摘要：船舶动力系统是整个船舶的核心，因此这一部分的优化设计和发展至关重要，目前世界造船业对船舶动力系统的发展更加重视，不仅要考虑动力系统的基本功能，还要从节能、环保、经济的角度去进行设计，为了使我国船舶技术在世界有一席之地，需要不断的进行优化配置方法的研究。
关键词：船舶；动力系统；优化配置方法
引言
在船舶发展中，动力系统是主要构成部分，同时关系到船舶的稳定、安全运行。鉴于此，要想确保船舶的高效运行，必须要科学设计船舶动力系统。船舶制造业的不断发展，使得人们对船舶提供了更高的性能要求，因此需要提高船舶动力系统的智能控制能力，同时充分考虑船舶动力系统的主要影响因素，及时对其复制性和非线性等因素进行科学分析和探讨，从而实现对船舶动力系统配置的合理优化。
1.船舶动力系统的概念阐述
船舶动力系统主要分为主要装置和辅助装置这两个部分，接下来将对船舶动力系统的主要装置和辅助装置进行科学详细的研究。
1.1 主要装置
主要装置又被称为主动力装置，它是船舶动力系统的核心部分，为船舶提供了动力，在船舶运行过程中需要成套设备来作为推动力量，主要装置的组成部分如下所述：主发动机。主发动机主要包括了原动机与其辅助设备结构，其中的原动机还包括了柴油机，燃气轮机，蒸汽轮机，汽轮机等多个部分[2]。主推器。它主要是用来进行能量转换，在日常工作中将原动机中的能量及时转换为船舶航行促进力量，同时它还包括了：推进器，螺旋桨，泵式推进器这三个部分。传动装置。传动装置的主要作用是将原动机内部的动力传递到推进器中，在此过程中发挥出了良好的转向，减速以及减震等作用，并包括了离合器，减速器，管系设备以及轴系设备等。
1.2 辅助装置
辅助装置是由发电机组、辅助锅炉、自动化控制设备这几个部分构成，实现了对动力系统的远程操控，同时还具有自动调节和远程监控等功能，以此方式有效促进了动力系统的稳定、安全运行。
1.3柴油机动力系统
柴油机已经成为了船舶的主要动力，尤其是随着技术的不断发展，柴油机的优势越来越明显， 安全性和效率高，技术也比较成熟。柴油机动力系统一般分为直接驱动和柴油机齿轮传动，这主要是由于二重程柴油机和四冲程柴油机做主机的不同决定的。在使用的过程中，二冲程柴油机转速较低，因此经常用于大型的远洋船，四冲程柴油机转速高，所以主要用于小型货船或者是客船上。柴油机一直作为船舶燃气轮机推进系统以及电力推进系统的主要设备。
1.4燃气轮机动力系统
燃气轮机的优势主要在于其质量和尺寸，同时也具备足够的可靠性以及加速性能，所以在高速客船等广泛的使用。但是与柴油机不同的是，燃气轮机燃油经济性较低，耗油量高，成本太高，如果经常使用绿色清洁能源，虽然可以保证效果，但是大部分船业公司无法承担这样的成本，所以导致很多公司不经常使用这种动力系统。燃油机的优势主要是低排污，因此有助于保护环境。动力响应性较好所以符合高速船的动力要求。
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2.环境保护要求下的低排放船舶动力装置优化
人们越来越重视与自然的和谐相处，但是船舶的运行经常会造成海洋水域的污染，尤其是一些油船等泄漏或遇到危险会造成海洋污染，此外，船舶正常的废气排放也能造成污染。环境保护已经受到了人们的重视，因此要求在船舶动力系统优化的过程中，考虑到这一问题。
2.1动力装置的多余配置
海洋污染的后果十分严重，尤其是会破坏海洋环境以及海洋生物多样性，目前船舶防泄漏的装置主要是设计双壳船体，不过这也是最终的保护方案，因此在这方面的设计应该不断改良。船舶动力装置的多样配置推进装置和舵系，也要设计应急动力装置，主要是保证船舶即使遇到了危险，也能够正常的运行，设置方式可以选择主机和齿轮箱脱开的方式，并且利用轴带带发电机转为电动机，带动螺旋桨实现船舶的应急推进，目前我国一些船舶已经采用了这种方式。此外，在这种装置上，还能世界双套主推进系统。主要是设计出船舶的两个独立的机舱，然后这两个部分可以独立的操作，一旦一方出现问题，另外一个部分还可以正常操作，不会影响船舶的正常行驶。
2.2柴油机废气排放
废气对海洋环境的污染虽然不大，但是人们对环境越来越重视，因此也要不断的改进废气排放的方式。当前柴油机废气排放有一定的标准，随着技术的发展，废气排放可以进行内部的调整，不过很多国家对其废气排放有了更高的要求。柴油机厂商也在努力实现减少废气排放的目标。当前采用的主要方式是喷水法，我国的出口船中已经采用了这种方式。未来的船舶动力系统装置优化还会有更加科学的设计，比如利用绿色能源，在合理控制成本的前提下，来保护海洋环境。
2.3配置大功率的全回转推进器和侧推
目前海洋工程逐渐向深海进军，因此深水工作船的需求越来越多。这种深水工作船的动力系统配置必须不断的优化，尤其是要配置大功率的全回转推进器以及侧推，主要是保证船舶在运行中的安全以及定位，防止出现危险，影响船员安全以及海洋环境。
3.船舶动力系统配置设计优化方法研究
3.1 设计优化的概念
对配置设计进行优化指的是在产品配置环节能够对系统配置模型的求解进行深入分析从而得到配置结果，以此方式有效实现了对多个目标的合理配置与优化。
3.2 多个目标的优化方法
目前在我国船舶动力系统配置设计优化过程中，多目标算法得到了广泛应用，同时具有计算精确的主要优势，但是这种算法也存在一定弊端：操作过程复杂。在对多个目标进行求解的过程中必须要提高对求解过程的高度重视，并对多个目标进行一一约束，有效降低了优化目标的维度。积极采用多目标粒子群算法来进行配置求解，从而将多个目标合并为一个优化目标，明确了优化任务，对多个目标都起到了很好的约束作用，因此这种方法现阶段在工程应用领域得到了大力推广和应用[4]。把多个目标合并为一个总的优化目标，这对作业人员专业技能的要求很高，同时要求决策者以最快速度在众多非劣解中找到最佳求解，及时参与到求解过程中，在决策参与和优化的前提下，快速得到了多个目标的最佳求解。在船舶动力系统配置模型的求解环节，有效实现了对单个目标的合理优化，促进了系统配置优化的顺利进行。采用多目标粒子群算法求解的过程中需要制定合理的动力系统配置设计方案，实时优化系统配置目标，利用粒子适应度来对最佳粒子的位置作出科学、准确求解，从而保证了设计优化过程的规范化与科学性。
4.结束语
船舶消耗了大量能源，因此船舶动力系统成为现阶段研究工作的主要内容，必须要重视动力系统配置设计研究，合理优化并改进船舶的动力系统配置设计。明确船舶动力系统的概念，了解动力系统主要装置和辅助装置的系统性功能，严格遵循设定原则来进行系统设计，考虑配置方案的可靠性与经济性，提高对求解过程的高度重视，从而将多个目标合并为一个优化目标，在众多非劣解中找到最佳求解，实时优化系统配置目标，利用粒子适应度来对最佳粒子的位置作出科学求解。
参考文献:
[1]刘爱华.船舶动力系统装置设计及优化方法研究[D].武汉理工大学，2013.
[2]查富祥，刘立军.船舶动力系统设计及性能优化[J].中国机械， 2015（05）：74-76.
[3]孙雅慧.船舶动力系统汽水管网热力水力特性研究及优化设计[D].哈尔滨工程大学，2015.
论文作者:蒋志富
论文发表刊物:《防护工程》2019年14期
论文发表时间:2019/11/18
标签：船舶论文; 动力论文; 系统论文; 装置论文; 目标论文; 柴油机论文; 多个论文; 《防护工程》2019年14期论文;