基于ADC的艦船動(dòng)力系統(tǒng)評估指標(biāo)體系構(gòu)建

曹蒙+劉東

摘 要：本文介紹了WSEIAC提出的ADC效能模型評估方法，結(jié)合艦船任務(wù)特點(diǎn)，構(gòu)建評估指標(biāo)體系。示例分析表明，該方法有效、實(shí)用，可用于艦船動(dòng)力系統(tǒng)的綜合評估。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力系統(tǒng)；ADC模型；指標(biāo)體系

中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0084-02

Abstract：ADC evaluation methods proposed by WSEIAC is introduced briefly.The index system is established with considering of the task characteristics of the mission of the warship. And the example analysis showed the proposed method is effective and feasible for the practical comprehensive evaluation of marine power system.

Key words：marine power system；ADC model；index system

艦船動(dòng)力系統(tǒng)作為艦船的重要組成部分，對艦船技術(shù)性能的發(fā)揮有著重要影響。因此，全面掌握船舶動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效能就顯得十分重要。對于艦船動(dòng)力系統(tǒng)的綜合評估來說，其本質(zhì)是多屬性決策問題，構(gòu)建一套合理的指標(biāo)體系是進(jìn)行科學(xué)評估的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，評估指標(biāo)體系的構(gòu)建，采用的方法主要有層次分析法、指標(biāo)屬性分類法、ADC效能模型法等。本文以ADC效能模型為基礎(chǔ)，從作戰(zhàn)使用角度對艦船動(dòng)力系統(tǒng)效能進(jìn)行分解，構(gòu)建評估指標(biāo)體系，為動(dòng)力系統(tǒng)綜合評估奠定基礎(chǔ)[1]。

1 艦船動(dòng)力系統(tǒng)概述

1.1 基本概念

艦船動(dòng)力系統(tǒng)是指艦船推進(jìn)系統(tǒng)，其主要功能是為艦船提供動(dòng)力，保證艦船的航行、機(jī)動(dòng)和安全，其性能的優(yōu)劣直接影響到艦船的快速性、航速適應(yīng)性、生命力、機(jī)動(dòng)性、續(xù)航力、隱蔽性等一系列戰(zhàn)技指標(biāo)[2]。

1.2 系統(tǒng)組成

艦船動(dòng)力系統(tǒng)包括為艦船提供推進(jìn)動(dòng)力所需要的設(shè)備、系統(tǒng)以及為其服務(wù)的有關(guān)系統(tǒng)，一般由下列分系統(tǒng)組成，如圖1所示。

（1）推進(jìn)系統(tǒng)。產(chǎn)生推動(dòng)艦船航行所需動(dòng)力的有關(guān)設(shè)備，稱為主機(jī)。目前在艦船上采用的推進(jìn)系統(tǒng)有柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、由這些不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)組成的聯(lián)合推進(jìn)系統(tǒng)以及電力推進(jìn)系統(tǒng)。（2）功率傳遞系統(tǒng)和推進(jìn)器。功率傳遞系統(tǒng)的基本任務(wù)是將主機(jī)的功率傳遞給推進(jìn)器，同時(shí)又將推進(jìn)器產(chǎn)生的推力進(jìn)過推力軸承傳給船體，以推動(dòng)艦船運(yùn)動(dòng)。主要包括離合器、齒輪傳動(dòng)裝置、聯(lián)軸器、軸、軸承和軸封等。（3）輔助管路系統(tǒng)。主要包括日用燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、蒸汽關(guān)系、凝水和給水管系、循環(huán)水和冷卻水管系、壓縮空氣管系和進(jìn)排氣管系等，以及在這些關(guān)系中包含的設(shè)備，如燃油泵、滑油泵、各種水泵、空氣壓縮機(jī)、起動(dòng)空氣瓶和鼓風(fēng)機(jī)等。（4）控制和監(jiān)測系統(tǒng)。通常包括控制系統(tǒng)、監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)和安全系統(tǒng)。具體又可分解為傳感、控制、比較、放大、執(zhí)行和通信等系統(tǒng)和單元。

2 ADC效能模型

效能評估是檢驗(yàn)武器裝備質(zhì)量的重要方法，它表征了武器裝備在特定環(huán)境下完成任務(wù)的實(shí)際能力。其中，最常用的是ADC（Availability，Dependability，Capacity）效能模型評估方法，它是由美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會（WSEIAC）提出的。該方法思路清晰、操作簡明，并能夠較為全面地反映武器系統(tǒng)不同層面的戰(zhàn)技指標(biāo)在實(shí)際使用中的動(dòng)態(tài)變化，因而有很好的實(shí)用性[3]。

具體定義為：系統(tǒng)效能是預(yù)期一個(gè)系統(tǒng)滿足一組特定任務(wù)要求的程度的度量，是系統(tǒng)可用性、可靠性與固有能力的函數(shù)。

數(shù)學(xué)解析式為：

其中：A為可用性向量，代表了系統(tǒng)開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)所處的狀態(tài)以及系統(tǒng)正常工作的概率；D為可靠性矩陣，代表了系統(tǒng)在任務(wù)開展期間，能夠使用且能完成任務(wù)的能力；C為固有能力向量，代表了系統(tǒng)在特定狀態(tài)下，完成規(guī)定任務(wù)的能力。

3 實(shí)例應(yīng)用

根據(jù)ADC效能理論，艦船動(dòng)力系統(tǒng)的效能可分解為可用性、可靠性和固有能力三部分，限于篇幅限制，本文從作戰(zhàn)使用角度，對固有能力進(jìn)行分析，選取恰當(dāng)指標(biāo)，構(gòu)建評估指標(biāo)體系[4]。

3.1 確定總體目標(biāo)

對艦船動(dòng)力系統(tǒng)來說，其評價(jià)的總體目標(biāo)就是動(dòng)力系統(tǒng)的總體性能最優(yōu)，能發(fā)揮最好的狀態(tài)。

3.2 分析影響要素

（1）航速適應(yīng)性。航速適應(yīng)性是指提供艦船在執(zhí)行各種任務(wù)時(shí)所需動(dòng)力和航速的性能，代表了艦船在一定主機(jī)功率下取得某個(gè)速度（是指在靜水中直線航行時(shí)）的能力，最高航速、全速、巡航航速、低速和倒車航速。其中，最高航速是指主動(dòng)力裝置以最大功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到的速度；全速是指主動(dòng)力裝置以額定總功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到的速度；巡航航速是指艦船巡航時(shí)的速度；低速是指船舵能發(fā)揮操縱作用的最低速度。經(jīng)分析可知，全速與最高航速的相關(guān)性較大，全速越大，最高航速也就越大。由此，通過最高航速進(jìn)行評估即可。（2）機(jī)動(dòng)性。艦船機(jī)動(dòng)性是指動(dòng)力系統(tǒng)功率及工況在時(shí)間上改變的特性。它是一個(gè)綜合性指標(biāo)，通常包括：①主機(jī)啟動(dòng)性能，即艦船備戰(zhàn)備航所需的時(shí)間；②加減速性能，即由最低航速到全速、各工況之間切換的變速時(shí)間和距離；③制動(dòng)性能，即由全速到停航的滑行時(shí)間和距離；④轉(zhuǎn)彎性能，可通過艦船回轉(zhuǎn)1周的時(shí)間和回轉(zhuǎn)半徑來評判。在上述指標(biāo)中，指標(biāo)四轉(zhuǎn)彎性能不僅與動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)，還與船體設(shè)計(jì)、操縱系統(tǒng)有關(guān)。因此，指標(biāo)四不作為機(jī)動(dòng)性的評估指標(biāo)。（3）生命力。艦船動(dòng)力系統(tǒng)的生命力是指艦船在戰(zhàn)斗破損的情況下，繼續(xù)維持主機(jī)工作，保證艦船航行的能力。根據(jù)影響動(dòng)力系統(tǒng)生命力的主要因素，將動(dòng)力系統(tǒng)生命力分解為以下幾個(gè)指標(biāo)：①動(dòng)力裝置的獨(dú)立性設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在主機(jī)及控制部位的獨(dú)立布置及劃分；②機(jī)械設(shè)備的抗暴性和減震措施，主要反映了動(dòng)力系統(tǒng)所屬設(shè)備的防爆抗沖擊能力；③動(dòng)力裝置的備用設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在推進(jìn)裝置工作的獨(dú)立性（即柴油聯(lián)合推進(jìn)裝置中，柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)分別單獨(dú)運(yùn)行的能力）、單軸運(yùn)行能力（即左、右軸在鎖軸、拖軸狀態(tài)下的運(yùn)行能力）及推進(jìn)模式的獨(dú)立性（如柴然聯(lián)合推進(jìn)裝置中，“左柴右燃”，“左燃右柴”推進(jìn)模式的運(yùn)行能力）。（4）隱身性。艦船動(dòng)力系統(tǒng)的隱身性是指該系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲、紅外輻射等物理場不被敵方過早發(fā)現(xiàn)、跟蹤和識別的性能。其中，由機(jī)械設(shè)備振動(dòng)引起的水下輻射噪聲，主要采用減震結(jié)構(gòu)及采用噪聲小的機(jī)械以及隔音設(shè)備來降低；由排氣系統(tǒng)的高溫引起的紅外輻射，主要采用紅外抑制設(shè)計(jì)、煙囪和排煙冷卻等措施來降低，進(jìn)而縮小艦船不同區(qū)域的溫度差，由此降低來襲武器的識別能力。

3.3 建立層次結(jié)構(gòu)

通過分析，可以看到，動(dòng)力系統(tǒng)影響因素之間存在隸屬和平行關(guān)系，可以進(jìn)行合并、聚類、成組，進(jìn)而形成遞階性質(zhì)的層次結(jié)構(gòu)。在該遞階層次結(jié)構(gòu)中，最高層是總目標(biāo)層，給出艦船動(dòng)力系統(tǒng)方案評估的總體目標(biāo)；中間層是準(zhǔn)則層，給出對艦船動(dòng)力系統(tǒng)方案進(jìn)行綜合評估的準(zhǔn)則；底層是指標(biāo)層，即進(jìn)行艦船動(dòng)力系統(tǒng)方案評估的具體指標(biāo)。其中，下層指標(biāo)比上層指標(biāo)更加明確具體，它是進(jìn)行上層目標(biāo)評估的手段，而最底層目標(biāo)就形成了可直接進(jìn)行評估的指標(biāo)[5]。由此，形成艦船動(dòng)力系統(tǒng)評估指標(biāo)體系，如圖2所示。

4 結(jié)語

本文基于ADC效能模型分析法，結(jié)合艦船作戰(zhàn)使命特點(diǎn)，分析了影響艦船動(dòng)力系統(tǒng)效能的因素，并對影響因子進(jìn)行了分類、合并、分層等處理，形成了評估指標(biāo)體系，為全面掌握艦船動(dòng)力系統(tǒng)效能奠定了基礎(chǔ)?？梢钥吹?，ADC效能模型分析法思路清晰、考慮全面，有很好的適用性，可直接用于各類評估對象的指標(biāo)體系構(gòu)建。

參考文獻(xiàn)

[1]邵開文，馬運(yùn)義.艦船技術(shù)與設(shè)計(jì)概論[M].北京：國防工業(yè)出版社，2014.

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[3]敖晨陽.水面艦艇主動(dòng)力系統(tǒng)論證評估體系研究[D].武漢：海軍工程大學(xué)，2001.

[4]李斌.艦船動(dòng)力系統(tǒng)的綜合體系評價(jià)研究[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2015（1）：127-130.

[5]李平.艦船研制指標(biāo)體系與評估方法研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2003.