起重船作为大型海上作业的关键装备,广泛应用于海上救捞工程、海上风电设备安装、海上油气开发等工程中。随着起重船向大型化、深海化和智能自动化方向发展,高效安全自动压载系统成为迫切需求。压载水泵-重力自流-压缩空气(Pump,Gravity self-flow and Compressed air,PGC)复合压载系统作为新型压载系统,能够实现高效压载,在大型起重船舶中将发挥重要作用。本文在分析了 PGC复合压载系统的作业过程基础上,建立了其压载水动态调拨优化模型及其优化求解策略,并研发了优化压载方案数据库,以实现优化压载方案的即时提取和高效制定。本文的主要研究工作包括:(1)在分析PGC复合压载系统工作原理和操作流程的基础上,基于船舶静力学和优化理论,以压载水调拨时间作为优化目标,起重船各个压载水舱的水位高度变化量作为优化变量,船舶安全作业要求作为约束条件,建立了 PGC复合压载系统压载水高效调拨优化模型,为压载水高效调拨优化方案及计算机辅助设计奠定理论模型基础。(2)针对优化模型特点,研究了基于动态规划的求解策略和模型。工程案例分析表明,PGC复合压载系统由于其硬件上的优势,相比传统的泵压载系统可减少84.3%的压载时间,大幅提升压载效率。不同压载舱室对不同吊物敏感性不同,如案例中No.4(S)舱是影响压载时间的关键因素,使用该舱压载时间可以减少将近30%。(3)针对压载方案制定效率过低的问题,本文提出了基于压载水调拨数据库的压载方案设计方法。通过优化模型和求解算法获得不同工况条件下的最优方案数据库。根据影响调拨方案的关键因素,可检索相似调拨方案作为新问题的压载方案,从而实现船舶在不同工况下优化压载方案的快速调用,可大幅提高压载方案的制定效率。(4)最后,进行了起重船PGC压载系统硬件系统方案设计,包括总体系统组成、吊机控制系统、压载控制系统和压载管路系统等,可为PGC压载系统工程应用提供技术支持。本文可为基于PGC复合压载系统的起重船压载水调拨优化方案计算机辅助设计提供理论模型和求解方法支持,为实现压载水调拨的计算机动态控制、自动压载系统设计提供技术支持,从而提高起重船施工效率和安全。