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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-07112008-092055
Documento
Autor
Nome completo
Diego Felipe Sarzosa Burgos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Martins, Marcelo Ramos (Presidente)
Ferrari Júnior, José Alfredo
Fujarra, André Luís Condino
Título em português
Técnica de otimização multiobjetivo aplicada ao projeto preliminar de navios petroleiros.
Palavras-chave em português
Algoritmos genéticos
Navio tanque (projeto)
Otimização matemática
Resumo em português
Este trabalho apresenta um processo racional para a seleção das dimensões e coeficientes de forma ótimos para um navio petroleiro usando a técnica dos algoritmos genéticos. É proposto um procedimento para balanceamento em função do peso e espaço disponível de carga, determinando sua viabilidade e permitindo balancear navios de peso ou de volume. A elaboração de um procedimento e sua implementação em um programa eficiente é muito importante no dimensionamento preliminar de um navio, assim, esta pesquisa é uma divulgação da técnica dos algoritmos genéticos como uma técnica robusta para o projeto preliminar do navio. Duas funções de mérito são usadas para avaliar cada projeto: custo e vazamento médio de óleo. Estes atributos são conflitantes entre si, isto é, um baixo custo corresponde a um alto vazamento e vice-versa. O vazamento médio de óleo é avaliado com a metodologia probabilística proposta pela INTERTANKO (INTERTANKO, 2002). A avaliação do vazamento médio, através de um adimensional, considera a possibilidade de ocorrência de eventos de encalhes e/ou colisão resultando, respectivamente, em dano ao fundo e ao costado. Para a estimativa do custo são utilizados dois modelos, apresentando-se uma comparação dos seus efeitos nos valores finais das dimensões principais. Além disso, para o procedimento de balanceamento, cinco modelos de peso do casco são testados e analisados os impactos na forma e distribuição da fronteira de Pareto. Um algoritmo genético é implementado para buscar os parâmetros de projeto ótimos e identificar a fronteira não-dominada de Pareto. O algoritmo é testado com quatro funções encontradas na literatura técnica. As funções de teste são convexas, não-convexa, descontínua e uma com quatro restrições funcionais. A implementação mostra resultados similares com os apresentados na literatura. Um navio Suezmax, um Aframax e um Panamax são usados como estudo de casos para comparar os resultados obtidos com o programa implementado. Um objetivo adicional deste trabalho é expor à comunidade naval a utilidade e efetividade dos algoritmos genéticos nos problemas de projeto multiobjetivo. O enfoque desta pesquisa está na metodologia implementada e na sua recomendação para o projeto preliminar de navios.
Título em inglês
Multi-objective optimization technique applied to preliminary design of a tanker.
Palavras-chave em inglês
Genetic algorithm
Mathematic optimization
Ship tanker design
Resumo em inglês
This paper shows the rational process of selecting the optimal dimensions and forms coefficients of tanker ships using the technique of genetic algorithm. It is proposed a procedure to balance designs in weight and useful space and assesses their feasibility so that weight and volume limited tankers can be balanced. The elaboration of a procedure and its implementation in an efficient program is so important in the preliminary dimension of a ship, so this paper is a divulgation of the genetic algorithm as robust technique for the preliminary ship design. Two objective attributes are used to evaluate each design: Total Cost and Mean Oil Outflow. This attributes are conflicting between them, that is, a low cost correspond a high outflow and vice versa. The Mean Oil Outflow is evaluated with the probabilistic methodology proposed by the INTERTANKO to IMO. The assessment of mean oil outflow, by a non dimensional parameter, supposes the event of grounding and/or collision resulting in bottom and side damage respectively. In estimating the cost two models are used performing a comparison of their effects on the final values of principal dimension. In addition, for the balance procedure, five hull weight models are tested and analyzed the impact on the form and distribution of Pareto frontier. A genetic algorithm is implemented to search the optimal design parameters and identify non-dominated frontier of Pareto. The algorithm is tested with four test functions found in the technical literature. The test functions selected are convex, non convex, discontinuing and one with four restrictions. The implementation shows similar results with those showed in others papers. A Suezmax, an Aframax, and a Panamax ships are used as case study in order to compare the gotten results by the implemented program. One additional goal of this work is to expose to naval community the usefulness and effectiveness of the genetic algorithm in the Multi-Objective design. The emphasis of this paper is on methodology of design implemented and is suggested for preliminary ship design.
 
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Data de Publicação
2008-12-11
 
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