一種考慮RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法技術

本申請涉及船舶設計領域技術領域，特別是涉及一種考慮RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法。方法包括：獲取艙室總體布局的RMS設計準則、艙室總體布局的設計指標；對艙室和設備的外形進行描述，并根據(jù)描述后的艙室和設備對多個指標分別建立設計指標描述模型；獲取總體布局的約束條件并進行描述，根據(jù)描述的約束條件和設計指標描述模型建立考慮RMS要求的艙室布局優(yōu)化模型；選取智能尋優(yōu)求解算法，對艙室布局優(yōu)化模型進行求解，得到艙室優(yōu)化布局設計方案；上述方法，在艦船總體設計的艙室布局過程中，將可靠性維修性保障性等要求融入到總體設計中，協(xié)調(diào)可靠性、維修性、保障性等通用質(zhì)量特性，開展一體化同步優(yōu)化設計，提高設計效率和質(zhì)量。質(zhì)量。質(zhì)量。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種考慮RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法


[0001]本申請涉及船舶設計領域
，特別是涉及一種考慮RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法。

技術介紹

[0002]艦船艙室設備布局設計主要是確定各設備在艙室有限空間中的位置，是艦船總體設計的重要工作內(nèi)容。在艦船艙室總體設計過程中，有限的艙室空間內(nèi)要布置大量的復雜裝備，既要滿足各種戰(zhàn)技術指標要求，又要盡可能滿足通用質(zhì)量特性要求以及艦員的生活保障需求，總體布置工作任務繁重。
[0003]在以往型號產(chǎn)品艙室布局設計中，為了較為全面的考慮通用質(zhì)量特性要求，通常是根據(jù)經(jīng)驗進行艙室布局設計之后進行可靠性維修性保障性分析校核，迭代改進設計，這種方法取得了較為顯著的成效。然而由于艦船艙室總體布局設計約束較多，反復迭代修改設計牽連的范圍廣、代價大，導致布局設計效率較低、設計水平不高。有的艙室布局設計到研制階段后期難以協(xié)調(diào)修改，為了滿足裝備基本戰(zhàn)技術性能要求而不得不犧牲或忽略維修性、可靠性、保障性(RMS)等通用質(zhì)量特性要求，導致裝備維修保障負擔重，甚至難以完成維修保障。另一方面在維修性可靠性保障性等通用質(zhì)量特性設計過程中，工作項目繁多，各特性設計方案之間缺乏協(xié)調(diào)平衡，容易出現(xiàn)顧此失彼，導致單個特性“欠設計”等問題時有發(fā)生。因此，在艦船總體設計的艙室布局過程中，需要將可靠性維修性保障性等要求融入到總體設計中，協(xié)調(diào)可靠性、維修性、保障性等通用質(zhì)量特性，開展一體化同步優(yōu)化設計，提高設計效率和質(zhì)量。然而目前的艙室布局優(yōu)化設計主要是考慮各設備的功能位置約束和幾何約束，實現(xiàn)功能、穩(wěn)定性等屬性的優(yōu)化，缺乏可靠性維修性保障性要求的一體化建模分析考慮，沒有合適的方法將可靠性維修性保障性設計融入到艦船艙室總體設計中，大大影響了艙室布局的通用質(zhì)量特性設計工作的效率和效益，迫切需要一種艦船總體艙室布局可靠性維修性保障性同步設計方法。

技術實現(xiàn)思路

[0004]基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種考慮RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法。
[0005]一種考慮RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法，所述方法包括：
[0006]獲取艙室總體布局的RMS設計準則、艙室總體布局的設計指標，以及所述RMS設計準則和設計指標的關聯(lián)關系；
[0007]對艙室和設備的外形進行描述，并根據(jù)描述后的艙室和設備對多個所述指標分別建立設計指標描述模型；
[0008]獲取總體布局的約束條件并進行描述，根據(jù)描述的約束條件和所述設計指標描述模型建立考慮RMS要求的艙室布局優(yōu)化模型；
[0009]選取智能尋優(yōu)求解算法，對所述艙室布局優(yōu)化模型進行求解，得到艙室優(yōu)化布局
設計方案；
[0010]對所述艙室布局優(yōu)化模型進行求解包括：擴展應用粒子群算法進行智能尋優(yōu)，以所述設備的位置、方位為自變量，應用粒子群算法并對多個設計指標描述模型分別進行多次優(yōu)化求解，將設備位置方位求解結(jié)果粒子作為RMS布局優(yōu)化問題搜索空間的部分初始解；系統(tǒng)初始化隨機產(chǎn)生設定規(guī)模的粒子作為RMS布局優(yōu)化問題搜索空間的部分初始解；各個粒子在解空間內(nèi)以設定速度追隨最優(yōu)的粒子進行搜索，獲得艙室優(yōu)化布局設計最優(yōu)解。
[0011]上述方法，在艦船總體設計的艙室布局過程中，將可靠性維修性保障性等要求融入到總體設計中，協(xié)調(diào)可靠性、維修性、保障性等通用質(zhì)量特性，開展一體化同步布局優(yōu)化設計，提高設計效率和質(zhì)量；同時，通過單目標優(yōu)化求解與多目標優(yōu)化求解相結(jié)合，保證優(yōu)化尋優(yōu)具有良好的全局性，提高艙室設備布局優(yōu)化求解的有效性。
附圖說明
[0012]圖1為一個實施例中考慮RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法的應用場景圖；
[0013]圖2為一個實施例中RMS要求與布局設計指標的關聯(lián)關系；
[0014]圖3為一個實施例中艙室布局優(yōu)化模型求解流程示意圖；
[0015]圖4為一個實施例中機艙設備經(jīng)驗布局圖；
[0016]圖5為一個實施例中優(yōu)化算法求解收斂曲線；
[0017]圖6為一個實施例中考慮RMS要求的機艙設備優(yōu)化布局圖。
具體實施方式
[0018]為了使本申請的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本申請進行進一步詳細說明。應當理解，此處描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，并不用于限定本申請。
[0019]本申請?zhí)峁┑目紤]RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法，包括以下步驟：
[0020]步驟一，獲取艙室總體布局的RMS設計準則、艙室總體布局的設計指標，以及所述RMS設計準則和設計指標的關聯(lián)關系；以此，本專利技術的布局設計通過以上準則將維修性、可靠性、保障性等通用質(zhì)量特性要求落實到具體的設計當中，可協(xié)調(diào)可靠性、維修性、保障性等通用質(zhì)量特性，避免出現(xiàn)出現(xiàn)顧此失彼的問題；
[0021]步驟二，對艙室和設備的外形進行描述，并根據(jù)描述后的艙室和設備、所述RMS設計準則、設計指標及關聯(lián)關系對多個所述指標建立多個設計指標描述模型；
[0022]步驟三，獲取總體布局的約束條件并進行描述，根據(jù)描述的約束條件和所述設計指標描述模型建立考慮RMS要求的艙室布局優(yōu)化模型；
[0023]步驟四，選取智能尋優(yōu)求解算法，對所述艙室布局優(yōu)化模型進行求解，得到艙室優(yōu)化布局設計方案；
[0024]對所述艙室布局優(yōu)化模型進行求解包括：擴展應用粒子群算法進行智能尋優(yōu)，以所述設備的位置、方位為自變量，應用粒子群算法并對多個設計指標描述模型分別進行多次優(yōu)化求解，將設備位置方位求解結(jié)果粒子作為RMS布局優(yōu)化問題搜索空間的部分初始解；系統(tǒng)初始化隨機產(chǎn)生設定規(guī)模的粒子作為RMS布局優(yōu)化問題搜索空間的部分初始解；各個粒子在解空間內(nèi)以設定速度追隨最優(yōu)的粒子進行搜索，獲得艙室優(yōu)化布局設計最優(yōu)解。
[0025]上述方法中，在艦船總體設計的艙室布局過程中，將可靠性維修性保障性等要求融入到總體設計中，協(xié)調(diào)可靠性、維修性、保障性等通用質(zhì)量特性，開展一體化同步布局優(yōu)化設計，提高設計效率和質(zhì)量；同時，通過單目標優(yōu)化求解與多目標優(yōu)化求解相結(jié)合，保證優(yōu)化尋優(yōu)具有良好的全局性，提高艙室設備布局優(yōu)化求解的有效性。
[0026]所述獲取艙室總體布局的RMS設計準則、艙室總體布局的設計指標，以及所述RMS設計準則和設計指標的關聯(lián)關系包括：
[0027]針對系統(tǒng)或產(chǎn)品提出的RMS定量指標不能夠直接指導和約束系統(tǒng)設計，而是通過一系列定性要求和準則落實到系統(tǒng)具體的設計中。在滿足基本功能要求的前提下，制定艦船艙室總體布局的RMS設計一般準則，包括：
[0028](1)在設備固有可靠性的基礎上，布局設計應保證設備可靠持久的工作。比如設備之間具有干擾距離要求、設備之間具有功能臨近要求或則方位要求等。
[0029](2)基本的管路和線纜布置要求管路線纜長度盡可能短，彎頭及各管路附件最少，保證可靠的同時減少維修附件。
[0030](3)艙室布局要保證足夠的維修和測試空間，保留人員活動和設備操作維護所必須的空間，以保證對艙室設備運行的穩(wěn)定性和操作維護的方本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種考慮RMS要求的艦船總體艙室布局設計方法，其特征在于，所述方法包括：獲取艙室總體布局的RMS設計準則、艙室總體布局的設計指標，以及所述RMS設計準則和設計指標的關聯(lián)關系；對艙室和設備的外形進行描述，并根據(jù)描述后的艙室和設備、所述RMS設計準則、設計指標及關聯(lián)關系對多個所述指標建立多個設計指標描述模型；獲取總體布局的約束條件并進行描述，根據(jù)描述的約束條件和所述設計指標描述模型建立考慮RMS要求的艙室布局優(yōu)化模型；選取智能尋優(yōu)求解算法，對所述艙室布局優(yōu)化模型進行求解，得到艙室優(yōu)化布局設計方案；對所述艙室布局優(yōu)化模型進行求解包括：擴展應用粒子群算法進行智能尋優(yōu)，以所述設備的位置、方位為自變量，應用粒子群算法并對多個設計指標描述模型分別進行多次優(yōu)化求解，將設備位置方位求解結(jié)果粒子作為RMS布局優(yōu)化問題搜索空間的部分初始解；系統(tǒng)初始化隨機產(chǎn)生設定規(guī)模的粒子作為RMS布局優(yōu)化問題搜索空間的部分初始解；各個粒子在解空間內(nèi)以設定速度追隨最優(yōu)的粒子進行搜索，獲得艙室優(yōu)化布局設計最優(yōu)解。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述艙室總體布局的設計指標包括：設備操作空間、通道寬度、大修吊裝量、可靠安全距離和操作便利性。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對艙室和設備的外形進行描述包括：將各設備簡化為長方體、圓柱體的包絡體，使機艙設備由艙室甲板平面上的矩形圖元和圓形圖元表示；定義平面直角坐標系xoy，設艙室RMS布局方案X中包含個n+m有待布局的設備，其中n個設備簡化為n個矩形圖元A
i
，i∈I
n
＝{1,2,L,n}，m個設備簡化為m個圓形圖元A
i
，i∈I
m
＝{n,L,n+m}；布局方案的設計變量數(shù)目為3n+2m，則布局方案描述為：X＝{x1,y1,o1,L,x
n
,y
n
,o
n
,x
n+1
,y
n+1
,L,x
n+m
,y
n+m
}∈R
3n+2m
其中，(x
i
,y
i
)為圖元A
i
的質(zhì)心坐標；o
i
是決定矩形圖元A
i
長邊方位的二值變量，若o
i
＝1，則矩形的長邊與x軸平行，若o
i
＝0，則矩形的長邊與y軸平行。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)描述后的艙室和設備、所述RMS設計準則、設計指標及關聯(lián)關系對多個所述指標建立多個設計指標描述模型：設備操作空間指標：式中，ds
i
為設備A
i
在艙室布局環(huán)境中的操作空間指數(shù)；ds
i0
為設備A
i
在艙室艙壁影響下的操作空間指數(shù)；μ
fi
為設備A
i
維護操作頻率對艙室操作空間指標的影響因素；通道寬度指標：f2(X)＝∑w
i
*pb
i
式中，w
i
為第i條通道的重要性權(quán)重；pb
i
表示第i條通道的通道寬度指標；大修吊裝量指標：...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：羅旭，楊擁民，葛哲學，張士剛，李磊，駱彥廷，沈國際，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍國防科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：