艦船動力裝置數字化設計研究

楊帥 韓世薔

摘 要：為了解決傳統的艦船動力裝置設計中常存在的問題，本文將在已有的數字化造船技術研究基礎上，試圖分析研究新型艦船動力裝置數字化設計的總框架。從設計系統底層平臺、集成控制管理環境、設計系統協同設計軟件環境幾個方面來進行深入探討，以期為造船技術的數字化發展提供更多理論參考。

關鍵詞：艦船動力裝置；數字化設計；體系結構

現代戰爭與過去戰爭相比，對作戰平臺提出了更高的要求。其中，如噴水推進等新型的動力裝置也已進入試應用階段。目前，此種運用新型數字化設計在國內的艦船動力裝置設計中尚處于探索階段，并且在該領域與國外先進造船技術還存在著一定的差距。

因此，加大對動力裝置科技的投入和關注，來適應未來戰場的巨大科技挑戰。完善提升動力裝置需從多方面因素考慮，包括設計階段、建造階段、試用階段、調整維護階段等。作為最首要環節的設計階段，還應考慮到建造時間、費用估算等因素的限制，來實現對艦船動力裝置綜合水平提升的目標。

1 傳統設計中常見問題

首先，在設計過程中缺乏一定符合現代設計理論的支持。成功的艦船動力裝置設計需要在多環節中都具備成熟的技術。但不可忽視的是，在實際的設計中往往存在設計師過度依賴自身經驗，缺乏與現代設計相符的理論支持，因而在設計質量上大打折扣。

其次，缺乏成熟的設計工具的應用。目前，利用計算機輔助工具，如CAD來進行動力裝置的局部設計，對其整體設計過程也起到了較好的支撐作用[ 1 ]。盡管在虛擬樣機技術的發展下，先進工具不斷推出，但成熟的計算機輔助設計工具并沒有在動力裝置設計中展開廣闊應用。在施工中，常通過建造機艙模型來進行對設備的檢驗調整，并沒有依靠設計工具進行此項工作，也消耗了一定的人力物力。

再次，信息化水平較低。動力裝置的設計包含著大量的信息，如文件、圖紙、數據等，但在審批裝置設計時依然無法跳脫出紙質圖紙這一媒介。在信息化管理推進的方向中，存在涉及部門過多、缺少資料系統管理、信息檢索復雜等困難，使得在艦船動力裝置的信息化水平提升中出現不小的障礙。

最后，設計的范疇過于狹窄。傳統動力裝置的設計過程定義過于狹隘，與現代的虛擬技術發展存在代溝。而現代的設計概念已經延伸到設計、使用、維護等多個階段中，能夠源源不斷的為艦船動力裝置提供生命支持。因此，克服在設計初始階段的過于狹窄的弊端，勢必會為艦船動力裝置的技術發展提供更多的可行性依據。

2 數字化設計總體框架研究

針對上述的主要問題，在充分借鑒國內外有關數字化造船的先進的成功理念和技術的前提下，來研究艦船動力裝置數字化設計的總體框架[ 2 ]。艦船的動力裝置設計是一項非常龐大而復雜的系統工程，需要協調多項子專業來完成。

為了有效縮短周期、提升質量、降低成本，利用現代數字化技術來設計總體框架，主要包括以下幾個部分：

2.1 底層平臺的構建

底層平臺是一個能夠支持多時間分離、空間分布的彼此依賴的通信數據庫與計算機平臺系統。這個平臺構架中包括基礎網絡、操作保密系統、服務器、數據庫等裝置。這也成為了開發數字化設計的艦船動力裝置的重要前提和保證。

2.2 集成控制管理

當前的數據管理缺乏一定的科學方式，電子文檔形式的設計方案無法作為依據，并難以控制數據的技術狀態。這都為數據的動態管理、裝置的質量控制、信息的統一安全制造了不小的難題。采用集成控制管理技術，對設計中的相關過程、系統的分布及數據信息進行集成管理，來確保信息的完整和科學。艦船動力裝置數字化設計的核心管理環境包括：需求分析管理、文檔管理、項目管理等。

2.3 設計系統協同設計軟件

此環境的建立是在遵從設計理念的基礎上，利用網絡協同的方式，采用虛擬樣機仿真技術來實現對設計方案、施工、制造、使用及維修等個環節的技術支持。協同設計軟件的主要特點是：在信息集成的基礎上對設計進行重組和優化；在同一時間內可同時進行多項設計活動，消除由于人員分散。信息交錯等障礙帶來的效率過低現象，在保證質量的前提下，大大減少了設計時間消耗[ 3 ]。

3 結語

本文針對傳統的艦船動力裝置設計中存在的主要突出問題進行簡要闡述，并在此基礎上，結合國內外相關領域的成功經驗和成熟技術，對我國的艦船動力裝置數字化設計框架進行了初步的構建，并對主要環節進行了詳細的分析。望通過這種符合現代數字技術的高實用性、強前瞻性的新型技術，來為未來的艦船動力裝置設計提供更多的理論參考和試用的可能。

參考文獻：

[1] 張小光，李高，劉東鋒.船舶數字化設計應用及發展趨勢研究[J].科技視界，2015（08）.

[2] 蔡薇，馮佰威.船舶與海洋結構物數字化設計與環境教學研究與實踐[J].船海工程，2008（04）.

[3] 喬珊，應文燁，何剛.艦船數字化設計應用研究[J].中國艦船研究，2007（04）.