极地破冰船方案决策支持系统研究

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近年来,随着全球气温的升高,北极地区海冰逐渐融化,北极地区的经济和战略价值逐渐显示出来。北极航道相比传统的运河航线具有行程短,且不受船型限制等优点,能够大大降低航行的成本和时间。同时北极地区蕴含着丰富的自然资源,在资源消耗迅猛今天,显现出巨大的经济价值。极地破冰船作为各国北极航道开辟、资源开发,参与极地事务的重要装备,各国都加大了对其研究的力度。虽然我国目前已有“雪龙”号和“雪龙2”号两艘极地破冰船,但是与其他破冰船实力强劲的国家尤其是俄罗斯差距仍较大。当前,随着北极航道逐渐商业化,我国极地科考的需求及深度增大、极地事务增多,我国迫切地需要自主开发一系列的极地新船型,为我国实施海洋强国战略和极地战略提供一定的装备支持。为了顺应极地开发的热潮,在搜集国内外破冰船船型资料的基础上,本文进行了以下研究:(1)梳理了破冰船冰级、破冰方式和辅助破冰系统等内容,重点分析了破冰船破冰能力需求和船艏设计特点,总结了破冰船船型设计要点和船型特点,为后续破冰船船型开发和设计提供理论基础。(2)搜集国内外破冰船船型资料,使用单变量回归分析、多元回归分析和神经网络方法建立了破冰船主要要素的数学模型,并通过实船验证了模型的可靠性。该模型的建立有利于分析和控制破冰船主要要素的变化规律,同时在破冰船设计初期,也可以根据已有信息选择合适的模型进行主要要素的预测。(3)分别从破冰性能、基本性能、机动性能和容积性能4个方面提出了总共13项评价指标,建立了一套适用于破冰船的方案评价指标体系。在该评价指标体系的基础上,采用基于复合权重的灰关联分析法建立了破冰船方案评价模型,并通过实船验证了模型的适用性和可靠性。通过该模型获取的评价结果可以作为破冰船方案技术经济论证的依据,对破冰船的方案设计和评价起到借鉴作用。(4)基于Access建立了破冰船船型数据库,使用VB.NET语言搭构建了极地破冰船方案决策支持系统。该系统包含了船型数据库、船型方案生成以及船型方案评价三大模块,使用该系统能够方便地生成可行船型方案,并对这些方案进行评价及优选。最后通过一个PC2冰级破冰船方案设计实例,验证了决策支持系统的可行性。本系统可以辅助决策者进行破冰船船型开发与设计工作,其结果具有一定的参考意义。
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