船舶装备与材料
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1.2 船舶装备的设计原则

船舶装备设计是指其总体设计,是任何一型(艘)船舶研制的基础和技术依据。它也是一型(艘)船舶装备从最初的概念设想,通过将先进的理念、理论、方法、技术及预先研究成果与有关知识综合集成优化,设计出符合用户需求、反映当代科学技术水平的新型船舶的创新过程。设计准则则是船舶总体设计中应遵循、贯彻的具有指导性、法规性及一定强制性的设计规则或纲领。船舶总体设计一般应遵循以下原则。

(1)更新设计理念 设计理念即设计思想,它是船舶研究设计者对船舶这种客观事物的研究设计在意识中所构成的思路体系和方法,也可以说是总体设计的“灵魂”,在船舶设计中具有举足轻重的作用和极其重要的指导意义。而创新则是船舶总体设计理念、理论和方法不断发展的不竭动力。在船舶总体设计中,研究设计者要不断感悟、勇于总体设计理念创新,站在国家海洋战略发展和用户需求的角度,将总体设计理念创新转化为谋划研究设计新型船舶的正确思路、方法和手段,通过以适应变革、集成优化、隐身引领等为主要内涵的设计理念创新,设计出满足用户需求、技术先进的新型船舶装备。

(2)体现“大总体”概念 现代船舶的总体设计概念随着科技的进步在不断地更新,已呈现出崭新的内涵。传统的船舶总体设计概念通常是指船舶的总体布置、性能、结构等的研究设计及其管理工作(有人称其为“小总体”设计概念)。现代的船舶总体设计概念则是对船舶及其构成系统/分系统、设备、功能部件进行优化配置的综合集成设计的过程,也可以说是“小总体”总体设计概念与船舶工程技术及工程管理技术的系统综合(有人称其为“大总体”设计概念)。可见,“大总体”设计概念反映了船舶系统工程的完整技术范畴和全寿期管理形态,其实质是船舶总体综合优化设计理论及工程控制和评估方法的综合集成。因此,在船舶总体设计及研制中,要贯彻以“大总体”和全寿期设计为主要内涵的总体设计新概念,既追求先进性,又注重综合优化及保障性(含维修)设计,将其列为船舶总体设计的主要原则。

(3)满足用户需求——需求牵引 船舶研究设计者要认识到:设计船舶的任务是用户给予的,设计的船舶是给用户使用的,设计的船舶质量高低是由用户评价的。因此,在船舶设计中,要树立“用户至上”的总体设计理念,以设计的新船舶达到既具有先进性,又“顶用、耐用、实用”为目标,以用户满意为衡准,设计出满足用户需求的新船舶“最佳方案”。这就是说,应以用户需求牵引总体设计,并以总体设计牵引新研船舶的配套材料、设备、系统的研究、应用与发展。满足船舶用户需求,以用户需求为牵引是船舶总体设计的主要原则,也是船舶研究设计者必须履行的使命和应尽的职责。

(4)遵守技术法规 在船舶设计中,要增强“守规矩”观念,认真贯彻执行国家制定的相关技术政策(如军民融合,提高标准化、通用化水平,讲求经济性等),遵守、实施船舶装备方面的国际、国内相应部门颁发的各相关公约、规范和规则[如钢质海船入级与建造规范,舰船船体规范,国际海事组织(IMO)颁布的防污、减排、低碳标准、公约等]。同时,由于科技不断进步,新技术不断被应用,船舶用户不断提出新需求,在新研船舶设计中,也不能“机械地遵守”规范,对规范尚未涉及的某些新技术应用的要求,经科学论证、研究试验,确定相关要求后可“突破”规范的某些条款,也可对现行规范进行“剪裁”,形成设计指导性文件,以追求最好的设计,满足新研船舶的研制要求,待经研制、实用的实践表明剪裁或修改条款或设计指导性文件是科学合理的后,再按程序修订相应规范的有关条款,使之更适应科技发展。

(5)精选配套材料与设备 船舶配套材料与设备及系统是船舶装备研制与发展的最基础的因素,也是在现代设计条件下,保证船舶装备获得各项预定使用性能(对军船为战术技术性能)、安全可靠最关键的因素之一。因此,船舶研究设计者要熟悉各种配套材料和设备及系统的基本功能、特性、工艺性、先进性、经济性及相应的新产品、新技术,并根据要求,精心选择配套材料、设备、系统。在选择配套材料、设备中,应注重提高被选配套材料、设备的自主化(自主创新产品)率、本土化(国产化)率以及环保化、信息化、可靠化、融合化(军民融合化)、低价化水平。

(6)处理好先进性与现实性(创新性与继承性)的关系 实现一型新研船舶具备技术先进性是设计者追求的目标之一。为实现这一目标,在船舶设计中,必须采用新理论、新技术、新材料、新工艺、新设备,但应根据国情、技术基础合理选用,使之具有现实性。不论是民船还是军船,在论证、确定性能指标时,既要先进、高指标,又要实事求是,定得合理,通过努力“跳一跳”能“摘到”。也就是说,船舶设计者要处理好先进性与现实性(创新性与继承性)的关系,使所设计的船舶既体现出先进性的“新”,又体现出现实性的“度”,以力求规避技术风险。

(7)贯彻军民融合 军船和民船及其配套设备(含船用配套材料),虽然要求不同,但技术上本质是相通的,可互相借鉴、融合使用。至今,不论是国外还是国内,有的技术和配套设备军船比民船先进,有的则民船比军船先进,且民用的价格低。鉴此,欧美等国家和地区在舰船及其配套装备研发中始终贯彻“军民相互借鉴,融合应用”的策略。在我国,船舶行业先后经历了“以军为主”“以军带民”“以民养军”“寓军于民”等阶段,党的十八大以来,党中央和习近平总书记作出了“军民融合深度发展”的重要决策部署。军民融合深度发展,已成为时代潮流和国家战略。因此,在船舶装备总体设计及研制中,必须认真贯彻军民融合深度发展的战略要求,找准军民融合的切入点,促进民船的先进技术和配套设备在军船领域的转化与应用,民船也借鉴军船的先进技术与配套设备,实现军工与民用资源的互动共享,以提升我国船舶装备的自主创新能力。这是船舶装备的一项重要设计原则。

(8)注意验证减少风险 在新研船舶的总体设计中,要注重被应用的重大关键技术(或重大的高新技术)、新型重要配套设备(含船体新型材料应用、新型结构形式、大潜深技术、隐身技术、新型动力装置等)的试验研究与演示验证,包括总体设计结果的仿真计算和验证、评估,同时慎析技术成熟度,由此充分释放技术风险,达到消除新研船舶研制风险的目的。

(9)增强质量与品牌意识 作为一名船舶研究设计者,要体会“一笔千金”和“质量不好,等于自杀”的深刻内涵。在新研船舶设计中,要树立质量意识和品牌意识,用现代质量观,把握住设计各环节的质量,努力使自己设计的船舶每一艘、每一型、每一代都呈现“新面孔”,具有一流的质量,成为“名牌”设计,为新研船舶成为“精品”奠定技术基础。同时,要认识设计质量与进度的辩证关系,建立“进度服从质量”,“以质量促进度,由进度看质量”的观念,处理好设计质量与进度的关系。

(10)提高可承受性 可承受性是以经济性为主线,将船舶装备的各项技术性能(对军船为战术技术性能)的使用(含军船的作战)效果贯穿、交融在一起,用效费比来予以度量船舶装备的重要特征参数。对于经济性,要考虑船舶从概念研究设计开始到退役处理为止的全寿期的全部费用。经济性好一直是以往船舶设计的重要原则之一,冷战结束后,这一设计原则的重要性更趋突显,以经济性为主线的可承受性已成为决定船舶设计方案能否被采纳——能否被用户“承受”的重要前提,成为未来新研船舶装备的重要特征。鉴此,应将可承受性列为船舶装备总体设计的重要原则,并在设计中予以贯彻实施。