摘 要：船舶動力系統(tǒng)作為一個復雜化的系統(tǒng)工程，離不開機電設備，在科學技術不斷提高的前提下，船舶動力系統(tǒng)配置設計水平也得到了穩(wěn)步提升。在動力系統(tǒng)優(yōu)化中將設計理論和實踐內(nèi)容及時結合起來，用理論創(chuàng)新帶動設計創(chuàng)新，科學設計船舶動力系統(tǒng)。

關鍵詞：船舶動力系統(tǒng)；配置設計；優(yōu)化方法探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.081

0 前言

在船舶發(fā)展中，動力系統(tǒng)是主要構成部分，同時關系到船舶的穩(wěn)定、安全運行。鑒于此，要想確保船舶的高效運行，必須要科學設計船舶動力系統(tǒng)。船舶制造業(yè)的不斷發(fā)展，使得人們對船舶提供了更高的性能要求，因此需要提高船舶動力系統(tǒng)的智能控制能力，同時充分考慮船舶動力系統(tǒng)的主要影響因素，及時對其復制性和非線性等因素進行科學分析和探討，從而實現(xiàn)對船舶動力系統(tǒng)配置的合理優(yōu)化[1]。

1 船舶動力系統(tǒng)的概念闡述

船舶動力系統(tǒng)主要分為主要裝置和輔助裝置這兩個部分，接下來將對船舶動力系統(tǒng)的主要裝置和輔助裝置進行科學詳細的研究。

1.1 主要裝置

主要裝置又被稱為主動力裝置，它是船舶動力系統(tǒng)的核心部分，為船舶提供了動力，在船舶運行過程中需要成套設備來作為推動力量，主要裝置的組成部分如下所述：主發(fā)動機。主發(fā)動機主要包括了原動機與其輔助設備結構，其中的原動機還包括了柴油機，燃氣輪機，蒸汽輪機，汽輪機等多個部分[2]。主推器。它主要是用來進行能量轉(zhuǎn)換，在日常工作中將原動機中的能量及時轉(zhuǎn)換為船舶航行促進力量，同時它還包括了：推進器，螺旋槳，泵式推進器這三個部分。傳動裝置。傳動裝置的主要作用是將原動機內(nèi)部的動力傳遞到推進器中，在此過程中發(fā)揮出了良好的轉(zhuǎn)向，減速以及減震等作用，并包括了離合器，減速器，管系設備以及軸系設備等。

1.2 輔助裝置

輔助裝置是由發(fā)電機組、輔助鍋爐、自動化控制設備這幾個部分構成，實現(xiàn)了對動力系統(tǒng)的遠程操控，同時還具有自動調(diào)節(jié)和遠程監(jiān)控等功能，以此方式有效促進了動力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行。

2 船舶動力系統(tǒng)配置設計的關鍵內(nèi)容及其流程

2.1 設計內(nèi)容

船舶動力系統(tǒng)設計內(nèi)容主要概括為兩個方面的內(nèi)容。第一個方面，在動力系統(tǒng)構成、規(guī)范設計前提下，嚴格遵循設定原則來進行系統(tǒng)設計，從備選方案中找到合適的組件，然后對其進行科學合理的配置與設計，最后對船舶動力系統(tǒng)的配置方案進行合理優(yōu)化與系統(tǒng)性評價，從而更好的滿足了動力系統(tǒng)實際運行需求[3]。另一方面，在滿足各種約束條件的基礎上，及時對各種方案進行對比分析與評選，選用經(jīng)濟性、科學性更高的配置方案，在此過程中需要注意，船舶動力系統(tǒng)的配置技術標準必須與實際情況一致，在此過程中還要考慮配置方案的可靠性、經(jīng)濟性、安全性與匹配性。

2.2 設計流程分析

建立船舶動力系統(tǒng)配置模型是基礎，將船舶動力系統(tǒng)配置的操作規(guī)范、關鍵技術、系統(tǒng)性等得到集中體現(xiàn)，在對配置模型進行有效約束的基礎上，及時將相關的配置知識轉(zhuǎn)換為各個變量之間的約束，提高求解效率。充分了解資源抽象概念組件之間存在的約束關系，然后利用這種關系來實現(xiàn)對船舶動力系統(tǒng)設計流程的合理規(guī)范。將產(chǎn)品對象進行層次化和結構化設計，促進模型結構的清晰化，在此過程中要注意，隨著產(chǎn)品層次化程度越來越復雜，對作業(yè)人員的要求不斷提高。在進行配置求解的過程中必須要明確客戶實際需求，保證動力系統(tǒng)的安全性能，將客戶需求進行主次、次要的劃分，只有這樣才能更好的滿足用戶的實際需求。

3 船舶動力系統(tǒng)配置設計優(yōu)化途徑研究

3.1 設計優(yōu)化的概念

對配置設計進行優(yōu)化指的是在產(chǎn)品配置環(huán)節(jié)能夠?qū)ο到y(tǒng)配置模型的求解進行深入分析從而得到配置結果，以此方式有效實現(xiàn)了對多個目標的合理配置與優(yōu)化。

3.2 多個目標的優(yōu)化方法

目前在我國船舶動力系統(tǒng)配置設計優(yōu)化過程中，多目標算法得到了廣泛應用，同時具有計算精確的主要優(yōu)勢，但是這種算法也存在一定弊端：操作過程復雜。在對多個目標進行求解的過程中必須要提高對求解過程的高度重視，并對多個目標進行一一約束，有效降低了優(yōu)化目標的維度。積極采用多目標粒子群算法來進行配置求解，從而將多個目標合并為一個優(yōu)化目標，明確了優(yōu)化任務，對多個目標都起到了很好的約束作用，因此這種方法現(xiàn)階段在工程應用領域得到了大力推廣和應用[4]。把多個目標合并為一個總的優(yōu)化目標，這對作業(yè)人員專業(yè)技能的要求很高，同時要求決策者以最快速度在眾多非劣解中找到最佳求解，及時參與到求解過程中，在決策參與和優(yōu)化的前提下，快速得到了多個目標的最佳求解。在船舶動力系統(tǒng)配置模型的求解環(huán)節(jié)，有效實現(xiàn)了對單個目標的合理優(yōu)化，促進了系統(tǒng)配置優(yōu)化的順利進行。采用多目標粒子群算法求解的過程中需要制定合理的動力系統(tǒng)配置設計方案，實時優(yōu)化系統(tǒng)配置目標，利用粒子適應度來對最佳粒子的位置作出科學、準確求解，從而保證了設計優(yōu)化過程的規(guī)范化與科學性。

4 結束語

船舶消耗了大量能源，因此船舶動力系統(tǒng)成為現(xiàn)階段研究工作的主要內(nèi)容，必須要重視動力系統(tǒng)配置設計研究，合理優(yōu)化并改進船舶的動力系統(tǒng)配置設計。明確船舶動力系統(tǒng)的概念，了解動力系統(tǒng)主要裝置和輔助裝置的系統(tǒng)性功能，嚴格遵循設定原則來進行系統(tǒng)設計，考慮配置方案的可靠性與經(jīng)濟性，提高對求解過程的高度重視，從而將多個目標合并為一個優(yōu)化目標，在眾多非劣解中找到最佳求解，實時優(yōu)化系統(tǒng)配置目標，利用粒子適應度來對最佳粒子的位置作出科學求解。

參考文獻：

[1]劉愛華.船舶動力系統(tǒng)裝置設計及優(yōu)化方法研究[D].武漢理工大學，2013.

[2]查富祥，劉立軍.船舶動力系統(tǒng)設計及性能優(yōu)化[J].中國機械， 2015（05）：74-76.

[3]孫雅慧.船舶動力系統(tǒng)汽水管網(wǎng)熱力水力特性研究及優(yōu)化設計[D].哈爾濱工程大學，2015.

[4]胡文佳.淺談內(nèi)河淺水航道航行船舶動力推進裝置設計[J].黑龍江科技信息，2013（24）：68.

作者簡介：劉世偉（1982-），男，湖北武漢人，工學碩士，講師，研究方向：船舶動力設備及動力系統(tǒng)的設計優(yōu)化。