艦船的案例
艦船雷電環境研究
04 艦船雷電環境分析
水面艦船尤其是大型艦船，其雷電環境與陸地建筑物有一些差異，具體分析如下：
1） 由于艦船活動的區域包括港口、近海和遠海，因此需要綜合考慮這三種區域的雷電環境。我國一些南部港口雷電頻次很高，艦船在港口停泊時，遭遇雷擊的概率高，但雷擊強度超過標準幅值（200kA）的概率極低。而在近海或遠海區域，雷電頻次降低，但雷擊強度大大超過港口的雷擊強度，首次回擊幅值可能達到甚至超過300kA。
2）當艦船在海面航行時，艦船本身對雷電的發生會有一定的影響。由于海面沒有其他突起物，當艦船上方存在雷云時，艦船成為地平面上唯一可產生電暈及上行先導的物體。一般認為，低于100m的建筑物通常假設值遭受下行雷擊，但對于海面上的艦船，考慮到突起的唯一性，對于最大高度達到20m~50m的艦船，其產生上行先導的概率要高于陸地同等高度的建筑。另外，由于艦船船體到最高位置的避雷針都是金屬良導體，更有利于上行先導的產生。因此，海面艦船的存在，會增加雷擊發生的概率。上文提及的Eduard Shulzhenko等人對海上風電場雷電監測的文獻中還有一個結論：海上風電場建成后，雷電頻次和最大首次回擊電流都比建成前要高（增加幅度均超過100%），這也驗證了海上 突起物對雷電頻次和強度的增強效應。艦船的高度雖然沒有風機高，但其對雷電頻次和強度的增強效應同樣也會存在。
3)對于艦船年雷擊次數的估算可按照IEC 62305-2 “Protection against lightning - Part 2: Risk Management” 中的如下公式進行：
其中，為年雷擊次數，為所在區域的年雷擊平均密度，為截收雷電的等效面積，為環境因數。
展開 【專題研究】美國海軍艦船的水動力設計與優化簡介
20世紀60年代和70年美國海軍艦船工程中心（Naval ship engineering center，NAVSEC）——現稱“海軍海上系統司令部”（Naval sea systems command，NAVSEA）——是美國海軍戰后大部分艦船項目的設計機構。據了解，DTMB公司是與NAVSEA聯系密切的主要試驗機構，特別關注船型開發和水動力研究。近些年來，隨著美國海軍艦船采購戰略的改變，造船業界在船舶整個設計過程中承擔更大的責任，新的采購戰略賦予了造船界提供創新、可生產和造價可承擔的設計方案。經過近十年采購戰略的實施，NSWCCD不再是美國海軍所有新船設計項目的唯一試驗機構，但其經驗、設計歷史、理念仍對目前的海軍艦船設計具有十分重要的影響。
本文通過參考水動力相關文獻，簡介美國海軍在一些艦船項目研究中的水動力性能局部的設計與優化，主要分水動力設計優化的應用發展與案例分析兩部分進行介紹。此外，考慮到目前CFD等水動力計算軟件在新船開發和設計中發揮越來越重要的作用，本文還介紹了目前美國海軍正在開發的部分水動力軟件以及在高速運輸艦項目上的軟件應用。
二、美國艦船水動力的局部設計與優化
NSWCCD在短期海上補給項目、中期的海上補給項目T-AKE、高速半滑行船體、LHA（R）Plug Plus以及高速航母等項目的研發中，通過與NAVSEA聯合開發獲得了一些有價值的船型設計，包括適中的Nabla球首、橢圓球首、pre-swirl banana skeg、producible skeg/中線面尾鰭、和尾壓浪板。以下將對美國海軍艦船的局部水動力設計進行闡述。
展開 艦船、潛艇、魚雷的輻射噪聲特性及其測量方法
艦船、潛艇和魚雷的輻射噪聲，是被動聲納的聲源信號。
艦船輻射噪聲的危害：
破壞了艦船的隱蔽性；
可能引爆某些水中兵器；
干擾本艦的水聲設備(自噪聲)。
艦船、魚雷輻射噪聲特點：噪聲源繁多、集中，噪聲強度大，頻譜成分復雜。
1、艦船輻射噪聲的聲源級和噪聲譜
艦船輻射噪聲聲源級：在遠場測得噪聲級后，在修正傳播損失，歸算到離聲源聲中心1米處，并計算出1Hz帶寬內的聲強，則聲源級(譜級)為：
式中，Δf是換能器工作帶寬，I0為參考聲強，IN為距聲源聲中心1米處的噪聲聲強。
噪聲譜基本類型：連續譜、線譜。艦船輻射噪聲為線譜和連續譜的迭加。
2、艦船輻射噪聲源及其特性
艦船輻射噪聲源分為三大類：機械噪聲、螺旋槳噪聲和水動力噪聲。
(1) 機械噪聲
機械噪聲是航行或作業艦船上的各種機械的振動，通過船體向水中輻射而形成的噪聲。產生機理：
不平衡的旋轉部件(電機電樞等)；
重復的不連續性(齒輪、渦輪機葉片等)；
往復部件(汽缸的爆炸)——產生線譜噪聲，其成分是振動基頻及其諧波分量 ；
流體空化和湍流及排氣(泵、管道、凝汽器等)；
機械摩擦(軸承等)——產生連續譜噪聲。
展開 水下爆破沖擊波損壞艦船的仿真模擬
1.仿真背景
艦船的抗爆炸和抗沖擊問題，在艦船生命力研究中具有重要的意義，如何 有效地計算分析艦船水下沖擊環境，提高船體結構抗沖擊性能，提高艦船的戰斗力和生命力，是現代艦船研究的重大課題，對艦船在遭受典型武器命中后的沖擊環境及沖擊因子的研究是考核艦船生命力問題的重要組成部分，以某型號艦船的船體結構為星，結合大型有限元計算軟件LS_DYNA建立有限元分析模型，利用仿真計算的方法，研究艦船抗爆炸抗沖擊的性能，為間艦船的生命力研究提供了依據。
2.前處理
3.關鍵字（由于保密協議，不貼出數值）
4.爆破過程中艦體任意四點加速度曲線圖（由于避開敏感數值，增大了沖擊因子）
5.艦體受力云圖
6.流體密度ALE云圖
7.流體密度Iso云圖
8.結果動畫
展開 
國外艦船數字化設計建造技術發展動向與“數字化造船”初探
理想的“數字化造船”可大致歸納為如下7個特征：
建造全過程仿真化——船舶建造全過程仿真化將提供在“計算機中制造”的能力，使用艦船產品模型、造船過程模型和制造設備模型，生產出數字化的艦船。在船舶設計階段，實時地、并行地模擬出船舶未來建造的全過程及其對艦船產品設計的影響，預測艦船性能、造船成本、可制造性，從而更快捷地組織造船生產，使船廠和車間的資源得到更合理的配置，以達到艦船產品的研制周期和成本最小化、艦船性能最優化和建造效率最高化。
過程控制并行化——建立基于船舶產品數據管理的并行開發環境和科研生產協同環境，設計與建造、設備研制與總體研制、系統設計與總體設計之間的并行與協同，實現與船東（軍方）、船級社、船廠、配套設備供貨方、船模水池和CAE軟件庫等外部機構的協同。
決策體系智能化——針對發展戰略、投資規劃、重大產品決策等，形成智能決策支持系統，增強決策的科學性、準確性和及時性。
管理體系信息化——適應信息化環境和信息化生產的要求，建立信息化的管理、控制體系。
信息體系網絡化——利用計算機網絡，集成和流通科研、設計、生產及其過程控制信息和經營、管理、服務等信息。
工藝裝備自動化——通過自動化工裝，直接利用數字化工藝數據。
服務保障全程化——形成基于數字化設計、建造數據和信息網絡的快捷、方便的軍民船全壽期服務保障體系。
展開 水下爆破沖擊波損壞艦船的仿真模擬
1.仿真背景
艦船的抗爆炸和抗沖擊問題，在艦船生命力研究中具有重要的意義，如何 有效地計算分析艦船水下沖擊環境，提高船體結構抗沖擊性能，提高艦船的戰斗力和生命力，是現代艦船研究的重大課題，對艦船在遭受典型武器命中后的沖擊環境及沖擊因子的研究是考核艦船生命力問題的重要組成部分，以某型號艦船的船體結構為星，結合大型有限元計算軟件LS_DYNA建立有限元分析模型，利用仿真計算的方法，研究艦船抗爆炸抗沖擊的性能，為間艦船的生命力研究提供了依據。
2.前處理
3.關鍵字（由于保密協議，不貼出數值）
4.爆破過程中艦體任意四點加速度曲線圖（由于避開敏感數值，增大了沖擊因子）
5.艦體受力云圖
6.流體密度ALE云圖
7.流體密度Iso云圖
8.結果動畫
展開 【線纜百科】艦船用電纜基礎知識
B.2.2 舉例
a) 艦船用低煙無鹵乙丙絕緣交聯聚烯烴內套鍍錫銅絲編織鎧裝交聯聚烯烴外套電力電纜，額定電壓0.6/1kV，三芯，標稱截面35mm2，燃燒特性為SC型，表示為：JEPJ85/SC 0.6/1kV 3×35
b) 艦船用低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣交聯聚烯烴內套鍍錫銅絲編織鎧裝電力電纜，額定電壓0.6/1kV，三芯，標稱截面50mm2，燃燒特性為SC型，表示為：JYJPJ80/SC 0.6/1 kV 3×50
c) b) 艦船用低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣交聯聚烯烴內套直流電力軟電纜，額定電壓直流1kV，一芯，標稱截面400mm2，燃燒特性為SC型，表示為：JYJPJR/SC-1 1 kV 1×400
d)艦船用低煙無鹵乙丙絕緣交聯聚烯烴內套鍍鋅鋼絲編織鎧裝交聯聚烯烴外套耐火電力電纜，額定電壓0.6/1kV，二芯，標稱截面25mm2，燃燒特性為NSC型，表示為：JEPJ95/NSC 0.6/1kV 2×25
e) 艦船用低煙無鹵乙丙絕緣鍍錫銅絲編織鎧裝交聯聚烯烴外套電力電纜，額定電壓600V,19芯，標稱截面1.5mm2，燃 JKE85/SC 600V 19×1.5
f) 艦船用低煙無鹵瑞侃線芯絕緣鍍錫銅絲編織鎧裝交聯聚烯烴外套輕型薄壁通信電纜，額定電壓250V,七對，標稱截面0.6mm2，燃燒特性為SC型，表示為：JHR85/SC 250V 7×2×0.6
g) 艦船用低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣鍍錫銅絲分屏蔽鍍錫銅絲編織鎧裝交聯聚烯烴外套輕型通信電纜，額定電壓300V,10對，標稱截面1mm2，燃燒特性為SC型，表示為：JHYJPQ85/SC 300V 10×2×1
h) 艦船用低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣鍍錫銅絲總屏蔽鍍錫銅絲編織鎧裝交聯聚烯烴外套輕型通信電纜，額定電壓300V,10對，標稱截面
展開 《艦船現代沖擊理論及應用》
【版次印次】 1 【ISBN書號】 7030158369
【開 本】 16開 【裝 幀】 精裝
【頁 數】 254
內容提要
本書系統介紹水下非接觸爆炸沖擊環境下，艦船及設備沖擊響應特性仿真分析理論與實踐。全書共分10章，包括緒論、沖擊輸入的時域和頻域表示、沖擊響應特性分析、譜跌和動態設計法的主模態理論、多剛體一彈性體的子結構建模方法、抗沖擊設計的有限元縮聚建模、GAP單元在非線性建模中的應用、沖擊脈沖和沖擊譜的數據分析方法、沖擊試驗機和沖擊脈沖的確定、艦船水下爆炸沖擊等。本書的顯著特點是：在空間上，將水、船體結構、艦載設備等綜合在一起，船體結構強度和設備響應計算直接放在沖擊環境之中；在時間上，考慮了爆炸沖擊過程和船體彈塑性變形過程的連續性；在理論方法上，綜合了理論、試驗和數值方法，但以數值方法為主。本書內容全面，取材新穎，注重方法，實用性強。除系統敘述艦船及設備沖擊響應特性仿真的相關基本概念、基本方法外，作者還注意結合親身實踐體會介紹應用實例和國內外的有關最新研究成果。
本書可直接指導艦船及設備沖擊響應特性分析和防護設計，還可作為高等院校船舶工程、輪機工程等專業以及航空航天、地震、爆炸等領域里的高年級學生和研究生的教學用書，對廣大從事爆炸沖擊動力學分析、研究、應用和開發的科研人員也有較大的參考價值。
第1章緒論
第2章 沖擊輸人的時域和頻域表示
第3章 沖擊響應特性分析
第4章 譜跌和動態設計法的主模態理論
第5章 多剛體-彈性體的子結構建模方法
第6章 抗沖擊設計的有限元縮聚建模
第7章 GAP單元在非線性建模中的應用
第8章 沖擊脈沖和沖擊譜的數據分析方法
第9章 沖擊試驗機和沖擊脈沖的確定
第10章 艦船水下爆炸沖擊
附錄 恒等式的證明
展開 基于GAMBIT的艦船全附體幾何建模
幾何體建模是進行CFD計算一項重要的基礎工作.對于具有復雜附體結構的艦船，如何精確快速進行建模將決定其水動力CFD計算的精度和效率.基于優秀的CFD前處理軟件GAMBIT強大的幾何建模功能，實現對水面艦船包括螺旋槳、舵、減搖鰭、舭龍骨以及槳軸支架的全附體建模，為考察其在全附體情況下的水動力打下了良好基礎，以期提高艦船CFD計算的仿真度和精度
基于GAMBIT的艦船全附體幾何建模.pdf
日船企商船訂單少，接單目標轉向艦船
在主營業務商船建造方面，與中國和韓國的競爭日趨激化，在此背景下，大型艦船是為了彰顯技術實力之高、再次提升品牌號召力而無論如何都要獲得的訂單。
截至目前，該公司已連續建造了4艘討論部署新型戰斗機“F35B”的“出云”號等大型直升機配備型護衛艦。還開始涉足此前被三菱重工基本壟斷的宙斯盾艦，2015年度獲得了此次下水的“摩耶”號的訂單，2016年度也連續獲得該型艦的訂單。2艘的采購額達到1621億日元（約99.28億元人民幣）。
報道稱，尋求獲得艦艇訂單的不僅是日本海事聯合。錯失宙斯盾艦訂單的三菱重工攜手三井E＆S造船獲得了自2018年度起連續建造8艘的小型護衛艦訂單。具備護衛艦建造能力的其他日本綜合重工企業的商船建造也陷入低迷，訂單額達到商船數倍甚至十多倍的艦船正在成為支撐經營的支柱。
圖/日經中文網
報道指出，據日本船舶出口組合統計，4～6月遠洋商船的建造合同比上年同期減少28％。在世界范圍內，新造船的訂單量均表現低迷，其中，集裝箱船和LNG船的訂單被中國和韓國企業奪走。此前達到7成左右的日本國內海運公司訂單提高至9成以上。由于無法借助成本競爭力抗衡，因此幾乎無法獲得來自海外的需求。
涉足護衛艦建造的各重工企業擁有很多具備較高設計能力的人才。由于人工費較高，在邁向沒有太大技術差異的商船建造領域無法發揮成本競爭力。針對現狀，日本大型重工企業高管指出“將積極爭取能確保一定程度的工作量、在交付后也因修理和檢查而有望獲得定期收入的艦船訂單”。
考慮到中國的海洋戰略，日本政府正在將預算投向島嶼防衛。有觀點認為，護衛艦的建造和維護也將增加，因此，目前能夠確保工作量。但是，即使是采用最新技術的艦船，由于競爭激化，也日趨難以獲得高收益。有觀點指出，“摩耶”號由于競爭性招標的影響，勉強實現盈利。
展開 【紅外仿真】艦船尾跡和海面紅外仿真成像
由于艦船熱尾流所處環境比較復雜，需要考慮各種影響因素，采集大量的實驗數據，但時刻變化的環境很難實現在某一特定環境背景下進行多次實驗。因此，本文研究了粗糙海面紅外傳輸特性，建立紅外輻射傳輸模型，模擬仿真粗糙海面及潛艇尾跡高度場分布，綜合考慮輻射傳輸過程中多種影響因素，最終模擬出不同海洋背景及不同探測高度的紅外輻射亮度分布。
海面尾跡成像
潛艇尾跡
潛艇在航行中會對海面造成一定影響，形成一條范圍廣并且很難消去的尾跡，艦船的尾跡主要由海表尾跡、湍流尾跡和內波 3 種組成，其中海表尾跡可以最為直觀地被觀測到。本文利用 Kelvin尾跡模型模擬海面尾跡，該模型是目前尾跡模型中相對比較成熟的模型，將尾跡簡化為分歧波和橫斷波 2 類波組成，尾跡呈 V 字形展開，屬于重力波的一種，尾跡結構如圖 1 所示。
圖 1 Kelvin 尾跡波形特征
紅外成像映射模型
在針對某海域成像時為了圖像更加真實立體，需要建立仿真坐標系，并且需要進行坐標轉換。坐標系統示意圖如圖 2 所示。
圖 2 紅外成像模擬仿真坐標系統成像原理示意圖
熱尾流紅外成像仿真計算
如圖 3 所示，本文采用建模仿真的方法，基于尾流區海平面散度和高度特征，結合三維坐標變換和投影映射方法實現熱尾流目標的成像仿真過程。
圖 3 熱尾流成像仿真計算流程圖
結果分析
海面尾跡高度場仿真結果
假設海平面波動只受到尾跡影響，分別模擬了不同航速、不同季節的潛艇尾跡高度場分布，如圖 4 及圖 5 所示。
圖 4 潛深 100 m、春季不同航速的高度分布圖
圖 5 潛深 100 m、航速 2 節不同季節的高度分布圖
參考文獻：黃子亮,張昊春,王琦. 艦船尾跡和海面紅外仿真成像 [J].
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2006年會msc.dyran--典型水面艦船沖擊環境仿真研究
典型水面艦船沖擊環境仿真研究
典型水面艦船沖擊環境仿真研究.pdf
GE燃氣輪機分體式殼體設計簡化艦船上維修
我們確信，由于采用GE公司有助于在艦船上進行中級維修的易拆開殼體設計，僅2017年，就為美國海軍節約大約4500萬美元至9000萬美元，每年將為加拿大皇家海軍和澳大利亞皇家海軍將節約400萬到900萬美元。”
采用分體式殼體修理不僅典型地可以節省10萬美元，而且修理任務可在兩、三天內完成。不過，并非所有的修理都能在現場進行，這意味著有些修理任務需要耗時數月，而且典型的成本將升至高達到300萬美元。
對單臺燃氣輪機推進艦船，現場修理一臺燃氣輪機特別重要，由于沒有多余的燃氣輪機，而且如果一臺燃氣輪機需要取下來，該軍艦的使用將受到重大影響。
分體式殼體設計將簡化諸如內外零部件損傷的修復并有助于包括檢查和零部件升級在內的預防性維護。
展開 艦船設備振動噪聲測量方法
引用本文：
錢文，朱宜生，周兆遜，孫成，陳中青，劉玉石，王超.艦船設備振動噪聲測量方法探討[J].環境技術,2022,40(02):154-163.
文章來源：環境技術核心期刊
研究丨艦船設備振動噪聲測量方法
引用本文：
錢文，朱宜生，周兆遜，孫成，陳中青，劉玉石，王超.艦船設備振動噪聲測量方法探討[J].環境技術,2022,40(02):154-163.
文章來源：環境技術
