构建船舶与海洋工程数字化性能平台促进科技自主创新

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  [摘 要]随着我国船舶工业与海洋工程的发展速度逐渐加快,开始在船舶设计基础共性技术研发工作中提出建立“船舶与海洋工程数字化性能平台”的构思,该平台的主要手段以远程交互技术、网络协同技术、虚拟技术为主,并重视数字化、信息化建设工作。处于数字化性能平台的背景下,通过计算流体动力学的方式,全方位的优化、评估、预报海洋工程结构物的流动动力特征以及船舶的综合航行性能、安全性能等,为全面开发研究海洋结构物、新型海洋平台、新型舰船提供良好依据。本文对构建船舶与海洋工程数字化性能平台的意义进行简要分析,并探析构建船舶与海洋工程数字化性能平台的措施,旨在加快船型设计与开发自主创新的发展速度。
  [关键词]船舶工程;海洋工程;数字化性能平台;科技自主创新
  中图分类号:TS659 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)32-0199-01
  目前,我国海洋工程产业以及船舶工业的发展速度逐渐加快,但是相对于发达国家来说,海洋工程产业与船舶工业经济效益水平、市场占有率、生产效率、制造与管理水平、产品结构档次、科技创新能力等综合竞争能力方面存在的差距较大[1]。同时还存在技术水平提高速度慢、产品结构改善不明显、科技创新能力不强等问题,对我国海洋工程与船舶工业产业发展产生严重的影响。因此,构建船舶与海洋工程数字化性能平台是必然的发展需求,通过构建设计平台与船舶系统相互对接,从而促进我国海洋工程与船舶工业工程综合竞争能力明显提高,相互衔接气象信息平台、航运信息平台,为远洋运输航线提供最佳的选择。
  一、构建船舶与海洋工程数字化性能平台的意义
  船舶与海洋工程结构物性能预报是新型船舶与海洋工程结构物研究开发首先需要解决的关键问题之一。随着计算机计算速度和容量大幅度提高,应用计算流体力学方法进行船舶与海洋工程结构物流动数值模拟和水动力性能预报的优越性和应用前景日益显现。世界船舶与海洋工程先进国家先后投入大量人力、财力开展船舶与海洋工程计算流体力学研究,并取得了显著的进展。船舶与海洋工程计算流体力学专业版软件纷纷推出并成功地应用于船舶与海洋工程结构物水动力性能分析和预报,各种通用版软件也逐渐渗入这一领域。这些软件的应用和二次开发,大大提高了船舶与海洋工程结构物设计的速度、质量和效率,成为新型船舶与海洋工程结构物开发和设计的有效工具。近年来,国外已经不再满足于单纯的计算流体力学应用或所谓的数值水池技术,而进一步要求系统、协调地应用各相关学科领域的研究成果,基于已有的实验资料以及理论与数值计算工具等研究成果,建立以综合性能优化为目标的新船型和新型海洋结构物设计及研究系统[2]。目前,计算流体动力学方法已经成为提高船舶与海洋工程产品设计质量,缩短设计周期,发挥设计人员的创造性,以及加速产品的更新换代和增强市场竞争力的强有力的工具。
  二、构建船舶与海洋工程数字化性能平台的相关措施
  (一)基本架构
  构建船舶以及海洋工程数字化性能平台以全面优化、评估、预报海洋工程结构物流体动力特性、船舶综合航行性能、船舶安全性能等作为基本功能。目前,船舶综合航行行呢鞥预报技术以及安全性能在实际的发展中已经构成主要的研究领域,主要分成船舶耐波性、船舶操纵性、船舶推进性、船舶阻力等领域,上述领域的理论基础以船舶流体力学为主,确保使用条件得到满足的情况下,促进船舶航行时受到的阻力明显减少。船舶阻力主要是在速度对阻力产生的影响、船型、阻力产生机制、阻力分类等进行研究,并提供指导性原则以及估算方式。最近几年,船舶流体力学获得较为明显的扩展,开发的新船型可以全面体现船舶流体力学,并完善研制气垫船、水翼船、小水线面双体船等工作。船舶节能技术的快速发展背景下,要求相关工作人员更加全面的了解船舶周边的流场,在控制流动方面的措施更为理想。船舶流体力学扩展领域中海洋工程流体力学是比较重要的组成部分,特别是总是研究浮式结构、水波结构之间的相互影响情况。在构建船舶与海洋工程数字化性能平台时,应该确保其与运营环境条件处于和谐的状态下。站在数字化性能整体架构角度出发,相关设计人员应该确保综合航行性能预报技术、安全性能与实际情况更为贴近,构建的平台需要包括商用CFD软件、操作、推进、船舶阻力、海洋环境模拟软件、船模与实船数据库、海洋环境数据库等系统,并全面衡准各种性能,在具有不同使命要求、不同船种的性能综合评价人机交互系统、专家系统中全面应用。
  (二)构建对策
  通过建立船舶与海航工程数字化性能平台的方式,促进全面应用、优化、评估、預报船舶与海洋工程结构物水动力学性能数值的情况得到有效实现,从而保障数字化造舶以及建设自主创新能力。构建船舶与海洋工程数字化性能平台的原则应该以潜在扩展、相对稳定、稳妥推进、协议加盟、效益驱动。分布实施、总体规划、顶层设计等为主,总体框架背景下,促进该领域人才优势、技术优势以及学科优势得到全面发挥[3]。采用商业软件开发以及自主开放的方式,对于具备指定功能、先进水准的模块、子系统进行有效吸收,并结合网络协同技术以及虚拟技术,确保构成的集成系统能够达到联盟型、技术共享、数据共享以及开放性等需求。所构建的模块具有福利的知识产权以及隐秘性,在系统实际运行工作中介入具体任务,促进收益得以实现。另外,引导相关加盟系统将自身研发优势全面发挥,并在试验验证、软件开发、理论拓展、重点攻关等方面相互激励,对系统的适用性、科学性、先进性全面拓展以及提升。
  三、结束语
  综上所述,相关单位应该将海洋工程与船舶工程领域的人才优势、技术优势、学科优势,并将工程与科学计算领域的数据处理优势、软硬件优势全面发挥,以数字化以及信息化作为重点内容,并通过网络协同技术、虚拟技术建立海洋工程与船舶数字化性能平台,确保能够在极短的时间内促进我国海航工程与船舶工程行业的设计水平与创新研发能力明显提高,从根本上提升我国海洋工程与船舶工程综合竞争能力,从而保障海洋工程与船舶工程的整体发展速度。
  参考文献
  [1] 承敏钢,杜浩滔,江冰,姜少伟.海洋工程及特种船舶装备产业信息应用平台设计与实现[J].科技广场,2017,No.18201:59-62.
  [2] 借力MSC中船重工船舶设计研究中心实现数字化造船[J].舰船科学技术,2012,v.34;No.27204:131.
  [3] 我国海洋工程装备产业发展形势与对策[J].船海工程,2014,v.43;No.21801:1-9.
  作者简介
  王瑞(1997-),男,江苏东台人,江苏科技大学苏州理工学院本科在读,研究方向:船舶与海洋工程。
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