基于分步调载的滑移装船过程优化技术研究

论文摘要

滑移装船是平台导管架和平台组块等大型结构物施工过程的重要环节,该技术通过线性绞车将大型结构物沿导轨牵引到驳船上,在此过程中监测驳船承受载荷、潮汐的变化,动态的调整驳船水舱的水量以控制驳船的浮态和稳性在作业要求的范围内。由于国外在该项技术一直处于垄断和技术保密状态,而国内的研究还不够深入,如何对结构物滑移装船作业过程进行有效的控制,提高作业的效率和可靠性是急需解决的问题。本文首先对大型结构物滑移装船技术的现状进行了综述,进而分析了论文选题的理论和现实意义。对滑移装船过程中不同阶段的驳船载荷状态、浮态和稳性变化、潮汐等因素的影响进行了分析,重点研究了驳船调载优化的问题。本文的主要研究内容包括:1.对结构物滑移装船作业过程、不同形式结构物滑移装船的作业设计以及相关环境因素对滑移装船作业的影响进行了研究,基于船舶静力学理论,对滑移装船过程中驳船的稳性、浮态的变化规律进行了研究和计算。2.系统分析了滑移装船过程中结构物载荷变化和驳船受力,根据滑移装船作业的实际要求和船舶静力学原理,建立了通用的压载水调节数学模型。3.将驳船调载方案优化问题归结为调节水量优化和调节时间优化两步优化问题,分别提出了有约束问题的优化模型并详细介绍了应用惩罚函数法对优化问题的求解。在MATLAB环境下编写了计算程序,实现了求解过程。4.构建仿真实验系统,开发了基于VB和MATLAB混合编程的优化调载软件,模拟大型结构物滑移装船的实际过程,通过实验对优化模型和优化调载软件进行了验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 大型结构物装船技术概述
• 1.1.1 大型结构物装船运输方法的发展与现状
• 1.1.2 滑移装船技术
• 1.2 驳船调载控制系统的概述
• 1.3 课题的提出
• 1.4 课题的主要研究内容
• 1.5 仿真实验中应用的关键技术研究
• 1.5.1 数据通讯OPC 技术
• 1.5.2 VB 与MATLAB 混合编程技术
• 第二章 滑移装船应用的船舶静力学原理
• 2.1 船舶的浮性
• 2.1.1 浮性的概述
• 2.1.2 船舶的浮态
• 2.1.3 船舶浮性的计算
• 2.2 船舶的稳性
• 2.2.1 小倾角稳性
• 2.2.2 船舶装载情况下的稳性校核
• 2.3 滑移装船过程中船舶的浮性和稳性
• 2.3.1 结构物纵向移动对驳船浮态的影响
• 2.3.2 结构物纵向移动对驳船初稳性的影响
• 第三章 驳船调载系统及原理
• 3.1 驳船调载系统
• 3.1.1 驳船自动调载原理
• 3.1.2 驳船调载控制系统
• 3.1.3 压载水系统
• 3.2 结构物载荷转移模型
• 3.2.1 坐标系的定义及转换
• 3.2.2 结构物载荷转移模型
• 3.3 压载水调节的计算模型
• 第四章 驳船调载优化问题模型设计与算法分析
• 4.1 船舶优化调载的基本要求
• 4.2 调载量优化数学模型
• 4.2.1 设计变量
• 4.2.2 目标函数
• 4.2.3 约束条件
• 4.3 调节时间优化数学模型
• 4.3.1 设计变量
• 4.3.2 目标函数
• 4.3.3 约束条件
• 4.4 惩罚函数及其解法的介绍
• 4.4.1 惩罚函数法的基本原理
• 4.4.2 惩罚函数的求解方法
• 4.4.3 Powell 法的基本原理
• 4.4.4 成功—失败法
• 4.5 优化模型算例及结果分析
• 第五章 仿真实验研究
• 5.1 实验总体方案
• 5.2 仿真实验系统的组成
• 5.2.1 数据采集系统
• 5.2.2 现场调载系统
• 5.2.3 监控系统
• 5.3 优化调载软件的设计
• 5.3.1 编程思路
• 5.3.2 编程的实现
• 5.3.3 软件功能介绍
• 5.4 仿真实验结果及分析
• 5.4.1 间断型集中载荷滑移装船
• 5.4.2 连续型载荷滑移装船
• 5.4.3 实验结论
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢