船舶

船舶工業是為航運業、海洋開發及國防建設提供技術裝備的綜合性產業。中國造船業在全球市場上所占的比重一直處于較高水平，中國已經成為全球重要的造船中心之一。

船舶從用途上分類，可分為軍用船舶和民用船舶兩大類。在軍船的研發過程中常涉及到強度、剛度、振動與噪聲、抗爆性、疲勞、總體性能、快速性、操縱性與耐波性、穩性等多方面的技術問題，民船的設計往往更偏向于提高結構強度、載重量和快速性等方面，所以民船設計的主要技術問題集中于結構強度與水動力性能方面。

近15年來，船舶行業飛速發展，新的設計規范對設計提出新的要求。所有的這些變化都表明船舶設計進入創新為主流的時代，這使傳統的、基于工程回歸分析和經驗的船舶設計方法越來越無能為力。目前，新型船舶大量出現，結構設計以及多種型線設計方案的優化需要進行大量船模實驗，如何減少實驗次數，減小費用開支，縮短周期是船舶設計急需解決的問題。

船舶.jpeg

船舶行業設計過程中遇到的突出矛盾和問題，從應用領域來分主要有以下四個方面：

1.軍用船舶主要考慮在戰爭中的生存能力，如水下爆炸的時候抗擊沖擊波的能力；提高艦船的隱蔽性，消音，有效的躲避各類探測裝置；

2.游艇和客運船舶對于小型的船只和游艇，主要是降低船舶的噪聲和振動，以及制造成本；對于大型客船，主要也是降低船舶的噪聲和振動，同時還要縮短設計周期；對于賽艇，主要是提高它的性能和減輕重量，所以大量會使用新型復合材料的設計；

3.商用貨運船舶主要是提高船舶的質量，提高承載能力，尤其是近年來一些新型船舶的出現，如LNG船，LPG船，對設計的要求越來越高；

4.發動機等船舶輔助設施的要求是提高能效，減輕重量，減振降噪。

同時，船舶作為一個涉及多個行業、需要大量人員共同參與的復雜產品，其產品開發不再是某個部門利用某一分析工具對某一系統進行研究就可以完成的，而需要不同部門間使用多種工具軟件和方法對多個學科進行協同設計。在這種情況下，傳統產品開發模式已經不能滿足企業的需求，一些問題越來越突出：

1.各學科獨立設計、難以協調，各級模型相互關系松散，各專業設計人員工作相互獨立、缺乏協同。因此，很難完成船舶總體綜合性能的提高和優化。

2.現有的工具，無論是商用軟件還是自有程序雖然在設計各環節中得到了廣泛的應用，但是不能按設計流程進行集成并形成有機的整體系統，這些工具的效能最多只能發揮30~40%，難以通過它們的應用實現綜合設計能力的真正提升。

3.設計工具的應用還需大量依賴設計人員的使用經驗，商用軟件投資的效益很難短期實現和得到保證。此外，由于這些設計工具的使用經驗直接掌握在個人手中，難以積累和繼承，造成比較高的知識風險。

4.設計方案的改進和優化主要依靠設計人員的經驗，對于越來越高的設計要求和越來越復雜的飛行器產品，這種設計模式存在先天的局限性。

5.設計流程不夠清晰和規范，設計過程和結果難以重現；項目的執行和監控仍主要依賴人際協調的原始模式；項目協調和溝通主要依靠會議這種低效方法，沒有充分利用當代先進的計算機技術，研制和設計的流程效率很低，這也制約了整個設計的進程。

船舶.jpg

涉及到的具體領域包括但不限于以下方面：

專用元部件設計

液壓操縱系統設計

動力裝置建模

其他系統模型

有限元模型創建

工程計算及數據管理

船舶結構參數隨機統計分布

雷達系統建模與數字仿真

強度、剛度分析

動力學分析

噪聲數據采集及分析

抗爆性分析

疲勞耐久性分析

流體阻力分析

動力與推進分析

穩性與耐波性分析

通信設備電磁場分析

優化設計分析

電子設備熱分析

多物理場耦合分析

結構擱淺損傷分析

加工工藝