(最新)船舶优选航线的研究

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1、大连海事大学学报第24卷第2期Vol.24,No.21998年5月JournalofDalianMaritimeUniversityMay1998Ξ船舶优选航线的研究王凤武贾传荧(大连海事大学航海学院)〔摘要〕给出了优选航线的方法和数学模型,确定了船舶在大风浪中航行的临界速度和船舶运动性能函数.利用接收到的传真天气图和最新气候资料作为优选航线的数据源,进行了模拟计算,结果表明该方法是可行的,在生产实践中有使用价值.关键词:船舶;优选航线;船舶运动;数学模型中图法分类号:U6661135船舶优选航线实际上是研究船舶最佳航线设计的技术和方法,即根据

2、大洋气候资料、短、中和长期天气和海况预报,结合船舶性能和装载特点,为船舶选择最佳航线.目前,国内外航海界人士都在研究这一问题,而且基于船舶本身的优选航线是船舶自动化发展的必然趋势.本文给出了优选航线的数学方法和数学模型,并根据船舶耐波性原理确定了船舶在大风浪中航行的临界速度和船舶运动性能函数,利用最新的气候资料和接收到的传真天气图,进行了综合分析和模拟计算.1优选航线的数学方法及模型111数学方法优选航线的数学方法有变分法、比较法、离散动态规划法和等时性离散动态规划法.其中变分法和比较法仅限于理论分析,在实际中尚无法应用;离散动态规划法的缺点是

3、:在地理坐标下网络的节点布设困难,灵活性差且程序实现复杂1本文采用的是等时性离散动态规划法,即:将船舶运动系统方程进行时间离散化,在起点、终点之间以大圆线连接,并且在两侧等间距布设若干条大圆线,以各相同时刻每条线上船舶航行最远船位点为航线优选准则,逐级递推求解.此方法的特点是线段公式表示十分方便,应用灵活性较强,程序实现相对简单.112数学模型在地理坐标系中,对船舶运动方程进行时间离散处理,则船舶运动方程可写为收稿日期:1997-03-12Ξ大连海事大学学报24卷62

4、k+Ek)sec

5、∃Υ为某一取定的各大圆线段之间的纬度间隔.在优选航线过程中,设船舶从起点A0开始航行,适当选择船舶运动控制变量Ηk,使船舶每经过∃T时间航行后,其船位落在各大圆线上.设k∃T时刻船舶在各大圆线上的船位点为PiΥi.Κik(k)k,则船舶在k+1∃T时间内()向各大圆线航行时,到达各线上的点Pj+1(Υj+1,Κj+1)可由式(1)、(2)、(3)确定,将式(3)代入kkk式(1)与(2)联立得(i,j)(i,j)(i,j)Κj-1ik+1=Κej+sintgCejtg[Υk+(VkcosΗk+Nk)∃TƒR]()(5)4(i,j)(i,j)Κj

6、ii,jik+1=Κk[Vk]sinΗk+Ek]secΥk∃TƒR在航线优选过程中,以相同时刻各大圆线船舶航行最远点作为航线优选标准Κji(i,j)(i,j)(i,j)ik+1=maxΚk+VksinΗk+EksecΥk∃TƒR()6从(4)(5)二式中可求出Κj+1,Η(i,j),再由式(1)求Υj+1.kkk在k∃T时刻,求得到达各大圆线上的最远船位点PiΥi,Κik(k)k,同时计算Pi与终点Bf的k大圆航程,如果Sleft

7、T+ti+1,Tmin对应的航段为最优航段,反向追溯出最短航行时k间航线.本文解决了“当Pi向终点Bf航行的时间tj+1

8、时间航线.为了确保船舶在风浪中的航行安全,则应根据耐波性衡准(如甲板上浪、拍底概率等),确定临界速度(即船舶允许采用的最大船速).一般情况下,临界速度