舰船推进系统仿真模块化建模体系研究

总第１５４期　２００６年第４期　舰船电子工程　Ｓｈｉｐ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅ　ｎｅｅＩｉｎｇ　Ｖ０１．２６　Ｎｏ．４　１０　

舰艇一体化作战模拟训练系统概念原型研究　

刘高峰　）・　’宋胜锋　’　（华中科技大学　’武汉４３００７４）　（海军工程大学　’武汉４３００３３）　摘要在分析舰艇作战模拟训练的发展方向的基础上，提出一种基于ｍＡ分布式仿真技术的岸港舰艇一体化作战　模拟训练系统的概念原型，并对其主要关键技术进行简要说明，对提高舰艇协Ｍ／联合作战训练的效果和水平具有重要作　用。　关键词舰艇；一体化作战训练；概念原型　中图分类号Ｔｉｔ３９１．９；Ｅ８３７　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　Ｈａｒｂｏｒ—Ｗｏｒｓｈｉｐ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ　Ｃｏｍｂａｔ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｌｌｊｌｌｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｌｉｕ　Ｑ１０ｌ州’，　’Ｓｏｎｇ　Ｓｈｅｎｇｆｅｎ￣　‘　（Ｈｕａｚｌ啪ｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１），Ｗｕｈａｎ　４３００７４）（ＮａｖＭ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　０ｆ　ＥｒＩｇｉ肿ｍ　’，Ｗｕｈａｎ　４３００３３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｏｎｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　０ｆ　ａＩｌＩａｌｙ　ｔｈｅｔｒｅｎｄ　０ｆｗａｒｓｈｉｐ　ｃｏｍｂａｔｔｒａｉｎｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｍｏｄｅｌｏｆｈａｒｂｏｒ—ｗｏｒｓｈｉｐｉｎｔｅｇｒａ－　ｆｉｖｅ　ｃｏｍｂａｔ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ协　ｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＨＩ＆ｉｓ　ｐｌＤＩ　ｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ａ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｓｉｍｐｌｙ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｍａｋｅ　ｍｕｃｈ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｆｆ￣－ｔ　ａｎｄ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ／ｊｏｉｎｔ　ｃｏｍｂａｔ　ｔ￣，ａｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｗａｒｓｈｉｐ，ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ　ｃｏｍｂａｔ　ｔｒａｉｎｉｎｇ，ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　ｍｏｄｅｌ　Ｃｌａｓｓ　Ｉｉｌ￣ｌｇ　ＴＰ３９１．９：Ｅ８３７　

…～　魄　！　Ｑ　凝娩　中外船舶　

舰船模块化技术发展综述　

杨运桃　（船舶系统工程部北京１０００００）　摘要：本文介绍了舰船模块化设计概念和国外发展的概况，阐明了我国发展模块化造船技术的意义。对舰船　平台与电子武器模块集成需解决的关键技术作了初步的探讨。　关键词：模块化；全寿命周期；开放式系统；集成；功能重构　１　舰船模块化的基本概念　模块化设计技术是指：为了开发具有多种功能的　不同系统，不必对每种系统施以单独设计，而是精心设　计出多种通用或标准模块，对其进行不同方式的组合　来构成不同的系统，以解决系统的种类、规格、设计制　造周期以及成本之间的矛盾。舰船模块化设计包含两　层意思：首先是对舰船或系统的分解，即对某一类装备　或设施按照标准化、可预制性和可组装性的原则进行　分析、分解，形成系列的通用模块或标准模块；其次，是　对系列通用模块或标准模块的选取和重新组合，以期　能得到满足特定功能或需求的系统或舰船。　根据设计原理，模块化有三层含义：建造模块化意　味着可把舰艇设计成若干个独立子系统，在结构集成　前可先行组装和测试，减少制造时间和费用；技术模块　化意味着可把舰艇子系统配置在可修改、开放结构部　件中，便于舰艇在整个服役期的维护和增加新技术部　件；作战模块化意味着在基本设计中舰艇能根据不同　任务进行配置，方法是建造不同模块或者对后期模块　进行改进。　对于舰船模块化来说，应起码具备以下三个特点：　标准化一具有标准的几何尺寸、标准的结构，以及　标准的接口，在一定范围内具有可更换性的特点；　可预制性一具有独立的功能与结构，能在不受舰　船和系统的设计思想影响下进行单独的设计、制造、调　试和试验，可以提前研制进入市场，供舰船设计按照需　求进行取舍；　可组装性一具有只需要通过简单的安装和连接，　就可以完成功能与结构的组合和更替。　２舰船模块化的国际发展概况　国际上，舰船模块化技术得到了广泛的研究和应　用。到目前为止，世界范围内比较成熟的模块化技术　主要有德国的Ｍ口（０技术和美国的ｓＥ＾Ｉ、们０技术。　ＭＥＫＯ模式与ＳＦ＿ＡＭＤＤ模式是两种风格不同、各有侧　重的模块化设计方法。　２．１　ＭＥＫＯ模式　ＭＥＫＯ的含义是多用途标准组合设计。ＭＥＫＯ模　式是由护卫舰的制造商Ｂｌｏｈｍ＋Ｖｏｓｓ公司开发出来的，　其主要目的是为了解决不同船东对舰艇多样化的需求　以及缩短建造周期、降低舰艇成本等问题。用ＭＥＫＯ　技术可使舰船按照用户的需求配备武器和动力系统，　使得建造周期缩短，降低费用。并可方便快捷地更新装　备。　Ｂ＋Ｖ公司设计了ＭＥＫＯ　１００的基本标准平台和各　功能模块。其中平台已从基本标准平台的基础上，发　展出ＭＥＫＯ　２００、ＭＥＫＯ　３６０、ＭＥＫＯ　１４０、ＭＥＫＯ　１３０等不　同主尺度的标准平台。目前，除了“标准”和“海标枪”　这两种远程舰对空导弹外。西方水面舰船的大部分武　器，包括火炮、舰对空导弹系统、舰对舰导弹系统和反　潜系统等均可装在武器功能模块上。武器功能模块由　武器本身和安装载体构成，安装载体内装有武器发挥　正常功能所需的全部元件和设备。武器功能模块有两　种形式：集装箱式和构架式，其中前者占绝大多数。电　子功能模块包括通信、雷达、火控、声纳、数据处理、导　航等电子设备，其结构形式有集装箱式和托盘式两种。　技术的应用使德国Ｂｌｏｈｒｎ＋Ｖａｓｓ公司生产　：：：　．　；ｌ　维普资讯 披　的护卫舰建造周期较传统造船周期大大缩短。从第一　代的４８个月缩短到目前的２６个月，同时也降低了造　价，使得该公司在激烈的市场竞争中获得了巨大的成　功。该公司至今仍致力于将ＭＥＫＯ系列扩大完善的研　究中，目前最新开发有３５００　ｔ级ＭＥＫＯＤ型护卫舰及为　满足未来十到十五年市场需求的ＭＥＫＯ　Ｘ型护卫舰，　使其系列的各型号排水量从１０００　ｔ覆盖到８０００　ｔ级。　２．２　ＳＥＡＭ０Ｄ模式　ＳＥ　Ｍ【］Ｉ）（Ｓｅａ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｌＶｋｘｉｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌｋ＇ｈ：ｌｅｍｉｚａｔｉｏｎ　ｂｙ￣ｕｌａｒｉｔｙ）的含义是通过模块化实施海上系统的现　代化改装。ＳＥＡＩＶＤＤ模式是由美国海军提出来的，其目　的主要是解决舰艇平台与武器电子系统在技术性质和　研制周期上存在的矛盾。采用这种模式，可以使海军　一方面在对平台和武器系统的开发研制上采取平行独　立的开发计划，而不出现过多的相互干扰和制约；另一　方面可以用相对较低的成本对一些相对稳定的平台进　行持续的现代化改装或适应性换装，以实现其作战能　力的不断升级和对不同阶段海军战略任务的执行。　美国海军于１９７３年开始进行ｓＥ　工程。１９７５　年至１９７６年间，对ＤＤ一９６３和ＦＦＧ一７水面舰船进行　了作战系统模块化分析，其后又对多型舰船采用了模　块化建造设计。１９８９年财政年度，美国国会拨专款１１　亿美元，用模块化建造法建造了”海狼”级攻击核潜艇。　其主要技术思想是：舰艇在设计时就要考虑到未来现　代化改装的需要，使舰艇的总体设计能够适应现役、在　研乃至研制规划中的武器系统的装舰要求。　２．３舰船模块化的应用　护卫舰的设计理念已被广泛应用，　技　术已成为世界造船界认可的先进技术。德国海军采用　ＭＥＫＯ技术设计了Ｆ１２３、Ｆ１２４两级护卫舰。Ｂ＋ｖ公司　出口了多种类型的护卫舰。从２００２年起，Ｂ＋ｖ公司先　后推出了　一Ｄ护卫舰、ＭＥＫＯ—Ｘ驱逐舰、ＭＥＫＯ　一２００多用途舰等设计方案。使得ＭＥＫＯ舰更加系列　化、多样化。法国“拉斐特”护卫舰的模块化设计也采　用了ＭＥＫＯ技术。　丹麦海军ＳＦ３００多用途艇也与模块化密切相关。　丹麦海军急需更新具有３Ｏ一４Ｏ年舰龄的鹳鸟级扫雷　艇、法尔斯特岛级布雷艇、鱼雷艇、导弹艇和巡逻艇。　通过采用统一的ＳＦ３００通用平台与可换的模块，在８—　１０分钟内就能按作战要求配置成可执行反潜、反水雷、　｛　｝　巡逻、侦察等不同使命的舰艇。丹麦现有的模块已经　形成了十多种系列。具有反舰导弹、防空、反水雷、吊　车、航道测量等多种功能。１９９６年，丹麦海军建成　ＳＦ３００系列艇１４艘，替代了６艘高速攻击艇、８艘巡逻　艇以及８艘反水雷舰艇，这１４艘艇不仅拥有２２艘艇的　实力，甚至单艘艇都可相当于轻型护卫舰。而正在研　制的灵活支援舰，通过在舰艇平台上配置不同的任务　模块，可以执行战斗任务（反潜、防空、反舰等）、战斗支　援（后勤保障、医疗船等），也可以完成低密度的人道主　义救援到高密度的海上作战等多种任务。　美国正在研制的濒海战斗舰（Ｉ　）采用“模块化”　设计，它可根据任务需要灵活组装、搭配不同的武器，　完成反潜、水雷战和反舰任务。虽然一艘濒海战斗舰　每次只能对抗一种非对称濒海威胁，但濒海战斗舰上　的“可配置使命模块”能够很容易地从岸上或其他设施　上进行重新配置，承担各种不同的使命。这三个使命　模块在设计中做了优先考虑，但是各种技术解决方案　也能够兼容在其它模块之中。美国海军高层也已经确　定了通过开发可存储和运输装备或人员的模块舱。利　用ＬＣＳ充当后勤角色。　３模块化技术的军事需求　按照传统的舰船设计程序，舰体和作战系统设计　是不能并行进行的，而是要首先根据海军作战要求确　定性能指标，决定所需要的武器装备，再根据性能要求　和装备情况确定舰体设计。武器系统的研制一般要花　几年甚至十几年的时间，平台从设计到建造一般也要　花５～６年。　下述两个问题导致了对模块化的需求：　１）武器设备与平台使用周期的不一致。舰船平台　的寿命周期一般可达３０～５０年，而电子武器系统发展　速度较快，这样在舰船平台全寿命周期内，一般要进行　多次现代化改装。但通过传统设计思路建造的舰艇只　适用于专门的作战装备，而不能满足进一步改装和现　代化需求，即使能改装也耗资巨大，有时甚至相当于建　造一艘新舰；此外也不能适时解决舰艇和武器装备之　间难以控制、不易预计的接口要求。当前我国的舰船　现代化改装绝大多数都是因为武器系统与船体平台之　间的接Ｈ关系，如几何尺寸、结构联接形式、基座、信号　电缆、水、电、气等发生较大变化而不得不花费大量的　人力、财力来对舰船平台进行重新设计、改装。

船舶直流电推系统选择特性的短路故障模拟

杨璇;周瑜;缪光辉;贠廷军;李骁

【期刊名称】《推进技术》

【年(卷),期】2022(43)3

【摘 要】为了研究船舶直流电推系统发生短路后的选择性保护特性,对短路发生后的主要短路源、线路状况及关键器件进行分析,采用基于设备参数的选择性保护分析与建模方法,对船舶直流电推系统选择性进行短路故障模拟。针对工程船舶应用,搭建与实际系统对应的仿真模型,对比仿真结果及短路试验结果可以看出,熔断器熔断时间、电压变化趋势及电压跌落情况都基本一致,仿真结果能有效地预测实际的短路结果及现象。本文提供了一种工程上可应用的仿真建模方法,能较准确地预测熔断器的动作情况。

【总页数】8页(P360-367)

【作 者】杨璇;周瑜;缪光辉;贠廷军;李骁

【作者单位】上海船用柴油机研究所

【正文语种】中 文

【中图分类】U665.1

【相关文献】

1.电力系统动模实验的智能化短路故障模拟控制系统2.船舶低压直流电力系统短路保护和计算3.船舶直流电网模块化电力变换器短路保护研究4.船舶直流电网短路故障限流保护方法5.船舶直流电网模块化电力变换器短路保护研究 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买

船舶操纵训练模拟系统的研究

在现代航海领域，船舶操纵训练模拟系统扮演着至关重要的角色。它不仅为船员提供了一个安全、高效且经济的培训环境，还极大地提升了船员的操纵技能和应对复杂海况的能力。

船舶操纵训练模拟系统的核心目标是尽可能真实地还原船舶在海上的运动状态和各种环境条件。为了实现这一目标，系统需要综合考虑众多因素。首先是船舶的物理模型，这包括船舶的几何形状、质量分布、水动力特性等。精确的物理模型是确保模拟准确性的基础，它能够准确反映船舶在不同速度、舵角和外界环境作用下的运动响应。

在构建船舶物理模型时，研究人员需要深入研究流体力学、船舶动力学等相关学科的知识。通过理论分析、实验测量和数值模拟等方法，获取船舶的各项参数，并将其转化为数学模型嵌入到模拟系统中。例如，通过船模水池试验，可以测量船舶在不同条件下的阻力、升力和扭矩等数据，为模型的校准和验证提供重要依据。

除了船舶本身的物理模型，海洋环境的模拟也是关键的一环。海洋环境因素众多，如风、浪、流等。风对船舶的影响主要体现在风力和风向的作用上，这会改变船舶的速度和航向。浪的大小和方向则会影响船舶的稳定性和颠簸程度。流的存在会导致船舶产生漂移，增加操纵的难度。为了真实地模拟这些环境因素，需要利用气象数据、海洋观测数据以及数值天气预报模型等信息来源。同时，采用先进的算法和计算流体力学方法，对环境因素与船舶的相互作用进行精确计算。 在硬件方面，船舶操纵训练模拟系统通常包括驾驶台模拟器、视景系统和运动平台等。驾驶台模拟器要与真实船舶的驾驶台布局和操作设备高度相似，让船员在训练时有身临其境的感觉。视景系统则通过高清显示屏或虚拟现实设备，为船员提供逼真的海上场景，包括海岸线、港口设施、其他船舶等。运动平台能够模拟船舶的摇晃、俯仰和横滚等运动，增强训练的真实感和沉浸感。

软件系统是船舶操纵训练模拟系统的大脑。它负责控制整个模拟过程，包括场景生成、物理模型计算、数据采集与分析等。优秀的软件系统应具备良好的用户界面，方便教员和学员进行操作和设置。同时，还应具备强大的数据分析功能，能够对学员的操纵行为进行评估和反馈，帮助学员发现问题并加以改进。