بهینه‌سازی چندهدفی در طراحی همزمان سیستم بدنه- پروانه شناور

‌بهینه‌سازی سیستم پروانه پروانه یک کشتی همواره یکی از جنبه‌های مهم طراحی به منظور کاهش هزینه‌ها، افت‌های مکانیکی و افزایش عمر قطعات سیستم بوده است. روش طراحی پیشنهادی رویکرد جدیدی برای ‌بهینه‌سازی همزمان سیستم پروانه بدنه ارائه می‌دهد. در اینکار دو تابع هدف در نظر گرفته می‌شود. تابع هدف اول مصرف سوخت و تابع هدف دوم با نام تابع هزینه شامل تراست، گشتاور و بازدهی‌های آب آزاد و اسکیو می‌باشد. جهت انجام ‌بهینه‌سازی جامع، بدنه شناور و سیستم رانش بعنوان یک سیستم واحد و یکپارچه درنظر گرفته شده و از پروفیل ماموریت شناور برای مینیمم سازی هر دو تابع هدف در طول چرخه عمر شناور استفاده می‌گردد. پارامترهای کاویتاسیون و تنش پروانه نیز بعنوان قیود مسئله بکار گرفته شدند. الگوریتم تکاملی مشهور ان اس جی ای 2 جهت ‌بهینه‌سازی چندهدفی مسئله که در آن ابعاد و نسبت‌های اصلی پروانه و بدنه بعنوان متغیرهای طراحی درنظر گرفته می‌شوند به کار می‌رود. نتایج برای یک کشتی سری60 که با سیستم پیشرانش شامل یک پروانه ‌سریب و موتور l51/60df حرکت می‌کند ارائه می‌گردد. نتایج نشان داد که الگوریتم پیشنهادی یک روش مناسب و موثر برای طراحی همزمان پروانه بدنه می‌باشد و منجر به کاهش قابل توجهی در هر دو تابع هدف گردیده است.

Multiobjective Optimization of Simultaneous Ship System Design

The optimization of hullpropeller system has always been one of the most important aspects of design to reduce the costs, mechanical losses and increase component life. The proposed design methodology represents a new approach to optimize the propellerhull system simultaneously. In this paper two objective functions are considered, the first objective function is specific fuel consumption (SFC) and the other one is cost function including trust, torque, open water and skew efficiencies. For a comprehensive optimization the hull form and the propulsion system is considered as an integrated system and the emission profile of the vessel is used to minimize both objective function. The cavitation and propeller stress also is used as problem constraints. The wellknown evolutionary algorithm based on NSGAII is employed to optimize multiobjective function, where the main propeller and hull dimensions are considered as design variables. The results are presented for a series 60 ship driven by the L51/60DF engine and Bseries propeller. The results showed the proposed method is an appropriate and effective method for simultaneously propellerhull system design and is able to minimize both objective functions significantly.