軍用艦船的案例
核動力破冰船：不只是軍艦能用上核動力
核動力這個詞對于絕大多數的讀者而言都不是一個陌生的詞匯，自人類掌握了核裂變的巨大能量之后，大家就都試圖讓艦船也擁有這樣的龐大能量。
在大多數人的印象中，與核動力掛鉤的似乎都是大型的軍用艦船，包括核動力潛艇、核動力巡洋艦、核動力航母等等，但是實際上，核動力的民用艦船也存在于世界上。
圖為俄羅斯大型核動力破冰船
核動力艦船有何優勢？
核動力艦船通常使用核裂變反應堆所產生的能量作為船艦推進力和所需能源。而其最大的優勢，就來源自核動力的高功率和極長的燃料更換周期。
而與之對應的是，常規動力艦船所使用的燃料是以各式燃油為代表的化石燃料，而化石燃料不僅占用船只內部空間，還導致船艦因燃料限制航程，根據資料顯示，美國主力驅逐艦阿利伯克級只能續航四千多海里。但核動力航母在人員有充足食品和補給的情況下，理論上可達無限巡航。
圖為搭載了核反應堆的美國航母
這一特性使得超大型艦船和潛艇使用核反應堆加合算。使用核反應堆的潛艇可以更長久的停留于水下，大大減小被發現的幾率。而對于需要長期巡航的大型巡洋艦和航空母艦來說，使用核動力可以使其在水面上維持巡航時間，同時降低使用成本。
核動力艦船也能民用？
很少有人知道到的是，世界上的第一艘核動力水面艦艇并非軍用戰艦，而是一艘名為列寧號的核動力破冰船。
民用核動力艦船的種類繁多，但最多的仍然是破冰船。因為對于其他的艦船來說，核動力只是為了“錦上添花”，說不定還會因為技術難度和復雜的檢修導致成本上升，而對于破冰船來說，核動力是“剛需”。
破冰船主要在南北極地區使用，其擁有突破冰層同姓的能力，常被作為科考船使用。而在面對堅冰時，破冰船通常有兩種破冰模式，一種是直接使用堅固的艦艏撞開冰層，另一種模式則是加速沖上冰層，使用船體的巨大重量直接壓垮冰層。
展開 直播 | FORAN助力西門子打造新一代造船系統
FORAN適用于各種船型的設計建造，民用船舶包括客輪、貨船、江海直達船、郵輪、非對稱船、雙體船等，軍用艦船包括航空母艦、巡洋艦、驅逐艦、潛艇等，也可用于FPSO、海洋平臺、海洋工程供應船等。用戶包括了數百家的設計公司和造船廠，近年來更以較快的速度在全球推廣。
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活動信息
時間：2022年5月10日（星期二）
15:00-16:00
地點：線上會議
內容安排
主持人簡介
劉光武，西門子數字化工業軟件船舶行業產品經理，武漢理工大學船舶工程專業碩士畢業，華中科技大學系統工程專業博士畢業，從2009年開始加入FORAN團隊，負責FORAN軟件中國市場業務開拓與運營。
主講人簡介
周信林，西門子數字化工業軟件船舶行業FORAN資深技術顧問，2000年畢業于大連理工大學船舶工程系。2000 - 2012年任職于上海外高橋造船廠、新加坡PPL造船廠、江蘇南通惠生重工，從事船舶結構設計工作，任結構工程師、主任工程師。2013年加入FORAN軟件團隊，負責FORAN軟件總體與結構設計方向。
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展開 船舶總體方案快速設計評估
船舶總體方案快速設計評估軟件主要用于水下艦船、水面船舶的論證設計及方案設計及分析評估，簡稱SRDS軟件。該軟件結合了水下艦船、水面艦船的設計特點及要求，借鑒了國內外飛機總體設計軟件及船舶總體設計軟件的經驗，按照正向創新設計思想進行開發，主要包括總體方案定義、方案快速建模、靜力學性能分析、動力學性能分析、結構分析及總體方案快速評估這六大模塊。用戶可通過拖拽方式和參數定義的方式快速創建水下艦船、水面艦船的方案三維模型，并基于模型進行性能分析及方案評估，形成總體設計方案。
該軟件可用于潛艇、魚雷、水面軍用艦船（含航空母艦）、運輸船舶、民用客輪、快艇、施工船舶及海洋作業平臺等產品的總體設計。該軟件可將設計師的創意快速轉化為概念方案三維模型，并支持對三維模型方案的快速分析驗證和評估。方案建模時按照部件方式建模，主要部件可分為艇身/船身、球艏、翼面/舵面、甲板及平臺、上層建筑等，艙室劃分與布置及系統布置是采用簡化模型或導入模型的方式進行創建，可駕駛艙、作戰指揮艙、輪機艙、生活艙、武器艙、乘客艙、貨艙、燃料艙等進行快速布置。該軟件框架靈活，能根據需求快速定制開發和軟件集成。
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聲吶技術及其應用
1912年豪華巨輪“泰坦尼克”號與冰山相撞，以及1914年第一次世界大戰的爆發，極大地促進了民用和軍用聲納的研制和發展。第一部反潛聲納的問世是在第一次世界大戰中，但當時由于理論和技術上的不完善，這種水聲回聲定位系統的性能很不可靠，因而在對付德國U型潛艇的威脅方面尚未作出貢獻。隨后，人們利用回聲探測設備又制成了航海用的回聲儀，這些更增加了人們應用聲納技術服務于軍事及民用的信心。
大約在1925年左右，德國“信號”公司將其生產的聲納設備定名為“測深儀”，并在美國和英國有商品銷售。同時，美國海軍實驗室的領導其成員積極改進對潛艇進行回聲定位的方法，他們通過采用磁致伸縮換能器找到了回聲定位中合適的發射換能器。與此同時，由于電子學的發展，已經可以使聲納信息經過放大和簡單的處理顯示給觀察者。大約在1935年，德、英、美三國又研制出了幾種較為實用的聲納，1938年，聲納設備開始在美國批量生產。到第二次世界大戰，幾乎所有的軍用艦船都裝備了聲納系統，并在海戰中發揮了十分重要的作用，當時交戰各方損失了一千多艘潛艇，絕大多數是被聲納發現的。第二次世界大戰后，軍用聲納技術繼續發展，但各個國家都將這方面的最新技術列為嚴格保密的范圍。人類進入20世紀七八十年代以后，隨著海洋開發事業的迅猛發展，聲納技術以驚人的速度向民用方面轉化，出現了各種用途的現代化聲納，如導航聲納、通信聲納、側掃聲納、遠程警戒聲納、水聲對抗聲納、拖曳陣聲納、魚雷自導聲納、水雷自導聲納等等，聲納技術已日趨成熟和完善。
四、水聲測深技術的應用
在軍事領域：水聲技術是各國海軍進行水下監視使用的主要技術，用于對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤;進行水下通信和導航，保障艦艇、反潛飛機和反潛直升機的戰術機動和水中武器的使用。
展開 電磁散射（RCS）分析解決方案
目標的雷達散射截面（RCS）是評判目標電磁隱身特性的一個重要指標，快速精確的目標RCS分析對于隱身設計人員具有重要的指導意義，尤其是飛機、導彈、艦船等的雷達目標特性分析引起了世界各國的高度重視。飛機、導彈、艦船等軍用目標，它們的電尺寸往往非常巨大，因此分析其電磁散射特性對一般軟件是一個巨大的挑戰。
針對不同類型RCS的解決方案
待分析RCS問題的電尺寸和模型復雜度不同，FEKO提供的處理方法也有所不同，這樣做的好處是在精度、速度之間取得最佳折衷。對于電大尺寸和超電大尺寸的金屬、介質或金屬/介質混合等目標體，在硬件資源滿足要求的情況下，首選MLFMM和FEM/MLFMM方法來精確求解。
電小尺寸目標的RCS分析
對于電小尺寸目標的RCS分析，FEKO采用嚴格的求解方法——矩量法，可以進行最精確的分析，也可以采用有限元FEM法和MoM/FEM混合法。圖2.1、圖2.2是業界公認的金屬體RCS的Benchmark，分別給出了金屬球和黃銅帶的RCS分析結果，從圖中我們可以看出FEKO分析結果與精確解完全一致。因此對于電小尺寸的目標RCS，FEKO可以獲得非常精確的結果。
電大尺寸目標的RCS分析
對于電大尺度目標體的RCS分析，FEKO提供了兩種可選的方法：
a）首選MoM和MLFMM方法：耗費計算資源，但是能得到精確結果。
b）選擇高頻PO和RL-GO算法：計算快速、占用計算資源小，在某些角度、對于細節變化劇烈的模型精度欠佳。
展開 2019年航空發動機行業深度報告
此外，隨著國家對軍用艦船動力性能要求的提高，艦船燃氣輪機市場空間同樣非常巨大。QC185、QC70 等航改燃氣輪機技術成熟性能優秀， 兩者可分別用于驅逐艦和氣墊船。根據《關于QC280/QD280 燃氣輪機生產能力建設項目竣工驗收的批復》顯示，QC280 已經開始批產，可配備海軍大型驅逐艦。按照我軍艦艇近期裝備速度以及現役艦艇數量，艦船燃氣輪機的新裝機增量市場和維修更新存量市場均存在較大需求。
2.2.2 民航客機國產化，奠定長期大規模航發需求
根據《中國商飛 2019-2038 年民用飛機市場預測年報》，未來 20 年中國航空市場預計將接收 50座以上客機 9205 架，對應發動機市場空間 2.54 萬億元，平均每年約 1272 億元。其中，50 座級以上渦扇支線客機交付 958 架，120 座級以上單通道噴氣客機交付 6119 架，250 座級以上雙通道噴氣客機交付 2128 架。機隊年均增長率為 5.2%，旅客周轉量年均增長率為 6%。到 2038 年，中國的旅客周轉量將達到 4.08 萬億公里，占全球的 21%。中國機隊規模將達到 10344 架。若考慮全球市場，未來 20 年預計將有 45459 架新機交付，對應發動價值約 11.87 萬億元，平均每年 5934億元。
此外，隨著國內清潔能源市場的快速發展，航改燃氣輪機市場空間同樣非常巨大。航空發動機在設計水平、材料、制造工藝、試驗和使用方面技術先進，經驗豐富，因此航改燃氣輪機在非航空領域中得到了廣泛的應用，在整個航空動力行業中，航改燃機所占的比重不斷增大。在 052、055 等艦艇中已廣泛使用航改艦用燃氣輪機，包括 QC280、QD70 等型號產品。此外，憑借體積小、重量輕、使用方便等優勢，目前幾乎所有的海洋石油、天然氣鉆探、開采平臺均采用航改燃機作為動力源。
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