操作，节省时间成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）装载仪通过配置船舶初始装载状态，输出首尾垂线处吃水；
（2）把导出的数据导入最佳纵倾计算控制器得到最佳纵倾，并设定该纵倾下的首尾吃水值为装载仪优化配载的目标；
（3）最后在装载仪中通过计算控制器自动调整货物和压载水，在满足船舶浮态、稳性、强度、驾驶安全约束条件下，采用树结构多策略算法和自适应调整策略算法，装载仪自动寻优，给出最佳配载可行方案。
2.根据权利要求1所述的一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，其特征在于：所述步骤（2）中，最佳纵倾计算控制器通过用户输入燃油信息、船舶首尾吃水、航速等参数，自动生成该排水量下的主机功率效率节省随纵倾寻优曲线，告知用户最佳纵倾及相应的节能潜力。
3.根据权利要求1所述的一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，其特征在于：所述步骤（3）中，装载仪通过对船舶稳性、强度、驾驶安全指标的监督，实现用户在计算机中模拟一套安全配载方案，用于指导实操装卸载。
4.根据权利要求1所述的一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，其特征在于：所述步骤（3）中，采用树结构多策略算法和自适应调整策略算法包括以下步骤：
①初始值：给定一个装载工况，满足常规装载仪设定的系列安全指标；
②以初始条件作为树的父节点计算；
③任意两个舱每次移动货物W吨，作为初始条件下父节点的子节点，所有移动可能变为找到的所有子节点；
④计算每一个子节点对应的搜索标准C和常规装载仪设定的系列安全标准；
搜索标准C：子节点的值小于等于父节点的值，保留该子节点，否则剪枝；
常规装载仪设定的系列安全标准：如满足，保留该子节点；如不满足，则剪枝；
⑤在未剪除的子节点，继续向下展开，两个舱每次移动货物W吨，得到其下子节点；
⑥以此类推，如果各个分叉的子节点无法再往下分；产生子节点均不满足步骤④的两个计算标准，结束树结构搜索；
⑦如果存在满足C≤a的子节点，从满足条件子节点中选择出稳性强度最优子节点对应的状态即最佳配载状态，计算结束；如果所有子节点均不满足以上条件，调整W=W/2，分别以每个子节点为根节点，重新转入步骤(3)；如果调整后的W≤(b*船舶排水量)，则计算结束，无结果。
5.根据权利要求4所述的一种散货船和油船的装载仪最佳配载计算方法，其特征在于：a的取值范围为0.01-0.05) b的取值范围为0.0001-0.0005。
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