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基于人工蜂群算法的船舶航速优化

舰船科学技术 2023年第19期45卷 64-69页

作者：郭霆田家骏赖祥华武思晨江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江202100 扬帆集团股份有限公司浙江舟山316100

航速优化是船舶智能能效管理的主要组成部分,对降低船舶营运成本、减少温室气体排放具有重要意义。为减少船舶航行时的主机燃油消耗,根据实船数据首先构建了主机油耗模型,模型的平均误差仅为0.813%,然后对整个航程进行分段,基于人工蜂... 详细信息

航速优化是船舶智能能效管理的主要组成部分,对降低船舶营运成本、减少温室气体排放具有重要意义。为减少船舶航行时的主机燃油消耗,根据实船数据首先构建了主机油耗模型,模型的平均误差仅为0.813%,然后对整个航程进行分段,基于人工蜂群算法对整个航程的航速进行优化。经过验证可得结论:优化后的航速对应的整个航程航行时间减少了14.44%,油耗量降低了3.012%。研究结果表明,使用人工蜂群算法对航速进行优化,能够对航速提出建议,达到提高船舶能效水平,提高经济性、环保性的目标。

关键词：船舶航速人工蜂群算法主机油耗模型

一种计及海上风浪因素的船舶定航线航速优化方法研究

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无线电工程 2022年第5期52卷 724-730页

作者：张宏森魏钰博刘万宇张璐王英铸大连测控技术研究所辽宁大连116013 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

当前船舶节能减排、绿色航运受到航运界广泛重视,如何降低营运船舶的燃油消耗量成为当前研究热点。针对定航线航速优化问题,考虑风浪对燃油消耗的影响,研究不同航行策略下的航速与燃油消耗情况,助力提升船舶能效管理水平。在分析实船静... 详细信息

当前船舶节能减排、绿色航运受到航运界广泛重视,如何降低营运船舶的燃油消耗量成为当前研究热点。针对定航线航速优化问题,考虑风浪对燃油消耗的影响,研究不同航行策略下的航速与燃油消耗情况,助力提升船舶能效管理水平。在分析实船静水阻力与风浪附加阻力以及船舶功率传递关系的基础上,结合主机油耗模型建立航速与主机燃油消耗量之间的关系,获取选定航线内的气象信息并划分航段。基于遗传算法,以该航线内燃油消耗量最低为目标函数求解航速优化问题。研究分析了VLCC船在不同季节时间航行的航速优化结果,同时对比分析了不同季节时间段内的服务航速、准时恒速和优化航速3种航行方式的燃油消耗量与燃油节省率。仿真结果表明,优化航速与准时恒速航行相比,单次燃油消耗量节省率不高(未超过0.5%),但较之于服务航速节油效果明显(约20%),同时发现所选取的4个季节时间段航行时燃油消耗量差异可达3%左右。依据所提出的航速优化方法,能够实现定航线航速优化功能,具有一定的节省燃油消耗的效果,可为船舶实际营运过程中航速优化决策提供参考。

关键词：实船营运节能减排主机油耗模型航速优化遗传算法

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基于动态规划算法的船舶经济航线优化研究

基于动态规划算法的船舶经济航线优化研究

作者：牟小辉武汉理工大学

学位级别：硕士

经济航线的设计与优化是实现船舶智能航行的关键技术,也是保证船舶航行安全性与经济性的重要手段。近年来,随着智能船舶概念的提出,以及船舶智能技术的逐渐成熟,各国都先后开始着手智能船舶方面的研究,船舶智能化已然成为全球航运业发... 详细信息

经济航线的设计与优化是实现船舶智能航行的关键技术,也是保证船舶航行安全性与经济性的重要手段。近年来,随着智能船舶概念的提出,以及船舶智能技术的逐渐成熟,各国都先后开始着手智能船舶方面的研究,船舶智能化已然成为全球航运业发展的必然趋势。根据“中国制造2025”的要求,我国也已开始发展智能船舶技术,为此,中国船级社编制了CCS《智能船舶规范》,其中智能船舶的智能航行模块的基本功能要求是为船舶设计经济且安全的航线。因此,船舶经济航线的设计与优化研究对推动智能船舶的发展,提高船舶航行的安全性与经济性,具有十分重要的意义。分析了船舶实际航行时航速、主机油耗与通航环境间的响应机理,搭建船舶营运性能预测模型;对目前经济航线设计方法提出改进措施,基于动态规划方法建立经济航线设计模型,并进行仿真研究。论文的主要研究工作如下:(1)提出了一种相对简洁的船舶营运性能预测模型建模方法。在考虑通航环境的前提下,利用船-机-桨匹配原理,建立了船舶失速预报模型与主机油耗预测模型,通过将两个模型结合得到了船舶营运性能预测仿真模型。分别利用两个不同航次实测数据对模型的有效性进行了验证,研究结果显示:(1)航速预测值与实测值最大误差为8.87%,平均误差为4.46%;(2)单位海里油耗预测值与实测值最大误差为6.36%,平均误差为3.46%;表明所建的船舶营运性能预测模型可以较为准确的预测船舶的实际航速与主机油耗,适用于船舶经济航线分析中。(2)进行了船舶经济航线设计方法研究。提出了一种航区离散化方法,并基于该方法对航线优化时航区内级点的天气、海况数据计算方式进行了改进;然后,利用动态规划算法建立了船舶经济航线设计模型,并给出求解方法。(3)选择不同航线、不同开航时间下,对模型进行仿真分析,仿真结果与三维动态规划算法(three-dimensional dynamic programming,3DDP)算法的仿真结果对比发现:(1)相对于3DDP求解方法,改进后的经济航线设计方法更能节约燃油;(2)航线的通航环境越恶劣,通过改进后的航线设计方法得到的经济航线节油率越高。

关键词：海船经济航线动态规划失速预报主机油耗模型

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基于模拟退火算法的船舶航速优化研究

船舶 2018年第A01期29卷 8-17页

作者：黄连忠万晓跃孙永刚王寰宇王壮大连海事大学轮机工程学院大连116026 中国船级社北京100007 武汉船用机械有限责任公司技术中心武汉430000

为了降低船舶单航次的主机总燃油消耗量,从而减少船舶的能源消耗。首先,计算了船舶的阻力,并基于大量船舶历史数据,构建了主机油耗模型,模型相对平均误差为3.6%;在船舶阻力计算的基础上,以船舶失速值和航向转向点为依据,将船舶的航线划... 详细信息

为了降低船舶单航次的主机总燃油消耗量,从而减少船舶的能源消耗。首先,计算了船舶的阻力,并基于大量船舶历史数据,构建了主机油耗模型,模型相对平均误差为3.6%;在船舶阻力计算的基础上,以船舶失速值和航向转向点为依据,将船舶的航线划分为不同分段;采用模拟退火智能算法,在航行时间、船舶航速、主机转速等约束条件下,以单航次总的燃油消耗量为优化目标,规划并得出了不同分段上的最佳航速和主机转速。计算结果显示,优化后船舶主机的燃油消耗量可降低3.1%,节油效果显著。

关键词：航速优化模拟退火算法主机油耗模型船舶能效