摘 要

这篇文章描述了很多关于船舶的知识，包括它的国内国外的现状还有它将来的发展的前景，以及国内外船舶的相关事业发展的具体现状。在对这些相关的背景的资料做了一定的了解了之后，还展开了对船舶机动性能的相关的讨论。在对船舶机动性的探讨和评估中，先查询了关于船舶机动性的必要性能指标和对其有有影响的性能指标，后来再经过相应的讨论，决定采用AHP的分层次的分析的方法对这些相关的指标进行排列，在对这些指标进行详细的分级，利用不同的级数对整个船舶机动性的影响而给出每一个指标所对应出的计算公式，在规定完所有指标所对应的公式后，再利用模糊控制算法对这些指标利用公式算出的值进行加权计算，最后得出数值，根据数值，我们就可以判断该船舶是否是符合你心中预期的合格船只。

关键词：船舶、机动性、AHP层次分析法、模糊控制算法。

abstract

This paper describes a lot of knowledge about ships, including its domestic and foreign status quo, its future development prospects, as well as the specific status of the development of domestic and foreign ship related undertakings. After a certain understanding of the relevant background data, a discussion on the maneuverability of ships is also carried out. In the discussion and evaluation of ship maneuverability, the necessary performance index and the performance index which have influence on ship maneuverability are first inquired, and then discussed accordingly. Decided to use the AHP's hierarchical analysis method to arrange these related indicators, in the detailed classification of these indicators By using the influence of different series on the maneuverability of the whole ship, the calculation formulas corresponding to each index are given. Then the fuzzy control algorithm is used to calculate the values calculated by the formula. Finally, the numerical value is obtained. According to the numerical value, we can judge whether the ship is a qualified ship that meets your expectations.

Key words: ship, mobility, AHP analytic hierarchy process, fuzzy control algorithm.

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 国内外现状 1

1.3国内外对比 1

1.4中国船舶现状及发展前景 2

第二章 船舶机动性的指标 5

2.1对船舶机动性研究的意义 5

2.2机动性的指标 5

2.2.1船舶的航速 5

2.2.2船舶的旋转半径 6

2.2.3船舶的到达航向所需的舵角的提前量 7

2.2.4船舶对于保持航向所呈现的稳定性 7

2.2.5船舶的惯性 8

第三章 AHP对船舶机动性研究的帮助 9

3.1关于船舶机动性的评估指标的体系的建立 10

3.1.1关于评估体系的具体说明 10

3.2参数的具体划分细则 10

3.2.1航行的基本能力参数 10

3.2.2船舶的灵活性参数 10

3.2.3船舶的平稳性参数 10

3.3关于船舶机动性的评价模型的建立 11

3.3.1 明确相应的船舶机动性的评价因素集合 11

3.3.2确定相关的评语的等级 11

3.3.3 最终的指标评价的确定 12

3.3.4有关的隶属函数的确定以及它的相关的隶属度的认定 12

3.3.5与船舶机动性相关的定性的指标的单因素的评价 13

3.3.6利用层次分析法（AHP）来对各个重要的相指标进行主观的赋权 13

3.3.7 对具体评价对象进行客观赋权 14

3.3.8船舶的机动性的相关的综合权重的计算 14

3.3.9最后进行的综合性的评价 15

第四章 关于模糊算法对船舶机动性综合评价的仿真展示 16

4.1对系统的结构进行的简化 16

4.2 有关于船舶的机动性的评价矩阵的相关的计算 16

4.3利用AHP的层次分析法进行赋权 16

4.4将船舶机动性判定的相关系数进行客观的赋权。 16

4.5船舶的机动性的综合评价的判定 17

4.6评估结论及分析 17

4.7 matlab的关于模糊算法的仿真 18

第五章 毕业设计总结 19

致谢 20

附录A 23

第一章 绪论

1.1研究背景

在如今的时代背景下，陆地开发和资源利用遇到瓶颈的现今，各国都把目光转向了广袤无尽的海洋，更加深入的研究也随之而来。我们国家也同时密切关注着海洋事业的开发，在这个大背景下，关于船舶的研究就显得尤为重要的。船舶是海上行动的最重要工具，是获取海洋资源和海洋研究成果的重要工具，可以说，没有掌握船舶技术，我们在海上就是寸步难行。而对于船舶来说，它的首要评估条件就是它的机动性，良好的机动性才能更好的在海洋上航行，故而引起了我们对船舶机动性的研究。

1.2 国内外现状

有关于海洋事业的进行（通常是开发和勘探），通常来将是使用海洋的调查船来进行的,世界上的发达国家对于海洋调查船的开发和利用已经有几百年的历程了,了解到了不同船只的不同的作用，随之便将它们分为了综合性的调查船舶、关于渔业的调查船舶、地质的调查船舶、用于海洋钻探的调查船舶、利用声学的调查船舶、勘探极地的调查的船等等之类的。我们国家对与海洋事业的研究虽然比较晚，而且进行的时间也比较短，但是在不断借鉴发达国家的成功和失败经验中，我们也逐渐将调查船的种类补充齐全。海洋调查船的多少、船舶的技术、船舶的使用年限、船舶的可靠性及船舶运行及管理水平等都能象征着国家对海洋勘探的能力。而我国虽然近些年发展的势头很迅猛，而且跟随先进水平的脚步越来越密切，大有赶超的趋势，但是由于我们的经验不足的缺陷，我们还是应该静下心来，放慢脚步，稳扎稳打的逐步进步。

1.3国内外对比

先从调查船舶的量这方面来看，我们国家目前有48艘用于调查的船舶,而其中的“海洋2号”船长仅有23. 64 m,向较于技术相对发达的美国，它们拥有的船舶的身长大于35M的数量有48艘(总共有500多艘),而在欧洲方面，它们拥有的船舶数量则是146艘(总共有300多艘)。我们的用于海洋调查的船舶无论是从数量上还是从体型上都远不如欧美发达国家。而对于能辅助进行近岸调查的船舶更是极其短缺，所以很难非常高效的对国家所辖海域，尤其是领近海域进行深入调查。

时代发生着变化，同样的，用于调查只用的船舶同样的发生这变化，而对它的要求也随之更高了，具体是哪里高了呢？请看这几点:

(1)是否配置了能执行勘探选定目标的专业仪器装备、进行起吊的装置、船舶甲板、进行研究的房间、能维持全体船员长时间生活和工作的基本设施，一般来说，续航的能力和船体的基本的稳定性是船只所必要的。

(2)船舶的主体是否足够的结实，能不能在较为恶劣的条件下依旧能够出行。比较良好的进行调查作用的船舶还应该减小干舷,降低可能的接受风的面积,还可以加设减少晃动的板甲和减少摇动的水舱。

(3)是不是拥有比较好的操作基础和稳定性。

(4)该船只的稳定的定位系统是否完善而且具有一定的抗干扰的能力。

(5)它的相关的配电的系统是否是足够的完善且具有较少的漏洞。如果是专门对水中声音进行勘探的调查船舶,那我们还需要配备良好的抗干扰电源，以防止额外的干扰。所以,用于调查的船舶除了数目的对比之外,它的基本参数以及专业设备之间的对比同样是个极其重要的一面。

1.4中国船舶现状及发展前景

第一点，对于相对低级的船舶生产过剩，而相对高级的却产量不够；而在另一点上，对行业进行的重组遭受的危机是很大的：怎么解决产能过剩，完成重新组装成为船舶行业所面对的问题。

　　这些年来，与船舶相关的产业破产已经司空见惯了，实际来说，这正反映了市场弱肉强食的生存法则。

　　实际来说，造船这一行业生产过量早就已经成为了共同认知，现如何中国造船工业迎来了非常严重的经济危机。第一点，全球造船需求迎来了低谷，航行运作需求和船舶需求供过与求的形式在短时间之内很难得到巨大的改善，需求的前景依旧十分不明朗；而在另一点，全球船舶工业都遭受了重大打击，除开西方造船业利用它们在奢华船舶等方面的独特特点，经济有所提升外，日本韩国等重要制造船舶的国家都遭受了重大打击，而我们的造船业也遭受了比09年金融危机时更加严重的不景气状态，船舶这一行业的市场运作压力不停的加大。

　　低级端口过量剩余，高级端口严重不足量。船舶行业产量过剩凸显的是结构性矛盾，如若不实施一定的措施，这一矛盾必将更加严重。

　　现在，没什么技术含量逐步发展成我们国家船舶行业竞争的“致命伤”。其中高额的附加值的油船、集体装载箱船舶的订单主要被日韩持有，我们国家则以低廉价格和技术水平主要用于货船方面，且货船是航海运行行业适用的基础船舶。

　 就目前的船的数量上来说，认为中国是造船的大国是可信的，但是由于缺乏相应的高新的技术，我们被称作是造船的强国显然是不能使人信服的。中国造船事业打开全球市场肯定是一个先从数量上扩张再从技术方面领先的这一流程，所以，必定有一个减少发展的情况存在。

　　事实上，造船行业所面临的这些问题也正说明了行业转型的任务艰巨性。越是庞大的产业，它转型所带来的影响和阻力也是更加的巨大，造船事业不论是从整体化方面还是系统性方面来说都是非常高的。

　　在我看来，决定造船水准的木板、短板较多，所以，在先进技术方面的提升依赖与全面性的提升。

　　从前，船舶事业得到各方资本家的热爱，而现在，产业缩水的现状却层出不穷，全方位的进行结构的转型，优胜劣汰，鼓舞行业兼并重组成为我们国家的造船行业自我救赎的一种形式。

　　实际上，面对全球经济危机的洗礼，船舶制造事业实施的转型重建同样在相关的推行政策中有多次的提及。

　　也就是说，造船行业的转型出台了很多政策，可是就从如今的情况来看，到底要怎么选择利弊还是很难说的，所以，产业转型其实没有多少实质的进展。

　　就拿多年以前的一些造船企业作例子，即便有了国家的助力，这个单位仍就不愿并购某造船企业，仅仅是租借其地方和设施，做个样子罢了。

如果要实现产业转型，就一定需要提高相应的执行力。兼并重组代表着会有部分企业和地区遭受一些损失，原来公司的利益将会流失，所以，部分造船的公司和某些地区的政府不愿意实行这一政策。

在我们国家的大多数的和造船相关的行业，它们的技术水平还有影响地位，甚至相应的生产的结构有可能都是相似的，所以将它们进行合并重组，得到的效果可能就不是互补了，非常有可能更加地拖累企业。

　　值得一说的是，缺少资金也是行业重大问题。增强企业的凝聚力的初衷，一定要是真的利于市场的效益的，而非只是政治上的一种空头宣传，国家愿意将所有的运营困难的企业都整合，可是有些单位没有资金去整合，相关的任务也没多少，所有成本加起来，比自己重新整合公司的资金需求还要大的多。

　　曾有业内人士说过，国有、民营、合营企业间进行合并整合时如何进行融合并和谐，且整合之后相应双方的利益要怎么统筹兼顾？而两个实力强劲的单位整合后又是谁说的算呢？相关的订单有该如何分配？到底该怎么平均分配共同利益？产品的规格该如何界定？这些都是整合后会出现的难点。

　　非常确定的，按照以上的说法，我国造船行业的前景还是充满荆棘的，我们如果无法合理的解决这些问题，我国的造船业也将脱离不了困境。

现在，我该如何切除整合所带来的顽疾呢？要知道唯一的突破口就是出台相应的政策来刺激发展，虽然这有可能会使得大量的落后企业濒临破产而被淘汰，但我们要时刻了解着，要进步必定会伴随着淘汰，淘汰本身不可怕，关键是我们要找到通向未来的路。　　

纵观全球，所有国家在发展自己国家的造船业的时候都会遇到这个问题，这个问题是无法避免的，只有合理的解决才是长久之计。

　　市场机制就是优胜劣汰，它是淘汰机制，同样更是再造机制，淘汰落后的生产力，将所有资源都投放到更加有效益的地方去。将我国的优势在中小型造船企业上发挥完善才是最有效的解决之道。

第二章 船舶机动性的指标

2.1对船舶机动性研究的意义

船舶作为一种常见的交通工具，它必然是存在着很多的性能指标的，但其中最能影响船舶本身评估的性能指标，就非机动性莫属了。机动性是船舶最直观的性能，同时我们说的优秀的船舶性能中必然包括机动性这一项。机动性同时是所有船舶完成任务的先决条件，故而我们建立一个对船舶机动性的评估指标就对船舶的发展尤为重要了。

2.2机动性的指标

关于什么是船舶的机动性这个话题，其实很简单明了，船舶机动性就是一定时间内船舶对操纵员的作出反应所需要的时间和单位时间内进行的位移量的大小。机动性是船舶的一个最为基本的一个决定性的属性，它的优劣将会直接决定一艘船舶的好坏。机动性的指标有以下几点：(1)船舶的航速;(2)船舶的旋回半径；（3）船舶的到达航向所需的舵角提前量；（4）船舶保持航向的稳定性；（5）船舶的惯性。下面详细讲述一下上面描述的指标的含义以及它们的测量的方法。

2.2.1船舶的航速

航速的定义是船舶在单位的时间里所能前进的距离。它们一般选用的单位海里/小时。这是船只非常重要的一个的战术的性能的指标。我们一般用计称仪来测量判定船舶的航行速度，而船舶的航速可以分为全速，最大的航行速、进行巡航时的航行速度、经济的航速和最小化的航速。现在，大如装载导弹的巡航舰，航空母舰等的，它们的航速一般都是大概30节的，如果是较小型的舰艇的话，它们的航行多半为40节到60节这样子的。下面我们要精确的记录下船舶的航速。我们应该选用一些水流影响较少、距离基准线比较近、相对的位置线路比较密集的位置来测量船舶的航速。我们测量时可以利用定位系统来实行，而我们选用的能实现测试的区域尽可能的与所定位的位置线要有良好的交角区。当我们的船舶航行到适当的位置线上面的时候，先记录下在相应航程时的起点位置，当它的速度达到平稳的时候开始记录，在航程进行的每个30秒中测定相邻的双曲线网格间的距离。连续不断的记录下以后的20个连续的值。所以，在整个船舶航行的过程中一共用了9.5个分钟。配合上定位系统的位置，在适当的程序的配合下进行精确的测量，这样可以做到尽量的精准测量。测定的相关的数据也可以相应的减少一点，一般减少到10组，同时不会影响到相应的精度。如果用这样的方法的话，实际用的时间就能够缩减到平时的一半时间。当一个航行的旅程结束后，该船舶一般要选择小舵角的回旋。等到了船舶与原来的航向正好是相反的角度的时候，在进行同样的测量操作。当我们要处理结果时，可以用以下的方法来处理：

1. 我们应该将测量的两个相邻航程之间的实际的距离换算出来；
2. 我们要精准的计算出每一个航程距离19个间距的平均的距离；
3. 我们要算出每一个不同航行旅程对于地面时的平均速度；
4. 我们可以将每一个相邻的两个航行旅程的平均时速进行相应的组合，在计算组合后数值的加权平均速。

2.2.2船舶的旋转半径

什么是船舶的旋转半径？这个很简单，就是在一定的舵角和一定的速度条件的情况下，船舶所呈现的旋转的半径，这就是船舶的旋转半径。而这个旋转半径是船舶的机动性的关键指标之一。而关于船舶旋转半径的测量，我们可以与之前的船舶航速测试在相同的区域来测试，而我们应该如何对它进行测量呢？可以按照以下的方法进行测量：

当船舶的发动机处于某种额定的转速时，在我们提供不同的船舶舵角时，可以从中获取不一样的旋回周期和相应的旋回半径。当我们的操纵员发出相应的指令的时候，系统自动按照20秒一次的记录相应的指示器的两个的格网之间的定位的数值。当我们保证舵角和相应的速度相等时，我们以这样的条件下旋回2到4圈，然后再用相同的条件再次的进行一次测量，然后就可以相互对比。最终，我们将同一条件下所测量出来的定位值全部都描绘在合适的比例尺的坐标纸上。在减去发出命令时所带来的延时效果后，我们就能依据所绘出的曲线图形来测量得出相应的旋回半径，按照它所给出的测试所用的时间和罗经的相应指示值，我们就可以已经这些数据得到对应的旋回周期。

在我们选取那些航迹的记录仪（带有微处理器的）的时候，我们就可以很方便的得到旋回圈的对应的轨迹的图片。而出于提高精确的方面来考虑的话，我们应该选择合适的灵敏度和相应的比例尺。

在我们选取微型机器和高精密度的接受仪器配合选用的时候，则可以直接通过输入相应值来获取最终所需要的数据。而微机可以按照20秒每次的效率来进行记录。若在相对一定的舵角和速度的条件的情况下，当有稳定的旋转角的速度出现的时候，我们就可以开始记录测量了，如若最后的回转角度超过了180度，那么我们的微机就能够通过程序的运算来获得最终的结果，即旋回半径值。

2.2.3船舶的到达航向所需的舵角的提前量

关于什么是船舶的到达航向所需要的舵角的提前的量，其实就是指当所需测量的船只的航行的方向转动位q角度时，从开始发出指令且进行转动舵把的位置B，抵达两条航路的交集地C，而最开始的航道上有一段的距离为M。从这些关系中就可以得出的是，在我们需要把船只的航行角度旋转q角度的时候，可以在我们到达C点的时候，提前M的距离的时候就开始转动舵把，这样的话，该船只就能够在预先设定的位置C点处航向计划的航道上。所以，不管是在什么样的情况下，如船队集体行进，为躲开预期会到的碰撞，独自航向狭小地区等等的，都需要着重考考船舶的到达航向所需的舵角的提前的量，这个对于我们更加好的操纵船只上有这非常重大的帮助。

跟上面描述的测量船舶的旋转半径所使用的办法大致上一样，船只在驶往目的地时，在下令开始航行的时候起，不断的对船只的实时位置进行测量，一直等到到达目标航道上面稳定的行驶的时候才停止。后面，把记录出来的行进的路线全部表在一个比例尺合适的坐标纸的上面，在绘出之后，在标出两条交线的汇集点。到了最终的一步了，在坐标纸上画出一定的距离M，这个距离M就为我们所要求取的相应的舵角的提前的量。当初始的条件发生改变的时候（如速率和舵角），进行的测量需要分开按照它们特定的要求再进行对应的测量。