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海上救援基地选址及救助船配置优化研究

中国航海 2023年第4期46卷 61-68页

作者：张伟航钟铭朱彦锦张志华郑俊大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 辽宁省交通运输事务服务中心辽宁沈阳110000

近几年,随着我国经济的迅速发展,海上贸易日益频繁。为有效地提高海上救援的效率,将情景规划和随机规划应用到海上救援基地选址及救助船配置优化问题当中,考虑多种救助船型,并具体考虑每种船型可航行的区域,假定3种恶劣天气的情景,建立... 详细信息

近几年,随着我国经济的迅速发展,海上贸易日益频繁。为有效地提高海上救援的效率,将情景规划和随机规划应用到海上救援基地选址及救助船配置优化问题当中,考虑多种救助船型,并具体考虑每种船型可航行的区域,假定3种恶劣天气的情景,建立两阶段随机规划模型,设计免疫粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO),并以我国南海海域为例,进行算例验证。结果表明:所建模型可找到最优的选址方案,大大降低了海上救援的成本,证明模型以及算法的有效性和合理性。对模型优化结果进行灵敏度分析,为我国交通运输部南海救助局救助船队的更新方向提供了参考。

关键词：救援基地选址救助船免疫粒子群算法随机规划

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海上救援基地选址及救助船配置优化研究

海上救援基地选址及救助船配置优化研究

作者：张伟航大连海事大学

学位级别：硕士

近几年,随着我国经济的迅速发展,海上贸易日益频繁。由于海上情况复杂,天气多变,海上事故时常发生。为了有效地提高海上救援的效率,本文将情景规划应用到海上救援基地选址及救助船配置优化问题当中,考虑了多种救助船型,并考虑了每种船... 详细信息

近几年,随着我国经济的迅速发展,海上贸易日益频繁。由于海上情况复杂,天气多变,海上事故时常发生。为了有效地提高海上救援的效率,本文将情景规划应用到海上救援基地选址及救助船配置优化问题当中,考虑了多种救助船型,并考虑了每种船型可以航行的区域,在沿线港口和部分岛屿中选择了若干港口建立了救援基地,并为救援基地配备了一定数量的救助船舶,从而能够及时地救援遇难人员。首先将某片海域划分成若干个水域单元,确定风险点的坐标,针对于若干个水域单元,根据以往的海上事故以及TOPSIS法确定了一部分重点水域单元。在沿线的港口建立部分救援基地并配备一定的救助船舶,对整片水域进行全面覆盖,对于重点水域进行多次覆盖。其次在模型构建方面,本文建立了两阶段随机规划模型,并假定了三个突发事件的情景,分别包括,浓雾天气,大风天气,雷电天气,以海上救援基地的建造成本,船舶的运营成本和建造成本以及对风险点救援时发生的延误成本和未满足需求点的惩罚成本最小为目标。并设计免疫粒子群算法进行求解。在算例分析方面,以我国南海海域为例,将我国南海海域划分成若干个水域单元,并确定其中的重点水域单元,将沿线的港口和部分岛屿作为救援基地的候选点,通过两阶段随机规划模型和免疫粒子群算法确定了救援基地的选址位置以及救助船舶的种类和数量。最后本文得到的主要结论:在考虑了多种救助船型的情况下,建立了两阶段随机规划模型,第一阶段是对救援基地进行选址,第二阶段在确定了救援基地的位置后,为每个救援基地配备救助船,以应对海上的突发事件,紧接着设计了免疫粒子群算法,并以南海海域为例,收集港口的位置数据和南海历史上发生事故的数据,经过反复的计算,最后在汕头港,虎门港,阳江港,湛江港,海口港,三亚港,三沙港,黄岩岛等地的港口,建立救援基地,基本能满足南海海域发生灾难时候的需求,验证了模型和算法的可行性。相比于普通的粒子群算法,本文应用的免疫粒子群算法,更加适用于本文的两阶段随机规划模型,求解问题的近似最优解时效率更高,目标更小,计算时间更短。最后对结果进行敏感性分析,当南海海域的海上风险增加的时候,应该首先将海洋救助船作为今后投入的重点,其次是快速救助船和高速救助艇,这样更加符合当今南海海域的实际情况。同时也为我国南海救助局救助船队的更新方向提供了参考。

关键词：救援基地选址救助船免疫粒子群算法情景规划随机规划

波浪适应救助船推进系统设计与操纵性仿真分析

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波浪适应救助船推进系统设计与操纵性仿真分析

作者：罗宝顺大连海事大学

学位级别：硕士

我国是一个海洋大国,也是一个航运大国,随着我国海上活动的日益频繁,“海洋救助船”成为海上遇险人员救助的主要力量。在恶劣海况下,波浪适应救助船更方便接近海上遇险人员,也避免了对被救助人员造成二次伤害,同时其双体船型的结构具有... 详细信息

我国是一个海洋大国,也是一个航运大国,随着我国海上活动的日益频繁,“海洋救助船”成为海上遇险人员救助的主要力量。在恶劣海况下,波浪适应救助船更方便接近海上遇险人员,也避免了对被救助人员造成二次伤害,同时其双体船型的结构具有耐波性好、抗风浪能力强、机动灵活的优点。波浪适应救助船特殊结构可以实施更加高效、安全的救助,保障救助人员的安全,具有十分重要的研究意义。本文在实验室开发的波浪适应救助船的基础上,研究动力系统的推进特性并进行结构设计,同时设计实现有人和远程遥控两种方式切换控制的结构,在此基础上进行操纵性能分析,主要进行了以下研究:(1)针对现有的波浪适应救助船动力不足,电池重,电池吊舱安全性低等问题,对动力装置重新选型。根据船外机的布置形式、推进短舱的设计需求对新的推进短舱进行概念设计。接着详细介绍了推进短舱的设计过程,最后设计相应的控制系统,实现有人和远程遥控驾驶两种方式对波浪适应救助操控。(2)通过Abaqus软件对设计的推进短舱进行有限元分析,预测其在航行过程中可能发生的任何失效,并对结构进行优化。新设计的动力系统改变了原救助船的重心和浮心位置,影响了救助船在水中的纵倾状态,计算救助船静水状态下的重心和浮心,分析了重心和浮心对救助船浮态的影响,确定了救助船静水中的艏艉吃水差。(3)根据救助船静水阻力的分类,分析了各种阻力之间的相互关系,借助经验公式对救助船不同航速下所受的阻力进行估算。其次,基于Fluent中VOF多相流模型模拟救助船不同航速下的阻力。两种方法计算的结果比较并分析,根据计算的速度阻力关系求得救助船在不同航速下所对应的功率,最终得到有效马力曲线,依次选择相应马力的船外机。(4)通过两种坐标系下的运动分析,建立救助船运动学模型;分析救助船的受力,针对救助船双推进、双片体的特点,构建其动力学模型,并依次构建了救助船的三自由度操纵性模型。借助MATLAB仿真其在不同航速、不同舵角以及差速运转情况下的操纵性能,根据仿真的旋回轨迹得到在定常回转运动中,救助船旋回操纵主要参数都符合标准规定的操纵性使用要求。

关键词：救助船动力系统阻力操纵性

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波浪适应救助船结构设计与耐波性分析

波浪适应救助船结构设计与耐波性分析

作者：樊方涛大连海事大学

学位级别：硕士

自海洋强国战略实施以来,伴随着中国海上贸易活动不断扩大,船舶在海上的航行环境更加复杂,从而增加了发生海难事故的概率,这就需要对我国海上救援能力进行提升。目前,中国的海上救援力量主要包括三种,分别是大型救助船救援、直升机救援... 详细信息

自海洋强国战略实施以来,伴随着中国海上贸易活动不断扩大,船舶在海上的航行环境更加复杂,从而增加了发生海难事故的概率,这就需要对我国海上救援能力进行提升。目前,中国的海上救援力量主要包括三种,分别是大型救助船救援、直升机救援和快速救助艇救援,但缺少一种能够在恶劣海况下进行高效救援的小型救助船舶,因此研发出一款拥有优良耐波性能的新型救助装备具有十分重要的意义。本文在结合国内外研究的基础上,设计出了一种新型波浪适应救助船,并对设计的新型波浪适应救助船进行了耐波性分析,主要研究内容如下:(1)利用Solidworks对新型波浪适应救助船的结构进行设计,并对救助船浮力进行计算;同时借助CFD软件并结合相应的经验公式对救助船航行所受阻力进行计算。对浮舱、推进舱以及捞网等结构的相关设计过程进行介绍,最后对救助船控制系统进行集成,实现救助船有人及远程遥控两种方式驾驶。(2)为验证STAR-CCM+软件仿真的准确性与可靠性,以Delft-372双体船作为计算模型,基于重叠网格技术,在软件中分别对其进行了静水与波浪数值模拟。并将得到的数值计算结果与试验数值进行对比分析,结果证明STAR-CCM+软件能够比较准确的计算船舶的运动性能,为下文对救助船进行耐波性数值仿真奠定了基础。(3)以新型波浪适应救助船为基础,首先在STAR-CCM+中对不同片体间距救助船在静水中航行时运动响应及阻力随航速的变化规律进行了探究。而后对救助船在不同浪向规则波中的运动性能进行对比分析,得出了救助船运动响应随波长及浪向改变的变化规律;同时,对片体间距给救助船带来的耐波性能影响进行了探究。其次为了更好的贴近实际,采用JONSWAP波能谱对不同片体间距救助船在迎浪不规则波下的耐波性能进行预测,并将片体间距的改变给救助船运动性能带来的影响进行分析。最后从耐波性方面对所设计的救助船片体间距合理性进行了验证,可以按照设计的片体间距进行救助船后续加工。(4)在加工装配结束后,对波浪适应救助船进行了海上实船试验,将数据采集与存储设备安装在主船体内部,用来采集并存储救助船主船体处的运动数据。并将采集而来的运动数据进行处理,得到相关数据的均方根值和有义值等数值。最后,通过与相应的耐波性衡准值进行对比,发现处理后的试验数值均小于衡准值,说明本文设计的波浪适应救助船具有良好的耐波性能。

关键词：海上救援救助船片体间距耐波性实船试验

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波浪适应救助船远程遥控系统设计与研究

波浪适应救助船远程遥控系统设计与研究

作者：李帅贤大连海事大学

学位级别：硕士

我国正在向海洋强国的战略目标迈进,随着海上丝绸之路的发展,海上贸易繁多,航路上的船舶数量随之增加,突发情况致使人员落水的概率也随之加大,因此对海上救助的需求就会更加迫切。为了应对这种情况,从大型船舶下放实验室研制的波浪适应... 详细信息

我国正在向海洋强国的战略目标迈进,随着海上丝绸之路的发展,海上贸易繁多,航路上的船舶数量随之增加,突发情况致使人员落水的概率也随之加大,因此对海上救助的需求就会更加迫切。为了应对这种情况,从大型船舶下放实验室研制的波浪适应救助船可以有效的接近并救助落水人员。本文针对波浪适应救助船的海上航行与救援需求开发了一套远程遥控系统,同时保留手动驾驶模式作为备用,救助人员可以在母船遥控波浪适应救助船执行海上救助任务,旨在保障其人身安全。本文查阅国内外相关文献,对波浪适应救助船远程遥控系统进行总体设计和规划,将系统分为通信控制系统、船载监控系统、实时定位系统、以及航行救助系统四个部分,研究的主要内容如下:(1)针对海上实际环境提出了远程通信系统的应用需求,并根据具体指标进行通信设备的硬件选取和功能测试,测试结果可以实现2km以上的远距离通信。为了保证通信控制的实时性,选用了基于Ether CAT总线的通信控制方式。对Ether CAT主从站控制系统进行选型并对系统参数进行配置,可以实现主从站的控制。(2)提出了船载监控系统的解决方案,根据应用环境进行船载摄像机的选型设计,通过程序开发实现远程监控功能,保证救助船航行时不仅拥有足够的视野,还可以对船体和落水人员进行监视。船载监控系统程序可以实现对云台摄像机的控制和对船外机、驾驶舱和救助捞网等位置的监控。(3)为了实现对救助船位置的实时跟踪和状态监测,选用了GPS定位模块。通过程序开发将采集到的救助船实时位置信息提取并显示在电子地图上,将航速和航向等数据进行分解提取保存到数据库。实时定位系统程序可以在波浪适应救助船从母船下放后在地图上实时追踪其位置,并对其速度和航向进行远程监测。(4)根据波浪适应救助船的海上航行和救助的实际工作需求,提出了有人驾驶时和远程遥控时的控制方案设计,对其运动控制的硬件进行选型。针对控制元器件设计了电气原理图以便于实物的电气安装,并通过程序设计实现波浪适应救助船的远程遥控和海上救助功能。航行救助系统程序可以实现手动驾驶和远程遥控波浪适应救助船救助落水人员。(5)通过对各个子系统的功能性测试以及海上实船试航实验验证了远程遥控系统功能的完整性和可靠性。各个系统相互配合,确保波浪适应救助船可以有效的实现海上救援任务。

关键词：海上救助救助船远程遥控系统实船试验

救助船机电平台设备智能配置与健康管理中间件技术研究

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珠江水运 2022年第17期 43-45页

作者：刘永华交通运输部南海救助局

得益于我国科学技术的创新发展,机电平台的构建为救助船功能与作用的发挥提供技术支撑。本文从救助船机电平台功能需求的分析入手,对中间件层软件结构进行详细阐述,在此基础上阐明机电平台设备智能配置与健康管理中间件技术的应用与实现。

关键词：救助船健康管理机电平台设备智能配置中间件技术

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救助船直升机平台安全网缺陷分析与改造

船舶标准化工程师 2022年第6期55卷 38-41页

作者：蒋辉翔南海救助局广州510300

为降低操作故障率,提高救助安全性,基于“南海救101”轮直升机平台,对安全网的功能结构、工作原理、使用过程中的缺陷和风险进行分析,提出铝合金材料改造方案,并从经济性、可靠性、快速性等方面探讨改造方案的可行性。研究成果可为救助... 详细信息

为降低操作故障率,提高救助安全性,基于“南海救101”轮直升机平台,对安全网的功能结构、工作原理、使用过程中的缺陷和风险进行分析,提出铝合金材料改造方案,并从经济性、可靠性、快速性等方面探讨改造方案的可行性。研究成果可为救助船舶直升机安全网的改造提供一定参考。

关键词：救助船安全网缺陷改造

某新型深远海救助船深水多波束系统基座制作及安装

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广东造船 2023年第2期42卷 71-74页

作者：邹庆国刘鹤余青海马辉招商局重工(深圳)有限公司深圳518054

深海多波束测深系统是海洋工程中的一个重要声学装备,安装在船体底部平滑区域或船底海水相连的密封筒体,用于海底的地形勘查工作。本文结合某新型深远海救助船多波束系统安装工程,从基座高精度安装需求,以及基座制造、加工、现场安装对... 详细信息

深海多波束测深系统是海洋工程中的一个重要声学装备,安装在船体底部平滑区域或船底海水相连的密封筒体,用于海底的地形勘查工作。本文结合某新型深远海救助船多波束系统安装工程,从基座高精度安装需求,以及基座制造、加工、现场安装对多波束系统基座进行设计,保障了该救助船项目的顺利施工安装。本文可为类似设备在海洋船舶及海工平台设计安装提供参考。

关键词：救助船换能器阵列基座精度控制安装定位

某新型深远海救助船的救助设备配置及选型分析

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广东造船 2022年第3期41卷 39-42页

作者：刘鹤邹庆国缪宸袁远招商局重工(深圳)有限公司深圳518054 招商局深海装备研究院(三亚)有限公司三亚572025

针对国内某新型大功率深远海救助船,对其海上专用救助和探测装备进行优化配置分析,包括500t拖缆机、350t海上起重A字架、250tAHC起重机、全海深多波束探测系统等。与目前国内救助船常用的救援装备配置相比较,新型大功率救助船具有强大... 详细信息

针对国内某新型大功率深远海救助船,对其海上专用救助和探测装备进行优化配置分析,包括500t拖缆机、350t海上起重A字架、250tAHC起重机、全海深多波束探测系统等。与目前国内救助船常用的救援装备配置相比较,新型大功率救助船具有强大的远洋和高海况条件下的救助能力,拖力大、起吊能力强、深远海水下精准搜救等特点,能够满足我国在深远海更安全、更及时、更精准的救援要求。

关键词：救助船深远海搜救设备