一種艦艇編隊(duì)油料消耗量預(yù)測(cè)模型研究＊

林 平 樂(lè)榮劍

（海軍陸戰(zhàn)學(xué)院 廣州 510430）

1 引言

油料是動(dòng)力裝置的主要能源，是重要的戰(zhàn)略物資，被稱為艦艇、飛機(jī)等武器裝備的“血液”［1］。如果沒(méi)有油料，我們的武器平臺(tái)將會(huì)失去動(dòng)力，各種現(xiàn)代化裝備都不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。據(jù)有關(guān)資料顯示，艦艇平時(shí)海上執(zhí)勤、訓(xùn)練，油料消耗占物資消耗總量的70%以上，海上作戰(zhàn)過(guò)程中油料消耗也占物資消耗總量的60%以上的需求［2，6，9］。因此，如何對(duì)艦艇編隊(duì)的油料消耗量做出正確預(yù)測(cè)，是油料保障成敗的關(guān)鍵。

2 影響艦艇編隊(duì)油料消耗的因素

艦艇的油料消耗主要包括主油消耗和副油消耗，液體燃料作為艦艇各種動(dòng)力裝置燃燒用油，通常稱為主油，而潤(rùn)滑油（脂）和特種液用來(lái)潤(rùn)滑、冷卻機(jī)械設(shè)備和滿足特殊要求，通常稱為附油［9］。艦艇燃料用量大、消耗快，艦艇海上補(bǔ)給的油料多是液體燃料；艦艇附屬油料用量小、消耗慢，更換時(shí)間長(zhǎng)，一般只需在補(bǔ)給主油時(shí)同時(shí)補(bǔ)給即可。影響艦艇油料消耗的因素主要有：

1）用油裝備的種類和數(shù)量：艦艇編隊(duì)中的用油裝備主要是主機(jī)和副機(jī)，主副機(jī)的耗油比重占到總耗油量的92%左右，另外還有部分輔機(jī)耗油以及油料的自然消耗大約占8%，共同構(gòu)成艦艇的油料消耗，因此艦艇編隊(duì)中主機(jī)和副機(jī)的種類和數(shù)量是影響油料消耗的主要因素；

2）用油裝備的耗油標(biāo)準(zhǔn)：用油裝備的耗油標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在艦艇在低速、中速和高速航行時(shí)的功率及耗油量；

3）任務(wù)持續(xù)時(shí)間：任務(wù)持續(xù)時(shí)間對(duì)艦艇油料消耗的影響主要體現(xiàn)在完成此項(xiàng)任務(wù)時(shí)，艦艇處于高速、中速、低速航行的時(shí)間；

4）戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境：戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)艦艇油料消耗的影響是氣溫、水溫和水文對(duì)油料的自然消耗，由油料的自然消耗附加系數(shù)來(lái)體現(xiàn)；

5）任務(wù)樣式和強(qiáng)度：艦艇在海上執(zhí)行任務(wù)主要有航渡、警戒和作戰(zhàn)三種狀態(tài)，這三種狀態(tài)下艦艇處于高速、中速和低速航行的時(shí)間比例是不一樣的，而任務(wù)樣式和強(qiáng)度直接影響到艦艇處于航渡、警戒和作戰(zhàn)三種狀態(tài)的時(shí)間。

3 艦艇編隊(duì)油料消耗量的預(yù)測(cè)模型

計(jì)算艦艇編隊(duì)的油料消耗量就是要把影響油料消耗量的各種因素考慮在內(nèi)，使其計(jì)算結(jié)果具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性和合理性。計(jì)算油料消耗量的方法很多，主要有：經(jīng)驗(yàn)推算法、任務(wù)計(jì)算法、模擬計(jì)算法等。用系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)法［3，4，8］計(jì)算艦艇編隊(duì)的油料消耗就是將所有影響油料消耗的因素系數(shù)化，分別預(yù)測(cè)編隊(duì)內(nèi)主機(jī)和副機(jī)的油料消耗，再預(yù)測(cè)出編隊(duì)總的油料消耗量。

3.1 主機(jī)的耗油量

編隊(duì)中艦艇主機(jī)的油料消耗與主機(jī)的型號(hào)、數(shù)量、工況、耗油率及工作時(shí)間有關(guān)，設(shè)編隊(duì)中i型主機(jī)的數(shù)量為m，某一型主機(jī)有n種工況，該型主機(jī)在t時(shí)刻的工況為j，若i型主機(jī)在j工況下的功率Pij、耗油率gij、工作時(shí)間Tij以及j工況下使用i型主機(jī)的數(shù)量Kij等條件為已知，則利用以下公式即可計(jì)算出兩棲編隊(duì)?wèi)?zhàn)斗艦艇對(duì)主油的消耗量ZZ，即：

由于艦艇主機(jī)的工況非常多，無(wú)法直接用式（1）計(jì)算出油料消耗量，因此需要結(jié)合裝備的使用規(guī)律和特點(diǎn)進(jìn)行推算。

艦艇在實(shí)際使用過(guò)程中有常用（或易保持）的高、中、低航行速度，常用高速一般為全航速或略低于最大航速，常用中速一般為經(jīng)濟(jì)航速或巡航航速，常用低速在經(jīng)濟(jì)航速與最小航速之間，艦艇編隊(duì)航行速度值一般接近這些航速值正態(tài)分布，艦艇在高、中、低速航行時(shí)，主機(jī)的功率、耗油率都不相同，因此需要分別討論艦艇處于不同狀態(tài)時(shí)主機(jī)的耗油量。艦艇編隊(duì)海上作戰(zhàn)主要處于航渡、區(qū)域警戒、作戰(zhàn)三種狀態(tài)。有關(guān)資料顯示，在這三種狀態(tài)下艦艇編隊(duì)中艦艇高、中、低航速的使用時(shí)間比例為：航渡階段常用高、中、低航速的使用時(shí)間比約為a∶b∶c；警戒階段常用高、中、低航速的時(shí)間比約為d∶e∶f；作戰(zhàn)階段，高、中、低航速的時(shí)間比約為g∶h∶l。根據(jù)艦艇航速與主機(jī)功率、耗油率的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，可概算艦艇編隊(duì)的艦艇主機(jī)主油的消耗量。

航渡狀態(tài)：

警戒狀態(tài)：

作戰(zhàn)狀態(tài)：

式中：ZHL、ZJL、ZZL分別為航渡狀態(tài)、警戒狀態(tài)、作戰(zhàn)狀態(tài)下艦艇主機(jī)消耗主油量Phij、Pmij、Plij分別為i型艦艇主機(jī)在常用高速、中速、低速時(shí)j工況時(shí)的功率；ghij、gmij、glij分別為i型艦艇主機(jī)在常用高速、中速、低速時(shí)j工況時(shí)的耗油率；Khij、Kmij、Klij分別為在常用高速、中速、低速時(shí)j工況下使用i型艦艇主機(jī)使用的數(shù)量；TH、TJ、TZ分別為艦艇編隊(duì)執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)處于海上航渡和返航、警戒、高強(qiáng)度作戰(zhàn)三個(gè)狀態(tài)的時(shí)間。

艦艇編隊(duì)主機(jī)對(duì)油料的消耗量為各狀態(tài)耗油量之和ZZ：

3.2 副機(jī)的耗油量

艦艇副機(jī)，也即艦艇的電力系統(tǒng)設(shè)備，其工況主要有：巡航工況、作戰(zhàn)工況和錨泊工況。其中巡航工況和錨泊工況的功率、耗油率大體相同。根據(jù)有關(guān)資料分析，艦艇在航渡狀態(tài)副機(jī)工況負(fù)荷一般取巡航工況負(fù)荷和作戰(zhàn)工況負(fù)荷的平均值，其副機(jī)使用數(shù)量取巡航工況時(shí)的使用數(shù)量，警戒狀態(tài)和作戰(zhàn)狀態(tài)都按作戰(zhàn)工況計(jì)算油料消耗量。

假設(shè)艦艇編隊(duì)中k型副機(jī)的數(shù)量為m，則各階段副機(jī)對(duì)油料的消耗量如下列公式。

航渡狀態(tài)：

警戒狀態(tài)：

作戰(zhàn)狀態(tài)：

式中：FHL、FJL、FZL分別為航渡狀態(tài)、警戒狀態(tài)、作戰(zhàn)狀態(tài)下艦艇編隊(duì)副機(jī)對(duì)油料的消耗量；PX、PZ分別為k型副機(jī)在巡航工況下和在作戰(zhàn)工況下的功率；gX、gZ分別為k型副機(jī)在巡航工況下和在作戰(zhàn)工況下的耗油率；aHk、aJk、aZk分別為在航渡狀態(tài)、警戒狀態(tài)和作戰(zhàn)狀態(tài)k型副機(jī)的使用數(shù)量，由于警戒狀態(tài)和作戰(zhàn)狀態(tài)都按作戰(zhàn)工況計(jì)算油料消耗量，則aJk＝aZk；TH、TJ、TZ分別為艦艇編隊(duì)執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)處于海上航渡、警戒、高強(qiáng)度作戰(zhàn)三個(gè)狀態(tài)的時(shí)間。

因此，艦艇編隊(duì)中所有的副機(jī)對(duì)油料的消耗量為

3.3 其它油料消耗

作戰(zhàn)艦艇的油料消耗除主機(jī)、副機(jī)外，艦艇消耗主油的裝置還有輔助鍋爐、空壓機(jī)、消防泵、油灶、制淡水裝置等輔機(jī)。但這些設(shè)備耗油率較小、通常開(kāi)機(jī)使用時(shí)間較短，占艦艇主油消耗總量的比例很低（通過(guò)艦艇部隊(duì)的保障經(jīng)驗(yàn)，該值一般在8%以下），可與自然損耗共同按系數(shù)概算。

3.4 艦艇總的油料消耗

根據(jù)以上分析，艦艇編隊(duì)的油料消耗主要分為三個(gè)部分，即主機(jī)、副機(jī)及輔機(jī)裝置，設(shè)艦艇輔機(jī)與自然損耗附加系數(shù)為μ，則可以計(jì)算出編隊(duì)中總的油料消耗：

航渡狀態(tài)：

警戒狀態(tài)：

作戰(zhàn)狀態(tài)：

總的油料消耗量為：

4 結(jié)語(yǔ)

艦艇海上作戰(zhàn)油料消耗量預(yù)測(cè)是海上后勤保障的重要內(nèi)容，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)油料的消耗量對(duì)于提高后勤保障效率具有重要意義。采用系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)法預(yù)測(cè)艦艇編隊(duì)的油料消耗，能將影響艦艇油料消耗的主要因素進(jìn)行量化，通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)影響因子來(lái)減少預(yù)測(cè)中的誤差，因此預(yù)測(cè)結(jié)果比較準(zhǔn)確，該方法對(duì)油料的預(yù)測(cè)工作有一定參考價(jià)值。

［1］劉國(guó)進(jìn).聯(lián)合作戰(zhàn)油料保障需求量和保障時(shí)間的預(yù)計(jì)模型［D］.北京：后勤指揮學(xué)院，2003.

［2］李興明，何宏，戰(zhàn)捷.基于數(shù)列灰預(yù)測(cè)的油料消耗量預(yù)測(cè)模型［J］.訓(xùn)練與科技，2005，26（1）：1－3.

［3］哈維（美）.運(yùn)籌學(xué)原理與應(yīng)用［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1992：109－113.

［4］彭曉睿.軍事決策分析［D］.廣州：海軍兵種指揮學(xué)院，2007.

［5］許等超，羅旭光，張朋柱，等.軍品訂貨量的一種自適應(yīng)模糊預(yù)測(cè)方法研究［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，1999（3）.

［6］黃家亮.基于層次分析法的軍隊(duì)油料消耗組合預(yù)測(cè)模型［J］.后勤指揮學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（2）.

［7］李峰.預(yù)測(cè)方法的發(fā)展及最新動(dòng)態(tài)［J］.情報(bào)方法，2005（6）.

［8］李華.預(yù)測(cè)與決策［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005：56－59.

［9］李少鳴.軍隊(duì)油料勤務(wù)教程［M］.北京：解放軍出版社，2003：31－32.

［10］李橫.部隊(duì)油料戰(zhàn)備方案管理系統(tǒng)［J］.后勤科技裝備，1997.