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模块化造船技术的应用

时间:2022-10-25 15:25:04 来源:网友投稿

计划以及数据传输网络的标准界面,不仅规定了其基本内容,而且还使得舰船平台能够和武器装备功能模块与电子功能模块一同建造,从而使生产周期大大缩短,并且也易于改装;20世纪70年代初,美国电船公司率先把模块化建造技术系统地用于“三叉戟”SSBN的组装,而攻击型“弗吉尼亚”级核潜艇于建造之始,就将模块化技术作为主要因素左右着研制工作,使潜艇的“多能”得以展现;

(2)第二个阶段(发展时期)

从80年代初到90年代初。在这一时期,除了美国和德国以外,其他国家也陆续地开展了模块化造船技术的研究,而且应用的范围也逐渐增加;

(3)第三阶段(技术成熟时期)

从90年代后期至今。在这一时期,模块化造技术逐渐完善成熟,越来越多的国家开始使用模块化技术建造舰船。美国、德国、日本、法国、丹麦等众多国家,都在模块化造船技术上取得了世界瞩目的成就。

通览世界造船史,模块化造船模式可以理解为:在把事前做好设计并实现批量产品制造的同时,以分段与总段的形式展现装备程度相当的模块以及各种功能的模块,并据此装配成具有风格各异且结构与尺寸相通的类型与用途的船舶。

纵观造船技术先进的国家对模块化造船技术的实践,可以看出,他們所做的工作主要是把船舶的装备或者系统依据功能或者层次体系分为若干个具有接口关系并且相对独立的单元,然后再依照通用化、合理化与系统化的原则,用不同的方式组合为船舶的装备或者系统。它其实就是船舶标准化和系统工程相结合的产物,是现代标准化在船舶建造中的一种比较高级的技术形式,也是船舶设计与生产的一种新手段,引起了同业的广泛重视。

模块划分的最终目的是缩短设计周期与建造时间、降低生产成本、提高生产效率,最终形成功能可以独立、结构大小得当的单元。

船舶的模块分硬件模块和软件模块两大类。通常来说,船舶的硬件模块依据用途不同可以分成三类:船体结构模块、动力装置模块和电子设备模块。其中,船体结构模块,包括分段与总段两种模块形式(见图1、2);动力装置模块与电子设备模块,同属于功能模块的范畴。

4 模块化造船技术的发展趋势

计算机高性能技术平台为模块化的合理设计与高效建造提供了有力的技术支持,也是模块化造船技术发展的大势所趋。设计之初着力于设计软件的开发,在此基础上展开技术设计。如DELMIA等立意之初,首先要做的是设计建模与虚拟模型尝试,通过计算机反复研发最终成型的基础上,全面展开生产,不仅缩短了生产建造周期,而且大大节约了费用开支。

就标准化而言,采用组建式结构模块化的标准化设计显得至关重要。无论模块化的接口还是模块化的每个子系统,都是在同一标准下“量身定做”的。应用户的不同需求,生产商所做的只是部件的更换和功能模块的切换,在同一尺度、同一标准船体上,灵活方便地实时进行安装。这种开放式的体系结构无论当下还是将来都是作为基础性重要构件,贯穿于实现模块化始终的。开放式结构体系最大优势也是最终本意,即方便进行安装、随意更换流行产品等。

目前,北约已经制定了开放式体系结构接口标准,美国也成立了专门的部门负责制定开放式体系结构的标准。如LCS采用可重复组装、开放式的船体结构,能根据任务需要随时装配相应的运行模块。据此,全面体现这种概念的“海上构架”模式广泛运用于世界海军舰队建设,它是融合单舰动力、舰体和舰队作业性能的系统整体,可针对形势的需要及时切换任务模块展开相应的水雷战、反潜战及水面战等海战模式。1981年,德国建造的第一艘MEKO轻型护卫舰服役尼日利亚海军,至今先后设计了多种级别二十余艘军舰服役于土耳其、葡萄牙、波兰、南非等国家海军。而德国海军其自身则成功运用MEKO技术打造了F123和F124两级护卫舰。德国成熟的经验说明,进一步采用成品技术可以促进技术的更新与进步,更易于节约研制成本和维护保养费用,大大降低整个全寿期费用。

5 模块化造船技术在民船建造中的应用

模块是一个标准化的单元,它适合应用于系列化的大批量的船舶建造,目前它主要是应用于军船的建造。随着经济的发展,民船市场也在不断发展,模块化造船技术在民船建造方面的应用,同样可以发挥它标准化与通用化的优点,因此模块化造船技术也逐漸应用于民船建造中,如机舱模块、卫生单元模块与上层建筑模块等(见图3~图5)。

我国在80年代开始引用模块化技术,并在90年代初由中船总公司组织成立了模块化造船研究课题,以35 000 DWT浅吃水散货船为标准船型,组织广州造船厂与上海船舶设计研究院开发研究船用模块,目前已应用于多种类型的船舶。这些模块都具备独立功能,在出厂之前就已做过了密性与运行试验,装船之后再将接口与相对应的系统接通,这样就可以进行操作运行。

此外,这些模块还可以根据不同的需求组合为具有不同功能的新模块。例如,船用热井模块,它可以根据锅炉的容量选择相对应的给水泵与大气冷凝器,而且选择也比较灵活,可以是离心泵,也可以是立式泵或者旋涡泵,还能根据不同的位置需求来布置泵的位置。也就是说,数量一定的部件,可以通过组合派生出多种不同的产品,以满足不同的使用需求。

6 结束语

综上所述,模块化造船技术是船舶建造中一项里程碑式的技术,它不仅是对传统造船业的一种挑战,更说明了造船业未来的发展趋势。我国目前在模块化造船技术应用上已经比较靠前,而且技术也越来越成熟。模块化造船技术还有很大的进步空间,随着计算机技术的发展,未来模块化技术将会得到更为广泛的应用,并且最终能够实现真正意义上的模块化造船技术,对丰富和发展我国造船业的技术宝库具有重要意义。

参考文献

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