很多期刊和学报发表过有关船型优化的程序和理论方法,但实际应用却很少。HydroComp, Inc. (Durham NH USA) 和FRIENDSHIP SYSTEMS (Potsdam Germany) 在第十五届船舶行业计算机应用与信息技术大会(COMPIT)上发表的论文展示了一种系统性的优化方案,可缩短优化周期、节省成本,而且这一优化方法完全可由小型的设计单位独立完成。
这是一个由喷水推进器驱动的巡逻艇案例,它的设计方案已基本完成,但预测速度还有些短缺。主机供应商认为主机功率已经足够 (基于类似的配置), 还需要进行一个船-机-桨系统的分析,确定要使船舶达到约定的航速还需要多大的功率。经过阻力预测和推进装置分析表明,在给定的船体、主机和喷水推进器条件下,该船确实无法达到所需航速。但正如主机制造商所怀疑的,问题根源不在于主机功率不足,而是船体和喷水推进器都没针对目标航速和吃水情况进行过优化。
论文中运用FRIENDSHIP SYSTEMS 的CAESES作为船体形状建模工具和优化平台,包含了整个优化流程,并通过HydroComp的 NavCad Premium 进行阻力预测、主机功率界定和燃油消耗分析、喷水推进器分析以及船舶几个典型运行状态的分析。论文同时强调了NavCad运用了一种基于新型线性波理论的总阻力预测方法,该方法已被验证非常适合于高速方艉船型。同时还有CAESES提供的高效的船体变形功能。
由这两个工具耦合集成的解决方案可用来优化船体形状以达到最小阻力、选择合适的喷水推进器和主机以达到最大效率、最小的安装功率及生命周期内的燃料消耗。在投资阶段成本大大降低,每年燃油成本节约超过80,000 € 。 假定一只船的生命期为25年, 则经营者节约的成本超过2,000,000 €。同样非常重要的是,最终设计达到了26 kn 的目标设计速度,而未优化的原设计,最高速度只有23 kn。
HydroComp 和 FRIENDSHIP SYSTEMS已多次成功地论证了CAESES+NavCad耦合的集成解决方案,为相关设计企业提供更多的参考案例。