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時間：2023-06-26 10:18:56
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中圖分類號：F407.474 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）15-0355-02
在船舶設(shè)計領(lǐng)域，針對船舶的穩(wěn)性、快速性、操縱性及耐波性等分別具有一套理論完善、實用有效的設(shè)計方法。因此，隨著航運(yùn)業(yè)的高速發(fā)展，船舶的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保及安全性日益受到重視，對船舶的綜合性能提出了更高的要求。螺旋槳作為主要的船舶推進(jìn)裝置，其綜合性能直接影響著船舶的快速性、安全性與舒適性。同時，隨著船舶向高速化、大型化發(fā)展，螺旋槳負(fù)荷日益加重，而豐滿型船尾容易導(dǎo)致伴流場的不均勻程度增加，使得單純考慮效率的螺旋槳設(shè)計方法無法滿足現(xiàn)代螺旋槳的性能要求，必須發(fā)展新的設(shè)計方法，從推力、效率、空泡及激振等多方面對螺旋槳進(jìn)行綜合優(yōu)化。
1 優(yōu)化設(shè)計方法
1.1 優(yōu)化問題
螺旋槳螺距與拱度的優(yōu)化設(shè)計問題主要是在給定槳葉負(fù)荷的面分布形式時對螺距與拱度的配合進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化過程中，槳葉徑向負(fù)荷的分布形式被指定的歸一化形式限制，葉剖面采用 NACA a=0.8 拱弧線或其他形式，通過調(diào)整螺距與拱度的匹配，使槳葉負(fù)荷的弦向分布形式與給定形式的方差最小。采用升力面理論渦格法程序計算槳葉負(fù)荷及水動力，優(yōu)化問題的提法如下：
其中：Γmn、Γ0mn分別為槳葉附著渦強(qiáng)度的計算值和要求值，依次根據(jù)計算得到的負(fù)荷弦向分布及給定的負(fù)荷弦向分布形式來確定。M、N 分別為槳葉徑向和弦向渦格數(shù)，本文取 M=15，N=10。
限制條件式（2）中，Tσ為推力系數(shù)計算值TK與設(shè)計要求值T0K 之絕對誤差，Tε為誤差限，本文取Tε=0.025%。另外
式（5）中Γ0m為給定的槳葉負(fù)荷徑向分布形式，歸一化方法同Γm。rε為rσ的允許誤差，本文取rε=0.05%。
選擇槳葉各半徑剖面的螺距比PDi和最大拱度與相應(yīng)的弦長的比值0Mif為優(yōu)化變量，為了減少計算量，可根據(jù)設(shè)計條件限定優(yōu)化變量的取值范圍，本文取DLP=0.5、DUP=1.3，0ML
f=0.0、0MUf=0.1。在優(yōu)化過程中，發(fā)現(xiàn)槳葉梢部對徑向載荷的變化特別敏感，而負(fù)荷徑向分布很難在葉梢部完全與指定負(fù)荷分布形式保持一致，所以優(yōu)化得到的螺距比在葉梢部極易出現(xiàn)突變，這在螺旋槳設(shè)計中是不允許的，因此，根據(jù)螺旋槳設(shè)計經(jīng)驗引入式（7）作為限制條件，以控制葉梢附近螺距沿徑向的變化趨勢：
其中：LPD=-0.05，UPD=0.0，該限制條件用來使葉梢部的螺距比沿徑向遞減。
螺旋槳設(shè)計中，首先必須滿足推力要求，限制條件（2）的第1式即為此而設(shè)；第2式用于限制負(fù)荷的徑向分布形式，這是影響效率的一個主要因素，本文僅考慮負(fù)荷的徑向分布形式給定的情況，并不進(jìn)行效率優(yōu)化，也就是說，保持原槳負(fù)荷徑向分布不變，改變其弦向分布，通過優(yōu)化槳葉螺距比與拱度的配合，使槳葉表面壓力分布趨于均勻，從而改善槳葉的空泡性能。需要說明的是，上述誤差限的取值是為了使相應(yīng)誤差盡可能小，在優(yōu)化過程中實際的誤差常常大于誤差限，如限制條件中要求σr≤εr=0.0005，在實際優(yōu)化計算中常常不能嚴(yán)格滿足這一限制要求，而相應(yīng)的最終優(yōu)化結(jié)果卻達(dá)到了設(shè)計要求，因此這種情況下可認(rèn)為此限制條件是滿足的。同樣，σT≤εT的限制出現(xiàn)類似情況時，也不做嚴(yán)格要求。
2 優(yōu)化案例
2.1 優(yōu)化對象及其性能分析
本章以某集裝箱船五葉螺旋槳為原型，在保持或提高原槳的敞水效率的前提下，以改善槳葉負(fù)荷分布為目標(biāo)，對槳葉螺距與剖面最大拱度的徑向分布進(jìn)行優(yōu)化。五葉槳的主要參數(shù)見表1。
按照上述螺旋槳優(yōu)化設(shè)計流程，得到的優(yōu)化結(jié)果需要通過SPROP（VLM方法）及FLUENT（
CFD 方法）軟件從數(shù)值計算的角度進(jìn)行驗證，以確定優(yōu)化目標(biāo)是否實現(xiàn)。表2比較了原槳在設(shè)計工況下的敞水性能的試驗結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果。
從表2可知：SPROP 軟件預(yù)報值的相對誤差為：推力-1.5%、扭矩-5.0%、效率+3.7%；FLUENT
預(yù)報值的相對誤差為：推力+1.0%、扭矩+0.4%、+0.6%。SPROP 軟件預(yù)報的扭矩與試驗差別較大，可能是由其尾渦模型對葉梢卸載槳的適用性差以及粘性阻力估算誤差較大引起；而 FLUENT 軟件預(yù)報值與試驗值非常吻合。假定SPROP 軟件的計算誤差在優(yōu)化過程中不S設(shè)計方案的改變而改變，在優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)定推力目標(biāo)值時需按原型槳的預(yù)報誤差預(yù)先給與補(bǔ)償。
3 優(yōu)化結(jié)果
表3為A槳與B槳的目標(biāo)函數(shù)及限制條件的滿足情況。可以看出：與負(fù)荷徑向分布相比，在整個拱弧面上滿足給定的負(fù)荷弦向分布相對比較困難；因為B槳負(fù)荷的弦向分布形式不同于A槳，而拱弧線形式與A槳相同，所以σs、σr的誤差均比A槳大；控制葉梢螺距變化的限制條件則有效地使葉梢的螺距沿徑向呈遞減趨勢，限制了葉梢部螺距的數(shù)值波動，使之具有工程實用性。
螺距與拱度的優(yōu)化結(jié)果與原槳之比較分別如圖3.1、3.2所示。螺距與拱度的分布趨勢表明：當(dāng)螺距與拱度作為離散變量各自獨(dú)立變化時，最終得到的螺距與拱度分布難以保持光順。其原因可能是：負(fù)荷徑向分布無法精確滿足給定值，負(fù)荷弦向分布形式與給定的形式也存在一定的誤差，以及數(shù)值計算的隨機(jī)誤差。因此本章從工程的實用性要求出發(fā)，在保持優(yōu)化結(jié)果的分布趨勢及滿足推力要求的前提下，對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行光順處理，并以光順后的結(jié)果為最終優(yōu)化設(shè)計方案，利用FLUENT 對其進(jìn)行CFD計算分析。
優(yōu)化設(shè)計中，A、B 槳及原槳負(fù)荷的徑向分布形式保持不變，原槳通過增加葉梢拱度，以彌補(bǔ)葉梢螺距卸載（指葉梢螺距相對于0.7R處螺距的減小量）所損失的負(fù)荷。根據(jù)圖3.1、
3.2中對螺距與拱度分布的定性分析可知A、B槳的螺距與拱度配合能夠產(chǎn)生與原槳相同的負(fù)荷徑向分布形式。
圖3.3、3.4分別為SPROP軟件計算的A、B槳的負(fù)荷弦向分布與A槳相比，B槳負(fù)荷的弦向分布在導(dǎo)邊附近有所卸載，但卸載程度遠(yuǎn)小于原槳。與三種負(fù)荷弦向分布對應(yīng)的螺距與拱度配合如圖 3.1、3.2所示，其中A槳螺距最大、拱度最小，原槳的螺距最小、拱度最大，
B 槳螺距與拱度均居于A槳與原槳之間。這一結(jié)果充分說明負(fù)荷的弦向分布形式對螺距與拱度配合的影響。在設(shè)計工況下，從三種螺距與拱度配合下的槳葉性能進(jìn)行分析，A、B 槳各半徑處的剖面比原槳剖面更接近翼型的設(shè)計狀態(tài)，可能對槳葉效率有利；但原槳剖面的工作狀態(tài)更接近于面空泡界限，而A、B 槳偏向背空泡界限，因此原槳在輕載工況下應(yīng)該容易發(fā)生面空泡。
4 結(jié)語
通過對弦向負(fù)荷分布形式的比較，認(rèn)為常用的a=0.8的負(fù)荷分布形式不太適合于高速、重載的現(xiàn)代船舶螺旋槳設(shè)計，該形式使槳葉導(dǎo)邊附近的負(fù)荷過重，容易在葉背側(cè)的導(dǎo)邊附近形成負(fù)壓峰，進(jìn)而誘發(fā)槳葉背空泡。導(dǎo)邊卸載的負(fù)荷分布形式（如 a=0.8 & b=0.1）可能是一種更好的選擇。
參考文獻(xiàn)：
[1] 干洪： 計算結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2004.
一、引言
在船舶結(jié)構(gòu)直接計算中，外載荷(包括波浪壓力、砰擊載荷、貨物壓力、晃蕩載荷、波浪彎矩、剪力和扭矩等)[1]的計算都依賴于經(jīng)驗公式，不管是采用全船的計算模型還是采用艙段的計算模型，目前情況下很難得到一個完全平衡的外載荷力系。由于船舶結(jié)構(gòu)是一個復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，直接計算時，有限元模型中節(jié)點(diǎn)數(shù)、單元數(shù)十分龐大，載荷計算的累計誤差使得尋求一個完全平衡的外載荷力系的工作更加困難。在這種情況下，施加合理、合適的邊界條件變得十分重要，因為約束點(diǎn)產(chǎn)生的很大的反力嚴(yán)重地影響(改變)了結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)。邊界條件對于計算的結(jié)果有重大的影響，而邊界條件的確定取決于對結(jié)構(gòu)受力和變形狀態(tài)的判斷以及分析者的經(jīng)驗，其中人為的因素較多。也許可以認(rèn)為根據(jù)StVenant原理，由于約束點(diǎn)距離我們最關(guān)心的部位較遠(yuǎn)，對應(yīng)力分布的計算結(jié)果的影響有限，但是這樣得到的結(jié)果畢竟是不甚合理的。因此用有限元方法計算船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，為了得到比較準(zhǔn)確的變形和應(yīng)力結(jié)果，可能需要特殊的處理方法。目前的研究中有采用慣性釋放的方法[2]，此方法用結(jié)構(gòu)的慣性力來平衡外力，由于人為的施加外載荷，雖然在大多數(shù)情況下，都經(jīng)過了節(jié)點(diǎn)力的調(diào)整，但作用在船體的力系仍然不是平衡力系，根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，利用慣性力使整個力系達(dá)到平衡。也有研究整船有限元模型自動加載技術(shù)的[3]，這些研究都需要經(jīng)過節(jié)點(diǎn)力的調(diào)整和慣性平衡力計算的多次疊代，對船舶要進(jìn)行浮態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)起來，比較繁瑣。
本文基于優(yōu)化設(shè)計的思想，提出了一種應(yīng)用ANSYS優(yōu)化設(shè)計分析功能進(jìn)行船舶浮態(tài)的自動調(diào)整及加載的方法，使得施加在有限元模型的整個外載荷幾近于平衡力系，約束點(diǎn)的支反力接近于零，通過算例證明了該方法的可行性。
二、ANSYS優(yōu)化設(shè)計理論及其應(yīng)用于船舶浮態(tài)自動調(diào)整及加載
ANSYS優(yōu)化設(shè)計分為目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計和拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計兩種。目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計是一種通過迭代試算以確定最優(yōu)化設(shè)計方案的技術(shù)[4]。所謂“最優(yōu)設(shè)計”，指的是該種方案可以滿足所有的設(shè)計要求（如應(yīng)力低于許用應(yīng)力，長度小于臨界長度），而且目標(biāo)量的支出（如重量、面積和費(fèi)用等）最小。一般來說，設(shè)計方案的許多方面都可以優(yōu)化，如尺寸、形狀、制造費(fèi)用、自然頻率等。所有可以參數(shù)化的ANSYS選項幾乎都可以做優(yōu)化設(shè)計。ANSYS優(yōu)化設(shè)計實際就是程序提供了一系列的分析―評估―修正的循環(huán)過程，這一循環(huán)過程重復(fù)進(jìn)行直到所有的設(shè)計要求都滿足為止。ANSYS優(yōu)化模塊中的三大變量是設(shè)計變量、狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計變量為自變量，優(yōu)化結(jié)果的取得就是通過改變設(shè)計變量的數(shù)值來實現(xiàn)的，而實際上設(shè)計變量就是需要真正的進(jìn)行設(shè)計的變量。狀態(tài)變量是約束設(shè)計的數(shù)值，為因變量，是設(shè)計變量的函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)即為最后用以評估設(shè)計是否最優(yōu)設(shè)計的量，一般來說是要盡量減小的量，它必須是設(shè)計變量的函數(shù)，也就是說目標(biāo)函數(shù)的數(shù)值也必須隨著設(shè)計變量的改變而改變。
本文的思路是基于ANSYS優(yōu)化設(shè)計理論，我們將船舶首尾吃水定義為設(shè)計變量，也就是說將船舶模型的舷外水壓力載荷作為我們設(shè)計的變量，再將單元的應(yīng)力定義為狀態(tài)變量，約束點(diǎn)處的支反力定義為目標(biāo)函數(shù)，通過優(yōu)化迭代設(shè)計，ANSYS優(yōu)化設(shè)計程序?qū)⑼ㄟ^迭代試算自動尋找到船舶合理的也就是實際的吃水狀態(tài)，使得目標(biāo)函數(shù)值即約束支反力的大小接近于零，此時整個外載荷幾近于平衡力系，得到的設(shè)計變量的解最接近船舶實際的吃水及浮態(tài)，這個解也就是我們所要尋找的最優(yōu)解，尋找到最優(yōu)解的這次迭代實際上也完成了船舶有限元模型合理的加載與計算。
整個優(yōu)化程序設(shè)計的主要步驟為（1）用命令流參數(shù)化建立船舶有限元模型，船舶的吃水等設(shè)計變量用參數(shù)化的形式輸入，并指定初始值，為了提取必要的狀態(tài)變量以及目標(biāo)函數(shù)，需要進(jìn)行一次求解且用命令流提取并指定狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)，將船舶的吃水指定為設(shè)計變量，單元的應(yīng)力指定為狀態(tài)變量，約束處的支反力定義為目標(biāo)函數(shù)，然后生成循環(huán)所用的分析文件，該文件包括整個分析的過程；（2）進(jìn)行優(yōu)化分析的設(shè)置，進(jìn)入OPT，指定分析文件，聲明優(yōu)化變量，選擇優(yōu)化工具和優(yōu)化方法，指定優(yōu)化循環(huán)控制方式等。（3）運(yùn)行優(yōu)化程序，進(jìn)行優(yōu)化分析并查看設(shè)計序列結(jié)果和后處理。
三、算例
為了說明該方法的的可行性，本文對一柱體進(jìn)行了基于優(yōu)化設(shè)計的浮態(tài)調(diào)整。如圖1所示，柱體的橫截面為正方形，柱體上表面0-3000mm范圍內(nèi)的均布載荷為1/375 N/mm2，3000-7000mm范圍內(nèi)的均布載荷為3/800 N/mm2，7000-10000mm范圍內(nèi)的均布載荷為7/3000 N/mm2，首吃水的初始值B=300mm，尾吃水的初始值A(chǔ)=500mm，整個分析計算過程的APDL程序如下：
圖1 柱體模型尺寸及載荷示意圖（尺寸單位：mm）
/BATCH ASEL,A,LOC,X,10000
*SET,A,500! 定義設(shè)計變量初始值 ADELE,ALL,1
*SET,B,300 ASEL,S,LOC,Y,0
/PREP7！進(jìn)入前處理建立有限元模型 ASEL,A,LOC,Y,1000
ET,1,SHELL63 ASEL,A,LOC,Z,1000
R,1,10, , , , , , AREVERSE,ALL
ET,2,LINK8 ESIZE,50,0
R,2,500, , MSHAPE,0,2D
MPTEMP,,,,,,,, MSHKEY,1
MPTEMP,1,0 ASEL,ALL
MPDATA,EX,1,,2.1E5 AMESH,ALL
MPDATA,PRXY,1,,0.3 N,0,-500,500
BLC4, , ,10000,1000 N,10000,-500,500
VEXT,all, , ,0,0,1000,,,, TYPE,2
VDELE, 1 MAT, 1
ASEL,S,LOC,X,0 REAL,2
ESYS, 0 D,NODE(0,0,500),,,,,,UX,,UZ,！施加約束
SECNUM, D,NODE(10000,0,500),,,,,,,,UZ,
TSHAP,LINE D,NODE(0,-500,500),,,,,,,UY,,
E,NODE(0,0,500),NODE(0,-500,500) D,NODE(10000,-500,500),,,,,,,UY,,
E,NODE(10000,0,500),NODE(10000,-500,500) ALLSEL,ALL
NSEL,S,LOC,X,0,3000 SOLVE ！第一次求解
NSEL,R,LOC,Y,1000 FINISH
FINISH /POST1！進(jìn)入后處理
/SOL！進(jìn)入求解器 SET,LAST
ANTYPE,STATIC ETABLE,STR,LS,1！提取狀態(tài)變量值
SF,ALL,PRES,8000/(1000*3000) ！定義載荷 *GET,STR1,ELEM,ENEARN(NODE(0,-500,500)),E
TAB,STR
NSEL,S,LOC,X,3000,7000
NSEL,R,LOC,Y,1000 *GET,STR2,ELEM,ENEARN(NODE(10000,-500,50
0)),ETAB,STR
SF,ALL,PRES,15000/(1000*4000)
NSEL,S,LOC,X,7000,10000 *SET,C,ABS(STR1)
NSEL,R,LOC,Y,1000 *SET,D,ABS(STR2)
SF,ALL,PRES,7000/(1000*3000) *SET,W,500*（C+D） ！提取目標(biāo)函數(shù)值
ALLSEL,ALL FINISH
*DIM,P1,TABLE,2,3,1,X,Y, LGWRITE,'OPT','lgw', ！生成優(yōu)化分析文件
*SET,P1(0,1,1) , 0 /OPT ！進(jìn)入優(yōu)化處理器
*SET,P1(0,2,1) , B OPANL,'OPT','lgw',' '！指定分析文件
*SET,P1(0,3,1) , A OPVAR,A,DV,300,700, , ! 定義設(shè)計變量
*SET,P1(1,0,1) , 0 OPVAR,B,DV,200,600, ,
*SET,P1(1,1,1) , A/100000 OPVAR,C,SV,0,100, , ！定義狀態(tài)變量
*SET,P1(1,2,1) , (A-B)/100000 OPVAR,D,SV,0,100, ,
*SET,P1(2,0,1) , 10000 OPVAR,W,OBJ, , ,10, ！定義目標(biāo)函數(shù)
*SET,P1(2,1,1) , B/100000 OPSAVE,'OPT',' ',' '
NSEL,S,LOC,Y,0,1000 OPTYPE,FIRS！定義一階方法
NSEL,U,LOC,Y,1000 OPFRST,8, , , ！最大8次迭代
SF,ALL,PRES,%P1% ！定義水壓力載荷 OPEXE！開始優(yōu)化分析
ALLSEL,ALL
程序在第3次迭代計算的時候，找到了最優(yōu)解，此時設(shè)計變量A=320.84mm，B=279.07mm，目標(biāo)函數(shù)W=4.2832 N，本次迭代同時也完成了模型合理的加載與計算。設(shè)計變量A、B對迭代次數(shù)的函數(shù)曲線見圖2所示，目標(biāo)函數(shù)W對迭代次數(shù)的函數(shù)曲線見圖3所示。
理論計算結(jié)果為A=321.001mm，B=278.999mm，優(yōu)化程序計算表得到的A值的相對誤差為0.519%，B值的相對誤差為0.025%，誤差非常小，可見程序的計算是有效的。
圖2A、B對迭代次數(shù)的函數(shù)曲線 圖3W對迭代次數(shù)的函數(shù)曲線四、結(jié)論
有限元方法在船舶結(jié)構(gòu)分析中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，由于船舶結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，浮態(tài)的調(diào)整和舷外水壓力的計算及加載要花費(fèi)大量的精力，從算例可見，基于ANSYS優(yōu)化設(shè)計分析可以用來自動處理這些工作，并能較好地接近理論計算的結(jié)果，因此該方法在船舶結(jié)構(gòu)的直接計算中，具有一定的實用性。
參考文獻(xiàn)
[1]王杰德，楊永謙. 船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京：國防工業(yè)出版社，1995.
[2]張少雄，楊永謙. 船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接計算中慣性釋放的應(yīng)用.中國艦船研究，2006，1（1）：58~61.
中圖分類號：U664 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）5-0079-01
船舶滑油系統(tǒng)一般包括：滑油輸送系統(tǒng)，滑油凈化系統(tǒng)，滑油日用系統(tǒng)、滑油泄放系統(tǒng)等。滑油的作用主要包括以下幾個方面：
①減磨作用――在相互運(yùn)動的表面形成油膜，減小摩擦；
②冷卻作用――帶走因摩擦而產(chǎn)生的熱量；
③清潔作用――沖洗運(yùn)動表面的金屬磨粒；
④密封作用――產(chǎn)生的油膜有密封作用，如活塞與缸套間的油膜起密封燃燒室作用；
⑤防腐作用――油膜阻止空氣與金屬表面的接觸，防止金屬銹蝕；
⑥減噪作用――油膜起緩沖作用，避免運(yùn)動面直接接觸，減輕振動和噪音；
⑦傳力作用――提供動力油壓。
任何一個相關(guān)滑油系統(tǒng)的設(shè)計都需要預(yù)先考慮全船的所有設(shè)備狀態(tài)、船舶狀態(tài)等因素，因為每一個系統(tǒng)均不是單獨(dú)存在的，全船的所有系統(tǒng)包括其它設(shè)施均是一個整體，缺一不可，每一個系統(tǒng)的故障都有可能導(dǎo)致整個船舶的災(zāi)難。
1 概述
船舶柴油機(jī)作為船舶動力和發(fā)電機(jī)的原動力是船舶的核心裝置。為了保證主機(jī)、輔機(jī)及其它機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行，滑油系統(tǒng)的設(shè)計必須嚴(yán)格按照柴油機(jī)廠家提供的系統(tǒng)圖作為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，而且各種設(shè)備的配置也應(yīng)按照柴油機(jī)廠家提供的參數(shù)進(jìn)行配套。由于柴油機(jī)廠家以及運(yùn)行速度和往復(fù)運(yùn)動的不同，因而需配不同的滑油系統(tǒng)。各柴油機(jī)廠均有自己獨(dú)立的系統(tǒng)原理圖供設(shè)計參考。
2 設(shè)計布置原則要求
①滑油艙與下列艙柜相鄰布置時，一般應(yīng)設(shè)隔離空艙：與滑油艙/淡水艙/鍋爐水艙。
②滑油循環(huán)艙：在雙層底船殼上，如若滑油循環(huán)艙延伸至外板時，需要在柴油機(jī)泄放至循環(huán)艙的泄放管路上設(shè)置截止閥，并且該閥的操作要延伸至花鋼板上易于操作的地方；若循環(huán)艙用隔離空艙與外板隔開，則可不設(shè)置該閥?；脱h(huán)艙的進(jìn)油管應(yīng)布置在最低液位以下，并遠(yuǎn)離出油口。而且應(yīng)保證船舶在橫傾15 ?和縱傾5 ?的時候不影響柴油機(jī)的運(yùn)行。對于主機(jī)滑油循環(huán)艙容量柴油機(jī)廠家都有推薦，最終選配的容量務(wù)必滿足此要求。
③滑油的儲藏、輸送和使用的布置，應(yīng)保證船舶和船上人員的安全。在A類機(jī)器處所以及（在可行情況下）在其他機(jī)器處所內(nèi)所作的布置，應(yīng)至少符合4個條件：其一，滑油艙柜不得設(shè)在從滑油艙柜溢出或滲漏的滑油可能落于熱表面而構(gòu)成火災(zāi)或爆炸危險的地方。其二，對于如有損壞會使滑油從設(shè)在雙層底以上的及容積500 L以上的儲存柜、沉淀柜和日用柜溢出的滑油管，應(yīng)為其在油柜上直接裝設(shè)一個旋塞或閥門，且一旦此種油柜所在處所失火，應(yīng)能在有關(guān)處所之外的安全位置加以關(guān)閉。其三，應(yīng)設(shè)有確定任何滑油艙柜內(nèi)存油量的安全有效裝置，如測深管和液位計，液位計為平板玻璃帶自閉閥式，不可為玻璃圓管液位計。其四，滑油儲存/沉淀/日用艙柜應(yīng)設(shè)置能從柜底泄水的自閉式閥或旋塞，并應(yīng)采用適當(dāng)措施收集泄放出來的油污水。
④油柜、泵、濾器下面設(shè)置集油盤，并將污油泄放至泄放柜（一般為滑油泄放柜），如若滑油泄放柜布置在雙層底，應(yīng)在泄放總管上設(shè)置相應(yīng)閥件，一般設(shè)有止回閥，一方面防止底層破損后海上倒灌，另一方面還阻止油氣上溢。 同時帶壓力泄放和重力泄放應(yīng)單獨(dú)分開布置，以防壓力泄放倒灌至其它泄放口。
⑤任一油艙柜或滑油系統(tǒng)的任何部分，包括由船上油泵供油的注入管在內(nèi)，應(yīng)設(shè)有防止超壓的裝置。空氣管和溢流管以及安全閥應(yīng)排向不會由于油和蒸氣的存在而導(dǎo)致失火或爆炸危險的位置，且不得排向船員處所和乘客處所，也不得排向特種處所、閉式滾裝處所、機(jī)器處所或類似處所。
⑥對滑油艙柜（一般指澄清艙）、分油機(jī)加熱器進(jìn)行加熱的介質(zhì)溫度不超過220 ?，加熱的最高溫度小于其閃點(diǎn)10 ?，需要設(shè)置顯示溫度指示的裝置，盡可能避免使用電加熱。
3 設(shè)計系統(tǒng)原則要求
3.1 管系設(shè)計布置符合
①遠(yuǎn)離熱源，盡可能直管布置，減少接頭數(shù)量。②鑄鐵閥件可應(yīng)用于壓力小于7 bar，溫度小于60 ?的管路上，安裝在油柜上的承受靜壓力的閥可使用球墨鑄鐵。③滑油儲存/澄清/日用艙柜上直接布置出口閥件，或CCS規(guī)定在長度為L=0.8 D+80撓性短管上布置閥件（D為管子外徑），而且該閥件能就地操作和艙柜處所之外進(jìn)行遙控，艙柜容量≤0.5 m3的可以不遙控，但日用艙除外。④注入管路上應(yīng)設(shè)有防止超壓裝置，例如安全閥，該閥的溢流要到專用溢流柜或其他安全處所?；凸芟氮?dú)立于其它管系，滑油管系需設(shè)置濾器，并保證在設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行時能對濾器進(jìn)行清洗，低速機(jī)滑油系統(tǒng)一般設(shè)自清濾器，中速機(jī)一般為機(jī)帶濾器。一般滑油輸送泵排出端應(yīng)設(shè)有安全閥，安全閥排出油液回至泵的進(jìn)口端，以便有效地將泵的排出壓力控制在管系設(shè)計壓力之內(nèi)。
3.2 管材的選擇
滑油管路的流速吸入管一般為0.4～1.2 m/s，排出管路一般為0.8～2.0 m/s，管材的選用時要考慮流速的影響，流速高，管徑小，管材省，成本低，但流阻增大，腐蝕加快；流速低，管徑大，管材費(fèi)，成本高，但流阻減少，同樣也能造成腐蝕加快。所以要根據(jù)規(guī)范規(guī)格書的要求并結(jié)合通用慣例合理選用管材。
3.3 閥及附件的選擇
一般情況下所有的管路（通常情況下，透氣管和溢流管除外）都必須有閥以便于檢修。如果管路交叉，則所有的支路上也必須有閥件。但是主機(jī)滑油循環(huán)艙如果位于雙層底，且下面沒有隔離空艙與船體外板隔離的話，則這個主機(jī)滑油循環(huán)艙的透氣管就要加閥。閥件的型式同樣根據(jù)規(guī)范和規(guī)格書選取，如果規(guī)范和規(guī)格書無特殊說明，一般我們可以根據(jù)通用慣例來進(jìn)行選擇，但對于通徑較大的閥（一般為大于DN80），則盡量選用外形較小的蝶閥代替截止閥，對于其它特殊閥件等都要根據(jù)廠家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用。管路附件如儀表、傳感器等可按通用慣例進(jìn)行選用，對規(guī)范及規(guī)格書特別的要求的要特殊對待。
4 結(jié) 語
系統(tǒng)設(shè)計是一個復(fù)雜的工程，牽一發(fā)而動全身。任何船舶系統(tǒng)原理圖的設(shè)計均要綜合考慮，對于設(shè)計員來說，做系統(tǒng)設(shè)計時不僅要滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)則要求，還要考慮系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、施工的難易程度、設(shè)備的布置和維修方便等因素，只有這樣才能準(zhǔn)確有效的設(shè)計出一個合格、合理的系統(tǒng)圖，合理的設(shè)計能有效地促進(jìn)船廠的造船精度和進(jìn)度的提高乃至成本的減少。
煙草是什么時候傳入中國的呢?據(jù)史料記載,中國真正開始風(fēng)行煙草及吸煙習(xí)慣,還是在明朝萬歷年間,煙草從海外傳入以后,才為世人共知.(摘自《吸煙的歷史》52頁)由此可知中國人吸煙的歷史已經(jīng)五百年了。悠長的歷史使廣大吸煙者對煙具的喜好也是多種多樣。其中有“煙嘴”、“煙斗”、“旱煙桿”、“鼻煙壺”、“水桶煙”、“煙袋”等等。這些都是輔助吸食煙草的工具。那么包裝貯存煙草的煙具又有那些呢？天津中和煙鋪(又稱五甲子老煙鋪)，是一家歷經(jīng)明、清、民國三朝的老字號。那么最初的煙草包裝主要是白紙包包即可。到了近代隨著煙制品的種類并沒有增加多少，只是吸煙的方式發(fā)生了一些變化。煙具出現(xiàn)了一個明顯的特點(diǎn)：注重實用性的同時，更注意其裝飾性和藝術(shù)性。出現(xiàn)了角質(zhì)、骨質(zhì)、玉石、金屬、塑料、陶瓷等煙盒制品。
任何一種文化現(xiàn)象的產(chǎn)生和發(fā)展，都與一定社會的歷史條件緊密相關(guān)，清代東北滿族煙俗的形成與發(fā)展亦然，它與當(dāng)時滿族身處的自然環(huán)境與生活方式有著密切關(guān)系。東北地處寒溫帶，煙草自身的生物特性，為人們抵御風(fēng)寒提供了一種較為理想的選擇。煙草因其所具有的藥物屬性，在滿族生產(chǎn)生活中也扮演著重要角色。滿族人喜吸煙草，在長期吸煙的基礎(chǔ)上，形成了許多與煙緊密相關(guān)的生活禮俗。在日常交往之中，敬煙是滿族人迎賓待客的主要方式之一。敬煙也是滿族人尊長敬老的一種表現(xiàn)形式。滿族是有著敬老傳統(tǒng)的民族，在日常生活中，處處體現(xiàn)著對老人的尊重和愛戴。煙在東北滿族的婚姻禮俗中也扮演著重要角色。在滿族婚姻禮儀中，有一項重要的儀式——“裝煙禮”，一般是由女子向男方的長者敬煙，禮畢后，尊長要將事先準(zhǔn)備好的錢送給女方作為酬禮，謂“裝煙錢”。由此可見明清時候煙草剛剛傳入中國在遼寧吸煙的風(fēng)俗已經(jīng)形成,并且成為遼寧地區(qū)百姓生活中不可或缺的習(xí)俗。
本文介紹的這款“煙跳”是一款比較新穎的煙盒設(shè)計。在保持原有貯存香煙功能的基礎(chǔ)上增加了自動取出香煙的功能。在注重增加新功能吸引消費(fèi)者的同時不斷加強(qiáng)了對煙盒本身設(shè)計的裝飾性和藝術(shù)性以及地域的文化性。以提高設(shè)計中的情感因素。那么設(shè)計中情感因素往往會成消費(fèi)者購買的重要因素。那么我們來分析一下煙跳設(shè)計中的情感因素都有哪些。
二、煙盒設(shè)計中情感因素對設(shè)計的影響
消費(fèi)者的情感具有復(fù)合性，對于一個產(chǎn)品可能會有幾種不同的感覺。正是因為對于產(chǎn)品的評估我們有著多元的影響因素，產(chǎn)生的情感通常不會是單一的一種。光是在功能的設(shè)計中的創(chuàng)新往往是不夠的。在材料的選擇上采用了目前比較昂貴的紅木材料，如：花梨木、紫檀木、紅酸枝木，楠木等珍貴木材。中國是一個木材木使用比較多的國家，對于木器的加工工藝也是歷史悠久?；始业弁鯇Ω邫n的木材的使用選擇也是相當(dāng)考究。民間對于木料的種類、品種、價值的認(rèn)知度也是比較高的。那么在煙跳設(shè)計材料的選擇大大提高了產(chǎn)品本身的價值，再經(jīng)過中國傳統(tǒng)的木器加工工藝如榫卯工藝、雕花等工藝的使用以及傳統(tǒng)圖案的運(yùn)用，在提高產(chǎn)品本身的使用價值的同時也提高了產(chǎn)品的藝術(shù)價值以及產(chǎn)品的的收藏價值。
二、旅游紀(jì)念品設(shè)計在文化傳播中的意義
促使人文精神內(nèi)涵滲透人文精神體現(xiàn)的是對人的尊重，關(guān)心人需要什么，追求什么?！艾F(xiàn)代設(shè)計的核心思想就是確立了以‘人’為本的設(shè)計理念，強(qiáng)調(diào)設(shè)計的目的是人而非產(chǎn)品。因為設(shè)計的受益者是人，如果忽略了人在商品社會中對設(shè)計的影響力的話，現(xiàn)代設(shè)計作品會成為無根之木?！甭糜渭o(jì)念品蘊(yùn)藏著一定的文化觀念和文化價值，包含著當(dāng)?shù)氐牡赜蛭幕?、生態(tài)文化、歷史文化，這些文化價值和文化觀念對人起著潛移默化的教化功能。因此，旅游紀(jì)念品的設(shè)計要來源于生活，立足于文化，而不能盲目追求“高大上”，失掉了設(shè)計的本質(zhì)，也不能刻意迎合某一市場需求對瀘州旅游紀(jì)念品進(jìn)行設(shè)計，必須了解瀘州人的生活狀態(tài)和城市特點(diǎn)。以人文歷史為切入點(diǎn)，尋找瀘州的特色街或城市景點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計。比如商業(yè)的代表“白塔商業(yè)圈”、夜市文化的代表“大北街”、休閑文化的代表“百子圖廣場”等。也可以把瀘州的土地產(chǎn)、特色小吃進(jìn)行梳理，提煉視覺形象，做成一套名為“印象瀘州”的掛歷，這也是對城市旅游推廣的好方法。上述旅游紀(jì)念品設(shè)計形象鮮明突出、地域性明顯、同時又包含了人文因素和歷史情結(jié)。促使歷史文化內(nèi)涵交融旅游紀(jì)念品作為旅游文化傳播的載體，里面必然蘊(yùn)含著旅游地的歷史，這樣的旅游紀(jì)念品才會讓人愛不釋手，在把玩中加深對旅游地的印象，同時旅游者會互相贈送紀(jì)念品，在這種情感傳播中各地的歷史文化潛移默化地得到了滲透，不同地方歷史文化的交融有利于社會的良性發(fā)展。在瀘州名酒文化旅游紀(jì)念品設(shè)計中可以把瀘州老窖國寶窖池的釀酒流程設(shè)計成精美的圖文并茂的紀(jì)念冊或明信片，因為享譽(yù)全球的瀘州老窖“1573”便是從國寶窖池中釀出來的，只聞其香，不解其史，難免美中不足。如果讓游客在品嘗美酒的同時了解佳釀的歷史，更有利于美名遠(yuǎn)揚(yáng)，也能與周邊城市的同類型旅游產(chǎn)品中凸顯自己的特色。促使旅游者人文素質(zhì)的提高旅游者是整個旅游市場的核心，設(shè)計師要根據(jù)景區(qū)的文化特色和游客的特點(diǎn)有針對性地開發(fā)游客喜歡的紀(jì)念品同時優(yōu)秀的旅游紀(jì)念品設(shè)計會喚起游客的情感，引起游客的興趣，最終影響游客的選擇。當(dāng)前各地的旅游紀(jì)念品市場紀(jì)念品質(zhì)量參差不齊，很多游客在選擇中會更多地考慮價格等問題，而忽略了紀(jì)念品本身潛在的價值。這種現(xiàn)象對設(shè)計師提出了較高的要求，如何設(shè)計出能打動游客的作品讓他們把更多的目光放在紀(jì)念品獨(dú)特的價值上，這就要求設(shè)計師必須從生活中取素材，從社會、自然中獲得設(shè)計靈感紀(jì)念品市場的繁榮會帶給旅游者更多的選擇，正是這種選擇行為指導(dǎo)旅游者重新閱讀和認(rèn)識旅游紀(jì)念品，從而了解旅游地的各種文化，豐富自己的視野，提升自己的人文素質(zhì)增加與之相關(guān)的知識。讓人在愉悅地欣賞大自然美好風(fēng)光的同時，也促使自己得到了進(jìn)步和發(fā)展。促進(jìn)民族文化的發(fā)展有人說“藝術(shù)無國界”，也有人說“越是民族的就越是世界的”，民族語言是設(shè)計中重要的組成部分，也是形成設(shè)計特色的關(guān)鍵。合理運(yùn)用民族語言會產(chǎn)生獨(dú)特的文化魅力。今天的中國日新月異，悠久的歷史、古老的建筑、優(yōu)美的自然風(fēng)光、純樸的人文風(fēng)情以及多種民族文化交融的社會面貌讓世界游客為之傾倒。每年到中國的游客絡(luò)繹不絕，他們在欣賞美景留下足跡的同時也帶走了各種旅游紀(jì)念品以作紀(jì)念。外國在紀(jì)念品的選擇上他們特別注重紀(jì)念品民族性和文化特色，我們認(rèn)為一些極其普通的東西在他們眼中往往被視為珍寶。因此設(shè)計師們思考的最佳設(shè)計應(yīng)該是把民族特色和世界元素有效融合，這里的融合一是指對古老的中國元素的傳承與創(chuàng)新，另外也是指對西方設(shè)計精髓合理的“拿來”而非機(jī)械模仿。通過精心設(shè)計的旅游紀(jì)念品可以讓中國民族文化走向世界，讓世界認(rèn)識中國。這就是傳播的力量。瀘州油紙傘旅游紀(jì)念品的設(shè)計就有著濃厚的民族文化和地方特色，其被譽(yù)為“中國民間傘藝的活化石”，中央電視臺曾專題采訪報道，具有較高的收藏價值和傳承性。瀘州油紙傘具有400多年的油紙傘生產(chǎn)制作歷史，制作工藝特殊，傘骨選用蜀南竹海等地海拔800米以上的深山老楠竹，并經(jīng)防霉、防蛀等工序處理，傘面選用拉力強(qiáng)的特制手工綿紙，在上面手工精繪瀘州的各大美景或風(fēng)俗人情，最后傘面上會刷上綠色環(huán)保的特制熟桐油，經(jīng)久耐用，生態(tài)環(huán)保。油紙傘極具中國民族文化特色，就象戴望舒詩里描寫的一樣“撐著油紙傘，獨(dú)自彷徨在悠長、悠長又寂寥的雨巷……”，眼前仿佛浮現(xiàn)出“穿著旗袍撐著油紙傘丁香般的姑娘”的畫面，把民族風(fēng)情演繹得蕩氣回腸。
關(guān)鍵詞： FIR濾波器；遺傳算法；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
Key words： FIR filter；genetic algorithm；BP neural network
中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2011）17-0037-02
0引言
在數(shù)字信號處理中，濾波器一直占有重要的地位，數(shù)字濾波器在語音、圖像處理和譜分析等應(yīng)用中經(jīng)常使用，其優(yōu)化設(shè)計一直受到廣大研究者和工程人員的關(guān)注。其中FIR數(shù)字濾波器有自己突出的優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)總是穩(wěn)定的，易于實現(xiàn)線性相位，允許設(shè)計多通帶或多阻帶濾波器等。因此FIR濾波器在數(shù)字信號處理中得到廣泛的應(yīng)用。
窗函數(shù)法設(shè)計數(shù)字濾波器是最常見方法，但是一些常見窗口函數(shù)，如矩形窗、漢寧窗等，窗口形狀固定，不能很好地滿足多樣性需求[1]。而利用凱塞給出的經(jīng)驗公式則需要多次嘗試。利用Parks-McClellan算法能夠設(shè)計出性能最優(yōu)的數(shù)字濾波器，但是算法實現(xiàn)過程十分復(fù)雜。FIR數(shù)字濾波器設(shè)計的問題是一個多變量多極值的尋優(yōu)問題。遺傳算法正是求解最優(yōu)問題的有效方法，所以在濾波器設(shè)計中應(yīng)用廣泛。但是其本身也存在一些缺陷，所以可以對遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)，使其達(dá)到更優(yōu)的效果。
1改進(jìn)的遺傳算法
遺傳算法（Genetic Algorithm，簡稱GA）是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索算法。它提供了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題的通用框架，它不依賴于問題的領(lǐng)域和種類，具有很強(qiáng)的魯棒性。
但是，遺傳算法很難實現(xiàn)全局最優(yōu)，為了使所求的解盡量靠近全局最優(yōu)，避免早熟現(xiàn)象的出現(xiàn)，雖然曾有人提出對算法的流程進(jìn)行改進(jìn)，但是結(jié)果收斂速度非常慢，需要花十幾分鐘才能得到一個較滿意的結(jié)果，此時對于那些對時間要求苛刻的系統(tǒng)就很難滿足要求了[2]。通過參考相關(guān)文獻(xiàn)[2][3]，結(jié)合BP（BackPropagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入遺傳算法，這就是改進(jìn)的遺傳算法，即基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遺傳算法，充分利用遺傳算法全局搜索功能強(qiáng)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法局部搜索能力強(qiáng)的特點(diǎn)，對于求解大規(guī)模多極值優(yōu)化問題特別有效。
2FIR濾波器
2.1 FIR數(shù)字濾波器的頻率特性數(shù)字濾波器是對一個數(shù)字信號按照一定的要求進(jìn)行運(yùn)算，然后以數(shù)字形式輸出的系統(tǒng)。輸出僅與過去以及現(xiàn)在的輸入有關(guān)的數(shù)字濾波器稱為有限沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器。可以表示為[4] [5]：
3改進(jìn)的遺傳算法的實現(xiàn)
將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法相融合，一方面由遺傳算法保證學(xué)習(xí)的全局收斂性，克服BP對初始值的依賴性和局部收斂問題；另一方面，與BP算法的結(jié)合也克服了單純遺傳算法所帶有的隨機(jī)性和概率性問題，而有助于提高它的搜索效率。該算法實現(xiàn)的基本思想[7][8]是：在遺傳算法每完成一定代數(shù)的進(jìn)化后，保存當(dāng)前最優(yōu)個體，對其余個體進(jìn)行一次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化汁算，產(chǎn)生新的個體，這些新個體和保存的最優(yōu)個體一起，形成新的一代種群，再參與到下一代的進(jìn)化中。
具體流程[2][9]如下：
第1步：隨機(jī)產(chǎn)生初始種群，個體數(shù)目一定，每個個體表示為染色體的基因編碼；
第2步：分成三個小的步驟，分別如下：
A．判斷進(jìn)化代數(shù)或者誤差是否滿足設(shè)定值，若滿足則轉(zhuǎn)C；
B．計算個體的適應(yīng)度，并判斷是否符合優(yōu)化準(zhǔn)則，若符合，輸出最佳個體及其代表的最優(yōu)解，并結(jié)束訓(xùn)算；否則轉(zhuǎn)向第3步；
C．保留最優(yōu)個體，其余個體參加BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化計算，產(chǎn)生的新個體和保留的最優(yōu)個體一起構(gòu)成新的種群，轉(zhuǎn)B。
第3步：依據(jù)適應(yīng)度選擇再生個體，適應(yīng)度高的個體破選中的概率高，適應(yīng)度低的個體可能被淘汰；
第4步：按照一定的交叉概率和交叉方法，生成新的個體；
第5步：按照一定的變異概率和變異方法，生成新的個體；
第6步：按照交叉和變異產(chǎn)生新一代的種群，返回第2步。
在選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算子時，每當(dāng)進(jìn)化進(jìn)行了指定的代數(shù)，便保留最優(yōu)個體，其余的個體全部參加BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，產(chǎn)生全新的個體。我們選擇這個代數(shù)為10至20代。
下面以一個實例進(jìn)行說明：
例設(shè)計一個低通濾波器，其參數(shù)分別為wp=0.2?仔，ws=0.3?仔，ap=0.25dB，as=50dB，初始階數(shù)可以由文獻(xiàn)[5]確定為M=42。
在此例中，選定初始種群為600，截斷概率為0.5，交叉概率為0.1，變異概率為0.01。在運(yùn)用BP網(wǎng)絡(luò)時，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)隱含層的神經(jīng)元數(shù)為5個（當(dāng)神經(jīng)元數(shù)為3，4，5時，其輸出精度都相仿。一般的講，網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的選擇原則是：在能夠解決問題的前提下，再加上一個到兩個神經(jīng)元用以加快誤差的下降速度。而當(dāng)神經(jīng)元數(shù)過大時，會產(chǎn)生其它的問題）。在隱含層選擇作為傳遞函數(shù)，用作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練函數(shù)，則由改進(jìn)的遺傳算法設(shè)計出來的結(jié)果M=48（窗函數(shù)法設(shè)計M=61，頻率采樣法M=61）。
4結(jié)論
本文方法對遺傳算法進(jìn)行了改進(jìn)，利用改進(jìn)的遺傳算法成功地完成了對FIR低通濾波器的優(yōu)化設(shè)計。例子表明文中的濾波器設(shè)計的結(jié)果優(yōu)于窗函數(shù)法和頻率采樣法，得到了較低的濾波器階數(shù)。也進(jìn)一步證明了遺傳算法全局搜索功能強(qiáng)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法局部搜索能力強(qiáng)。通過改變參數(shù)，也可以實現(xiàn)其他類型的優(yōu)化設(shè)計。
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中圖分類號： S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
航行于海面上的船舶，由于風(fēng)浪的作用，其受力和運(yùn)動非常復(fù)雜，因此固定在船舶上的綁扎橋受集裝箱斜拉力情況也比較復(fù)雜。.在利用有限元方法分析綁扎橋的時候，首先要建立合適的力學(xué)求解模型，然后利用大型商業(yè)有限元軟件ANSYS對綁扎橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解分析。
本文主要是針對兩層綁扎橋這一新形式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元強(qiáng)度及優(yōu)化設(shè)計，為綁扎橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析以及進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計提供一種有效的有限元數(shù)值解決方案。
1、基本假設(shè)條件
利用有限元方法對綁扎橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時，需要把結(jié)構(gòu)的實際物理模型轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)有關(guān)受力分析離散成有限元計算模型，這一過程實際上是把一個真實模型簡化為一個理想模型，采用的基本假設(shè)條件如下：
（1）忽略模型的局部缺陷以及不均勻等特點(diǎn)，不考慮由于焊接不完整等因素而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)間斷問題，即分析中采用的模型連續(xù)性能的均勻模型；
（2）綁扎橋的側(cè)向受力特別小，且對稱，因此在綁扎橋受力分析中忽略側(cè)向力。
（3）綁扎橋通過螺栓與船艙連接，可以簡化為綁扎橋與船艙簡支連接。
綁扎橋優(yōu)化設(shè)計
2.1力學(xué)模型
綁扎橋主要受集裝箱對其斜拉力的作用，斜拉力的大小與方向與很多因素有關(guān)，譬如風(fēng)速、浪高、船體傾斜度等。在本項目中，我們只分析極限受力狀況下，綁扎橋受力變形狀況。單根綁扎載荷按230KN加載，綁扎橋極限受力狀況詳見圖1。
圖1綁扎橋受力示意圖
綁扎橋拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計
根據(jù)上述力學(xué)模型，基于ANSYS建立了綁扎橋的拓?fù)鋬?yōu)化分析模型，拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)是尋找承受單載荷或多載荷的物體的最佳材料分配方案。這種方案在拓?fù)鋬?yōu)化中表現(xiàn)為“最大剛度”設(shè)計。綁扎橋拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計流程如圖:2所示：
圖2拓?fù)鋬?yōu)化示意圖
綁扎橋參數(shù)優(yōu)化設(shè)計
基于ANSYS建立了綁扎橋的拓?fù)鋬?yōu)化分析模型，對綁扎橋參數(shù)優(yōu)化分析。ANSYS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計如圖3所示，首先建立初始有限元模型，然后求解，形成參數(shù)化結(jié)果、定義參數(shù)化變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)，然后ANSYS自動搜尋設(shè)計域，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。對綁扎橋進(jìn)行優(yōu)化分析，設(shè)計變量為角度、跨距、板厚等變量，約束邊界條件為綁扎橋內(nèi)應(yīng)力不超過材料屈服應(yīng)力，位移滿足綁扎橋最小位移要求，目標(biāo)函數(shù)為質(zhì)量最小，經(jīng)過ANSYS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，最終綁扎橋設(shè)計如圖3所示：
圖3ANSYS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計流程圖
圖4綁扎橋參數(shù)優(yōu)化設(shè)計后的有限元模型
小結(jié)
基于ANSYS拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計和參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計，對綁扎橋進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。進(jìn)過優(yōu)化設(shè)計后的綁扎橋，無論是在強(qiáng)度上（綁扎橋應(yīng)力小于鋼材屈服應(yīng)力），還是在剛度上（綁扎橋位移小于限制位移），均滿足要求，且鋼材總用量減少了近10%，取得了不錯的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
【中圖分類號】TU275.3【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0284-02
前言
在船舶建造、使用過程中，大多數(shù)壓力管路都是在高于或低于其安裝溫度下操作的，加之流體介質(zhì)或周圍環(huán)境的溫度變化影響，壓力管路的熱脹冷縮現(xiàn)象是普遍存在的。試驗證明，以一根2m、外徑273mm、壁厚為8mm、兩端固定的碳鋼直管為例，當(dāng)溫度由安裝時的20℃升高到250℃后，由于管子變形受阻，在直管中將受到3536460N的壓縮力，相應(yīng)得壓縮應(yīng)力為531MPa。之所以會產(chǎn)生這樣大的熱膨脹力和熱應(yīng)力，主要是因為管子的熱膨脹受到了阻止。為了保證安裝后的管路在熱狀態(tài)下穩(wěn)定和安全的運(yùn)行，減少管路受熱膨脹時產(chǎn)生的應(yīng)力，利用管路自身的柔性吸收其位移形變的Ω型自然補(bǔ)償方法，因其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、投資少被多數(shù)管路設(shè)計廣泛采用。
管路自然補(bǔ)償?shù)挠嬎惚容^復(fù)雜，本文通過利用理論簡化公式和圖表，對于Ω型管路進(jìn)行受力比對分析，總結(jié)出適用于實船管路優(yōu)化布置的設(shè)計基準(zhǔn)，并運(yùn)用管路應(yīng)力解析程序在計算機(jī)上進(jìn)行模擬論證，以證明優(yōu)化設(shè)計具有實際的指導(dǎo)意義和可行性。
1 非補(bǔ)償管路與補(bǔ)償管路的差異
1.1 管路伸縮量的設(shè)計基準(zhǔn)
設(shè)計基準(zhǔn)：由船體偏差引起的伸縮量+由管路溫度變化引起的伸縮量。
船體偏差引起的伸縮率：
K： 經(jīng)驗系數(shù)（一般約0.1） D： 管子直徑
分析：在固定點(diǎn)間的管長（L）、管徑（D）一定時，理論上彎管臂長寬度（B）越長，應(yīng)力比越小，管路應(yīng)力越小，補(bǔ)償?shù)男Ч胶?，而在實船設(shè)計過程中，管路的布置受空間限制的條件下，B值應(yīng)當(dāng)考慮其合理性。在D、B值一定時，縮短L的長度，即減小固定點(diǎn)的間距也是一種提高管路補(bǔ)償能力的方法。
2 Ω型管路自然補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化設(shè)計計算與分析
Ω型管路自然補(bǔ)償[4]：又稱為方形管路補(bǔ)償，是由同一個平面內(nèi)四個
圖1 Ω型補(bǔ)償管路典型圖
參照Ω型管路參數(shù)（表1），通過方案1和方案2的計算與綜合分析，得出Ω型管路：
① U=20000 Ⅰ型 a=2b 普通管路 B普通/液壓≥465，蒸汽管路B蒸汽≥2320，計算應(yīng)力均滿足要求且利于管路綜合布置；
② 設(shè)計許用應(yīng)力基準(zhǔn)[5]：普通、液壓管子13Kg/ mm2蒸汽管子10Kg/mm2；
③ B值設(shè)計基準(zhǔn)：普通/液壓管子/蒸汽 10D以上（D：管子公稱通徑）；
A值設(shè)計基準(zhǔn)：A=2B-2R （R：彎曲半徑）。
3 Ω型管路補(bǔ)償優(yōu)化設(shè)計最佳方案及軟件模擬驗證
實船設(shè)計模型
（固定點(diǎn)或?qū)Ъ苤c(diǎn)對稱均布）
4 結(jié)束語
通過實船管路的計算分析和模擬驗證，本文得出的Ω型補(bǔ)償管路的優(yōu)化設(shè)計基準(zhǔn)兼顧一定的經(jīng)濟(jì)性、適用性和可操作性，為今后各種船型船舶上Ω型管路優(yōu)化設(shè)計和實際應(yīng)用提供了技術(shù)支持，對船舶建造質(zhì)量的提升具有深遠(yuǎn)的意義。
參考文獻(xiàn)
[1] GB 150-1998鋼制壓力容器[S].
[2] 歐貴寶，朱加銘.材料力學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2003，（1）.
前言
安徽地處華東、長江三角洲腹地，水運(yùn)條件優(yōu)越，水運(yùn)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)。船舶、錨地、碼頭、船員數(shù)量眾多，船員上下碼頭頻繁，為船員、工作人員提供服務(wù)的港內(nèi)交通船也頗具規(guī)模。港內(nèi)交通船的特點(diǎn)是噸位小、航程短、航次多、航行海況復(fù)雜。由于其設(shè)計和建造的成本相對較低，造成目前各式交通船數(shù)量多，質(zhì)量卻良莠不齊，對港區(qū)管理帶來一定難度，對船員安全也不能保障。因此對港內(nèi)交通船設(shè)計方案的優(yōu)化顯得尤為必要。
現(xiàn)狀及存在的問題
1.潛在的安全威脅
傾覆。交通船噸位小、航速快，抵御風(fēng)浪能力不強(qiáng)，航行狀況復(fù)雜，一般定員5-10人，一旦傾覆，必將造成船毀人亡，人身安全、財產(chǎn)利益受到損失。
觸碰。交通船在往返接送船員和工作人員中，需要頻繁?？吭诖a頭或大型船舶舷側(cè)，觸碰過程中導(dǎo)致交通船舷側(cè)變形、銹蝕、甚至船體破損滲漏，將會帶來險情或事故。
人員落水。交通船噸位小，如有風(fēng)浪，橫搖是不可避免的。尤其是上下船時，人員可能集中至交通船一側(cè)，增加了船舶橫傾角度，同時也增加了人員落水的可能。
駕駛盲區(qū)。交通船一般不設(shè)專用駕駛室，導(dǎo)致駕駛員視線不足，駕駛時看不清船頭狀況。駕駛盲區(qū)的存在會導(dǎo)致駕駛員無法迅速做出正確的判斷，增加了事故的發(fā)生率。
2. 人性化設(shè)計不足
目前交通船都比較簡易，既不美觀，也不舒適。而其作為服務(wù)工具，應(yīng)當(dāng)在可控的成本范圍內(nèi)盡量提高其舒適性和美觀度，在規(guī)范允許的前提下為船員提供方便、實用的服務(wù)。
交通船優(yōu)化設(shè)計方案的內(nèi)容
目前港內(nèi)交通船主要有開敞客艙和封閉客艙兩種，本文針對優(yōu)化后封閉式客艙交通船展開論述。
本船為航行于長江B級航區(qū)的鋼質(zhì)港內(nèi)交通船，雙螺旋槳推進(jìn)，載客7人，船員2人。主要依據(jù)中華人民共和國海事局《內(nèi)河小型船舶法定技術(shù)檢驗規(guī)則》（2007）、中國船級社《內(nèi)河小型船舶建造規(guī)范》（2006）設(shè)計。
總長：11.60m 船長：10.80m 型寬：3.50m 型深：1.00m
吃水：0.40m 排水量：12.683t
具體布置情況如圖所示。
圖1 側(cè)視圖
圖2 艙底平面圖
1. 安全性優(yōu)化
1.1穩(wěn)性
船舶穩(wěn)性是指正浮于水面上的船舶當(dāng)其某一舷在受到外力作用時（如風(fēng)浪襲擊、人員及貨物移動、船舶觸碰等等），會使船身向另一舷傾斜，當(dāng)外力取消之后，船舶經(jīng)過數(shù)次左右搖擺，又回復(fù)到原來正浮狀態(tài)、抵御傾斜自動復(fù)原的能力。根據(jù)傾斜方向，船舶有橫穩(wěn)性和縱穩(wěn)性，由于船長L比船寬B要大得多，后者一般不危及船舶的安全，船舶傾覆主要由于橫穩(wěn)性不足引起。
船寬和干舷的取值大小，對船舶穩(wěn)性好壞有著直接影響。一般型寬越大、干舷越大，對穩(wěn)性越有利。
本交通船船長10.80m，型寬3.5m，型深1m，寬深比B/D=3.5，長寬比L/D=10.8；而規(guī)范要求值B/D≦4.5，L/D≦30，滿足其要求。干舷0.6m，為型深的60%，干舷富足量充足。經(jīng)核算，滿載出港時：初穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)：10.377，穩(wěn)性面積衡準(zhǔn)數(shù)：4.91，風(fēng)壓穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)：8.081，回航靜傾角衡準(zhǔn)數(shù)：9.99，極限靜傾角衡準(zhǔn)數(shù)：9.99。
可以看出上述主尺度比例的交通船，穩(wěn)性富裕量較大，安全可靠。
1.2抗沉性
船舶在航行過程中，一旦發(fā)生碰撞或觸礁等情況，都有可能使船體破損，對船舶、人命和財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，嚴(yán)重時會導(dǎo)致沉船事故。所以，船舶抗沉性對船舶安全有著很大的影響。
所謂船舶抗沉性，是指船艙破損浸水后船舶仍能保持一定的浮性和穩(wěn)性的性能。船舶的抗沉性是用水密艙壁將船體分隔成適當(dāng)數(shù)量的艙室來保證的。這樣，就能以儲備浮力來補(bǔ)償船體破損進(jìn)水所失去的浮力，保證了船舶的不沉，也為堵漏施救創(chuàng)造了有利條件。
本交通船在FR2、FR9、FR10、FR17設(shè)置了4道水密橫艙壁，設(shè)有首尾兩個水密艙，客艙區(qū)域兩舷設(shè)置水密縱艙壁，并且在水密舷艙中填充泡沫，在船舶發(fā)生破損時可提供浮力。經(jīng)上述設(shè)置，本船可承受單艙破損。
1.3儲備浮力
儲備浮力是指船舶設(shè)計水線面以上船體水密部分的體積所能提供的浮力。
船體在水面上的漂浮位置或吃水與船的排水量相關(guān)。排水量和載重量的變化會引起吃水的變化。因此，不同的吃水反映了不同的裝載量和排水量?？紤]到船在航行中可能發(fā)生的意外重量增加，如海損破艙進(jìn)水，風(fēng)浪襲擊進(jìn)水等，滿載水線應(yīng)位于上甲板以下一段距離處，使?jié)M載水線以上尚有一定的水密容積，該容積入水后能提供儲備浮力。儲備浮力的大小與船舶的安全性密切相關(guān)。
加大儲備浮力，船舶不易沉沒，能提高船的安全性， 相對0.4m設(shè)計吃水的排水量，本交通船實際營運(yùn)排水量為10.505t，留有2.178t的儲備浮力，極大保障了船舶安全性。
1.4船體結(jié)構(gòu)
船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度同穩(wěn)性、抗沉性都是保障船舶航行安全的基本性能。
本交通船舷側(cè)采用主肋骨制，相對于交替肋骨制，提高了局部抗碰撞的能力；在舷側(cè)設(shè)置貫通護(hù)舷材和防碰靠把，以減少?？繒r所帶來的碰撞威脅。
1.5安全設(shè)施
船員在上下船之時，由于船舶受風(fēng)浪影響產(chǎn)生搖晃，船員有掉入水中的危險。本交通船在客艙、機(jī)艙圍壁設(shè)置貫通的風(fēng)暴扶手、舷側(cè)設(shè)置欄桿、甲板設(shè)置防滑條，以提高人員行走及上下船的安全性。
2.人性設(shè)計優(yōu)化
2.1外觀
本著環(huán)保、美觀、耳目一新的設(shè)計理念，本交通船顏色采用交替彩色油漆。水線以下為黑色，水線以上白色為主，兼以藍(lán)色，黃色，色調(diào)簡潔、醒目。
整體船型為流線型，視覺效果流暢、時尚，同時減小船舶阻力，提高船舶快速性，增加了船舶經(jīng)濟(jì)性能。
2.2客艙
客艙的高度、座椅類型影響船員乘坐時的舒適性。本交通船客艙凈空高度2.0m，寬度2.5m，長度4.0，配7把靠背椅，設(shè)行李存放處，左右側(cè)壁設(shè)風(fēng)雨密窗，可用于乘客觀光，前部設(shè)自閉式風(fēng)雨密門。
客艙寬敞、明亮，提高了乘客的舒適感。
2.3機(jī)艙
由于機(jī)艙的特殊性，柴油機(jī)噪音大，艙室內(nèi)溫度高，空間狹小，工作環(huán)境惡劣，為操作維修帶來不便。本交通船機(jī)艙凈空高度1.8m，左右舷設(shè)風(fēng)雨密窗、后部設(shè)自閉式風(fēng)雨密門，并設(shè)有通風(fēng)系統(tǒng)，內(nèi)部除機(jī)械設(shè)備外，還留有供檢修的空間，這樣有效改善了機(jī)艙環(huán)境。
2.4駕駛室
本交通船為升高、封閉式駕駛室，前部設(shè)弧形玻璃窗，左右舷設(shè)風(fēng)雨密舷窗，配休息床鋪一張，給長期在船上工作的船員提供一個舒適的工作環(huán)境。升高式駕駛室的設(shè)置，使駕駛員視線開闊，減少了盲區(qū)對駕駛的影響，舒適的同時也增加了安全性。
中圖分類號：U662.2
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1006-7973（2016）01-0063-02
我國的內(nèi)河流與眾多，由于各個內(nèi)河流域的航道水文條件都不盡相同，因此，其船舶的航行速度也不同。但是，內(nèi)河流域的淺水航道因為自身的水文特點(diǎn)，對船舶推動裝置的要求就更高，如果船舶在航行中遇到天氣條件不好的狀況，那么航道的航行條件就更復(fù)雜。由于內(nèi)河淺水航道的水文特點(diǎn)，因此，其中的航行船舶體積都比較小，因此，在進(jìn)行船舶推動裝置設(shè)計時，要從船舶的整體方面進(jìn)行考慮。
1內(nèi)河淺水航道航行船舶動力推進(jìn)裝置設(shè)計的意義
隨著我國船舶制造業(yè)的快速發(fā)展，內(nèi)河淺水航道的航行速度也在不斷提高，但是，由于內(nèi)河淺水航道具有內(nèi)河河道寬度不夠，水面和河底距離較短的特點(diǎn)，因此，內(nèi)河航道經(jīng)常會發(fā)生船舶淺水現(xiàn)象。在內(nèi)河淺水航道的某些區(qū)域，甚至?xí)l(fā)生船舶及其損害事故，基于這些原因，進(jìn)行內(nèi)河航道航行船舶動力推進(jìn)裝置設(shè)計，就顯得非常重要。以額爾古納河到恩和哈達(dá)之間的內(nèi)和淺水航道為例，這個航道全長950km，航道中水深最淺處為0.6m，屬于航道類型中的Ⅵ級航道，因此，對于這個航道的維護(hù)、疏浚等管理工作，水運(yùn)部門已經(jīng)購置了多艘船舶進(jìn)行工作，并且購置、建造了航道維護(hù)工程船舶，利用這些工程船舶來進(jìn)行航道作業(yè)。但是，在內(nèi)河淺水航道航行時，船舶的拖輪會受到航道條件的嚴(yán)重影響，影響船舶的航行速度，因此，對內(nèi)河淺水航道航行的船舶動力推進(jìn)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計意義非常重大。
2內(nèi)河淺水航道航行船舶動力裝置運(yùn)行狀況
內(nèi)河淺水航道的一些航行區(qū)域的自然水位、泥沙等情況對航行不利，要求船舶在航行過程中對航行條件有較好的適應(yīng)能力，能夠在內(nèi)河淺水航道航行中實現(xiàn)自由移動、拖帶、拖拽等目的。
2.1輔助作業(yè)船動力裝置運(yùn)行現(xiàn)狀
內(nèi)河淺水航道的輔助作業(yè)船在吃水1.0m的情況下，船舶能夠獲得最大的推動力，在這一情況下航行速度最快。船舶的排水量在1000t左右時，其拖帶的排水量也為1000t左右，我們最常見的就是挖沙船。內(nèi)河淺水航道的輔助作業(yè)船舶在托在浮船塢或者駁船調(diào)遣等機(jī)器進(jìn)行運(yùn)輸工作時，在吃水0.7m的情況下，可以通過港內(nèi)作業(yè)實現(xiàn)排水的目的，排水量大約在120t左右，這種輔助作業(yè)船有工作船、空駁船等，這些船舶可以進(jìn)行內(nèi)移作業(yè)，實現(xiàn)船舶的運(yùn)行目的。
2.2拖帶船動力推進(jìn)裝置運(yùn)行現(xiàn)狀
內(nèi)河淺水航道的拖帶船的航速被定為6km/h，這種船舶是內(nèi)河淺水航道航行船舶中較為經(jīng)濟(jì)的一種，通過對這種船舶的阻力計算，它在運(yùn)行過程中的總功率在320kw至360kw之間，因此，我們可以推算出船舶在進(jìn)行自由航行時的航速可以大于18km/h。以額爾古納航道為例，它的全里程為949km，所以，拖帶船在吃水0.9m情況下，能夠持續(xù)航行1000km，這種船舶在額爾古納航道中的自持力為7天。如果在吃水0.7m的情況下，進(jìn)行港內(nèi)作業(yè)，它能夠持續(xù)航行500km，自持力為3天。
2.3船舶的動力推進(jìn)裝置設(shè)計要求
內(nèi)河淺水航道航行船舶的動力推進(jìn)裝置設(shè)計要求，要根據(jù)具體的內(nèi)河航道來分析，主要的考慮因素包括船舶結(jié)構(gòu)，機(jī)電設(shè)備，排水量、穩(wěn)定性、人員數(shù)量空間等因素。
3內(nèi)河淺水航道航行船舶動力推進(jìn)裝置設(shè)計
3.1船舶動力推進(jìn)裝置種螺旋槳的功率消耗計算
對于船舶動力推進(jìn)裝置種螺旋槳的功率消耗計算方法，主要有以下幾個步驟：①先對螺旋槳的直徑進(jìn)行限定，限定值為1200mm；②對船舶航速進(jìn)行確定，確定航速為13.0kn；③在系柱推力總共為26t時，船舶的航速就為4kn，這種情況下的船舶排水量為305t；④這時就可以計算出船舶螺旋槳的軸功率高于276kW。
3.2船舶動力推進(jìn)裝置設(shè)計的考慮要素
根據(jù)內(nèi)河淺水航道的維護(hù)特點(diǎn)，要求巷道的維護(hù)疏浚船舶數(shù)量不要太多，一艘船舶對航道的維護(hù)疏浚效果最好，所以為了實現(xiàn)航道維護(hù)疏浚工作目的，要采用大型的耙吸挖泥船。目前，超大型耙吸挖泥船一般都在14萬畝以上，這樣的船舶船長一般為150m到210m之間，吃水情況一般維持在10.3m到16m之間，因此這種船舶的體積較大，因此，船舶得到動力推進(jìn)裝置對船舶本身的操縱性的影響非常大，所以推力推進(jìn)裝置在大型的耙吸挖泥船上的運(yùn)用非常重要，是對船舶作業(yè)的影響非常大。而一般在0.5萬畝到13萬畝之間的耙吸挖泥船，它的體積和和疏浚性能等方面都比較良好，適合長時間在內(nèi)河淺水航道中航行、作業(yè)。下表是典型耙吸挖泥船的主要數(shù)據(jù)和各種影響因素：
3.3內(nèi)河淺水航道船舶動力推進(jìn)裝置的設(shè)計功率
摘要：配送是物流活動中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，是連接物流活動上下游的紐帶。在海洋石油勘探開發(fā)中，岸基公司的配送作業(yè)發(fā)揮著重要的作用，是海洋石油勘探開發(fā)有力的后勤保障。本文通過分析海洋石油勘探開發(fā)中岸基公司的配送作業(yè)的特點(diǎn)，提出了配送作業(yè)的優(yōu)化設(shè)計方案，為配送作業(yè)提供了理論支持，對岸基公司配送作業(yè)的發(fā)展有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：海洋石油配送作業(yè)優(yōu)化
1 概述
1.1 選題背景。
物流管理是指在社會再生產(chǎn)過程中，根據(jù)物質(zhì)資料實體流動的規(guī)律，應(yīng)用管理的基本原理和科學(xué)方法，對物流活動進(jìn)行計劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)、控制和監(jiān)督，使各項物流活動實現(xiàn)最佳的協(xié)調(diào)與配合，以降低物流成本，提高物流效率和經(jīng)濟(jì)效益。配送是指在經(jīng)濟(jì)合理區(qū)域范圍內(nèi)，根據(jù)客戶的要求，對物品進(jìn)行揀選、加工、包裝、分割、組配等作業(yè)，并按時送達(dá)指定地點(diǎn)的物流活動。
中國的海洋石油勘探開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，隨著海洋石油工程業(yè)務(wù)量的逐步擴(kuò)大，其岸基公司的配送作業(yè)也日益增多。雖然我國對物流管理中配送方面的研究日趨成熟，但針對海洋石油勘探開發(fā)中岸基公司的配送作業(yè)方面的研究卻寥寥無幾。本文旨在通過對海洋石油勘探開發(fā)中岸基公司的配送作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高配送效率，降低配送成本，實現(xiàn)岸基公司配送業(yè)務(wù)的全面發(fā)展。
1.2 研究方法和研究內(nèi)容。
研究內(nèi)容主要包括：分析海洋石油工程的特點(diǎn)及其對配送的影響；綜合分析得出優(yōu)化岸基公司配送的途徑，為岸基公司的配送管理提供理論上的借鑒。
研究方法主要包括：SWOT分析方法；運(yùn)籌學(xué)線路優(yōu)化；ABC分類法。
2岸基公司的配送作業(yè)特點(diǎn)分析
在海洋石油勘探開發(fā)中，配送對象主要為海洋中作業(yè)的船舶和平臺；配送的物資依此可以分為兩大類，一類為船舶所需的油料、備件等材料和設(shè)備，另一類為平臺所需的鉆具、套管和泥漿料等材料和設(shè)備。由于海洋自然環(huán)境的多變性、海洋石油勘探開發(fā)的復(fù)雜性、船舶和平臺物資需求的多樣性，造成了岸基物資配送的高難度性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
2.1 海洋環(huán)境復(fù)雜多變，船舶和平臺的生產(chǎn)動態(tài)及其物資需求容易受到影響，相對應(yīng)的配送作業(yè)也極其容易受到牽連。
2.2 受地理環(huán)境的影響，船舶和平臺分布范圍較廣、地理跨度較大，配送過程非常復(fù)雜。
2.3 船舶可以靠泊碼頭，其物資可以通過車輛配送。但平臺在生產(chǎn)期間位于海中，其物資必須由船舶配送。
2.4 船舶和平臺所需物資種類繁多，大小各異，包裝不一，配載難度高。
3岸基公司的配送作業(yè)優(yōu)化設(shè)計
3.1岸基公司的配送模式SWOT分析。
配送模式主要分為自備型配送模式、合作型配送模式、專業(yè)型配送模式、綜合型配送模式。
自備型配送模式是指配送中心僅為本公司的生產(chǎn)提供配送服務(wù)，配送中心具有一定的配送能力，完全可以滿足公司配送業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。合作型配送模式是指若干相關(guān)聯(lián)或相類似的企業(yè)由于共同的配送需求，在充分發(fā)掘利用各企業(yè)現(xiàn)有物流資源基礎(chǔ)上，聯(lián)合創(chuàng)建的配送組織形式，參加合作的企業(yè)在一定的市場區(qū)域或地理空間范圍內(nèi)有相似的配送需求。專業(yè)型配送模式是指專業(yè)化的配送中心，在一定市場范圍內(nèi)為其他公司提供配送服務(wù)而獲取盈利的配送組織形式。綜合型配送模式是指企業(yè)以供應(yīng)鏈為指導(dǎo)思想，對生產(chǎn)中的各環(huán)節(jié)實現(xiàn)全方位綜合配送，能夠高效運(yùn)行的配送模式。
本文用SWOT分析法，根據(jù)岸基公司配送業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，分析其具有的優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會和威脅來確定其配送模式，SWOT分析如表所示。
優(yōu)勢S
1、配送中心倉儲設(shè)施過硬，有足夠的堆場、庫房、料棚等倉儲設(shè)施；
2、配送中心的裝卸能力較強(qiáng)，叉車和吊車等機(jī)具齊全；
3、配送中心的分揀能力較強(qiáng)，有集成化的包裝工具；
4、配送中心有高素質(zhì)的管理人員和操作人員；
劣勢W
1、配送中心缺乏專業(yè)的物流技術(shù)人才；
2、配送中心物流信息系統(tǒng)不夠完善，對客戶需求反應(yīng)不夠及時；
3、配送中心的配送流程不夠完善，配送成本較高；
機(jī)會O
1、國家和沿海地方政府大力發(fā)展海洋石油勘探開發(fā)，有著政策上的支持；
2、通過與國外石油公司的合作，可以引進(jìn)先進(jìn)的管理理念和管理技術(shù)；
威脅T
1、實力較強(qiáng)的第三方配送公司有可能爭奪岸基公司的配送業(yè)務(wù)的市場份額；
由于海洋石油勘探開發(fā)的權(quán)力掌握在少數(shù)幾家國有企業(yè)中，因此其配送服務(wù)也由這幾家國有企業(yè)旗下的岸基公司提供， 外部公司難以進(jìn)入該配送市場。正是因為如此， 海洋石油勘探開發(fā)的岸基公司多采用自備型的配送模式， 這在很大程度上制約了配送作業(yè)的發(fā)展。岸基公司需要以供應(yīng)鏈為指導(dǎo)思想，全面系統(tǒng)地優(yōu)化和整合企業(yè)內(nèi)部資源、業(yè)務(wù)流程，對生產(chǎn)過程中的各環(huán)節(jié)實現(xiàn)全方位綜合配送，形成的高效運(yùn)行的物流配送模式。
3.2 岸基公司的配送分類管理優(yōu)化。
配送分類管理就是利用ABC分析法，根據(jù)客戶需求的緩急程度和物資的重要性進(jìn)行劃分，按不同的類別分別制定不同的配送計劃。生產(chǎn)任務(wù)的重要性決定了客戶需求的緩急程度，可將客戶分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類。根據(jù)物資的重要性可劃分為A、B、C三類，A類：主要的生產(chǎn)物資，對生產(chǎn)能否順利進(jìn)行起決定性的作用；B類：介于A類與C類之間，對生產(chǎn)有影響，但不會造成停產(chǎn)；C類：對生產(chǎn)影響不大的物資，發(fā)生缺貨后幾乎對生產(chǎn)沒有影響。
根據(jù)分類管理的方法，可以按照下表的配送順序(表中數(shù)字1表示最優(yōu)先配送，2表示次優(yōu)先，其余依此類推)進(jìn)行配送。
物資類別
需求類別
A類物資
B類物資
C類物資
Ⅰ類需求
1
3
5
Ⅱ類需求
2
4
8
Ⅲ類需求
6
7
9
3.3 岸基公司的配送方式優(yōu)化。
3.3.1 二級倉庫的設(shè)立。
由于海洋石油勘探開發(fā)區(qū)域分散，配送作業(yè)面臨地理跨度大的特點(diǎn)，因此，通過計算配送成本與在某一區(qū)域設(shè)立二級倉儲成本，比較兩者大小。如果配送成本高于倉儲成本，則可以在某一區(qū)域內(nèi)設(shè)立二級倉庫，從而增加集中配送的機(jī)會，減少配送次數(shù)，從而降低配送成本。
倉儲成本與配送成本的關(guān)系如下圖所示。
當(dāng)配送成本和倉儲成本相等時，可以達(dá)到物流成本最低值，實現(xiàn)配送和倉儲的最優(yōu)化管理。
3.3.2 一對多的配送線路。
在海洋石油勘探開發(fā)中，某一特定海域內(nèi)往往分布多艘船舶和平臺，所以某一區(qū)域內(nèi)的配送作業(yè)也面向多個對象。岸基公司的配送作業(yè)對象主要是船舶和平臺，對船舶主要運(yùn)用車輛運(yùn)輸，對平臺主要運(yùn)用船舶運(yùn)輸。現(xiàn)以平臺為配送對象，船舶為運(yùn)輸工具為例，優(yōu)化一對多配送的線路設(shè)計。
假定配送中心A向四個平臺B、C、D、E進(jìn)行物資配送，各平臺相對應(yīng)的位置如下圖所示。
運(yùn)輸距離如下表所示。
A
B
C
D
E
A
35
50
40
70
B
35
15
20
35
C
50
15
35
30
D
40
20
35
25
E
70
35
30
25
配送路線的起點(diǎn)是A，第一行非零最小數(shù)為35，即A到B距離最短；再以B為起點(diǎn)，第二行非零最小數(shù)為15，即B到C距離最短……依次類推，得出最短配送路線為ABCEDA，總距離為35+15+30+25+40=145。
3.3.3 實施JIT配送方式。
JUST IN TIME起源于準(zhǔn)時制生產(chǎn)，理念是“在恰當(dāng)?shù)臅r候，把恰當(dāng)?shù)纳唐芬郧‘?dāng)?shù)馁|(zhì)量、恰當(dāng)?shù)臄?shù)量送到恰當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)”，即實現(xiàn)在生產(chǎn)過程中基本沒有積壓的物資。將JIT應(yīng)用于配送作業(yè)中，就是要做到“不入即出”，減少庫存物資，降低庫存成本，提高配送服務(wù)水平。
岸基公司的配送中心、物資需求方（船舶和平臺）、物資供應(yīng)商三者之間通過加強(qiáng)物流信息的溝通，保證物流信息快速有效地傳遞，實現(xiàn)JIT的配送方式，可以提高整個供應(yīng)鏈的運(yùn)作水平，實現(xiàn)效率的最大化。
4結(jié)論與展望
本文主要研究了海洋石油勘探開發(fā)中岸基公司的配送作業(yè)的特點(diǎn)，并針對其特點(diǎn)進(jìn)行了配送模式、配送方式和配送分類管理方面優(yōu)化設(shè)計，提出了可供岸基公司借鑒的措施和建議。
本文僅僅對海洋石油勘探開發(fā)中的岸基公司的配送作業(yè)進(jìn)行了初步的探討，提出的優(yōu)化設(shè)計方案有待進(jìn)一步完善。要真正實現(xiàn)配送作業(yè)的最優(yōu)化管理，需要與采購管理、庫存管理相結(jié)合，以整個物流系統(tǒng)為著眼點(diǎn)，進(jìn)行全面深入的研究，探索采購管理、庫存管理和配送管理的整體優(yōu)化設(shè)計，從而在整體上降低公司的物流成本。
參考文獻(xiàn)
［1］ 錢芝網(wǎng)，趙丹.物流運(yùn)籌學(xué).中國時代經(jīng)濟(jì)出版社.2008
