盧曉暉
摘要：模塊化造船要求艦船設(shè)計也必須貫徹模塊化設(shè)計思想。在艦船常規(guī)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合模塊化技術(shù)的特點，對模塊化造船給艦船總體設(shè)計帶來的相關(guān)要求進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：模塊 模塊化技術(shù) 艦船總體設(shè)計
模塊及模塊化的概念
模塊是指具有獨立性、通用性和組合性的標(biāo)準(zhǔn)化單元。獨立性是指模塊具有高度獨立的功能和結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行單獨的設(shè)計、制造、測試及儲備。組合性是指模塊具有標(biāo)準(zhǔn)的功能和結(jié)構(gòu)接口，通過簡單的連接形式就能實現(xiàn)模塊間以及單模塊與系統(tǒng)的融合，而在取消連接后，又能方便地實現(xiàn)模塊與模塊以及模塊與系統(tǒng)的分離。通用性是指模塊具有廣泛的功能和結(jié)構(gòu)覆蓋性，為構(gòu)造多樣化的系統(tǒng)提供功能或結(jié)構(gòu)組件。
模塊化作為一種過程或方法，其定義可一般性描述為“將硬件（或軟件）按功能分解成許多單元，并將其設(shè)計成硬（軟）模塊，然后與少量非標(biāo)準(zhǔn)硬件（或軟件）合成為一個系統(tǒng)的過程或方法”。從定義中可以看出，模塊化過程包含兩個子過程，即單元模塊的構(gòu)造和模塊的組合。
通過采用模塊化技術(shù)，可以將一個復(fù)雜的任務(wù)分解為若干個任務(wù)模塊，這些任務(wù)模塊可以同時獨立地進(jìn)行，然后通過所有任務(wù)模塊的拼接就可以快速而方便地實現(xiàn)整個任務(wù)的完成。也正因為如此，模塊化思想順應(yīng)了現(xiàn)代制造業(yè)（包括軟件和硬件制造）高速發(fā)展的需要而被迅速貫徹到現(xiàn)代制造業(yè)的諸多領(lǐng)域，在當(dāng)今的機(jī)械制造、汽車制造及軟件開發(fā)等行業(yè)都有模塊化技術(shù)的充分應(yīng)用。
艦船模塊化技術(shù)
艦船模塊化技術(shù)的概念起源于上世紀(jì)60年代后期。1969年，鑒于采用傳統(tǒng)造船技術(shù)的造船周期過長、價格過高，而且艦船壽命期的30%時間要消耗在維修及改裝上，德國BLOHM & VOSS公司提出了一種MEKO/FES（Multi Purpose Standard Ship / Functional Unit System）方法。該方法的實質(zhì)是，將艦船平臺設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)化的系列產(chǎn)品，同時也將電子、武器等系統(tǒng)設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊，各功能模塊都具有標(biāo)準(zhǔn)的艦船平臺—系統(tǒng)界面，即標(biāo)準(zhǔn)形狀的箱體、框架或托架以及接口，根據(jù)功能模塊的尺寸在艦船平臺上留有相應(yīng)的開口以便吊裝或分離，并設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)的多功能安裝基座。這樣，平臺和各功能模塊就可以平行建造，并可根據(jù)用戶的不同要求選裝不同的功能模塊。很明顯，采用這種方法，既可以縮短周期，又可以較容易地實現(xiàn)平臺的多功能特性。第一艘采用MEKO技術(shù)的護(hù)衛(wèi)艦于1981年交付使用，自此以后又交付了MEKO護(hù)衛(wèi)艦38艘，在這些MEKO艦上安裝的模塊共達(dá)1000多個，主要是武器模塊、電子模塊、桅桿模塊、安裝底盤和通風(fēng)空調(diào)模塊。
美國在70年代按照與MEKO思想相類似的SEAMOD（Sea systems modification and Modernization by modularity）思想，建造了DD963（斯普魯恩斯）級驅(qū)逐艦。此外，英國、丹麥、澳大利亞等國都采用模塊化技術(shù)建造了電子系統(tǒng)模塊、武器系統(tǒng)模塊或模塊化整艦。
為了更好地體現(xiàn)模塊化技術(shù)的通用性、標(biāo)準(zhǔn)性，這些國家在將模塊化技術(shù)應(yīng)用于實踐的過程中也逐步制定和完善了一系列相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如今，通過使用已確定的標(biāo)準(zhǔn)，北約組織所使用的武器模塊，從密集陣近程武器系統(tǒng)到64單元的垂直發(fā)射系統(tǒng)模塊之間都可以進(jìn)行相互換裝，包括標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口，都已經(jīng)實現(xiàn)；電子模塊及其基座、開口尺寸、螺栓孔等也都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
艦船模塊化技術(shù)的優(yōu)勢
艦船模塊化技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點：
縮短艦船的研制周期
由于艦船平臺的研制周期和武器、電子設(shè)備的研制周期存在著較大差異，在計劃進(jìn)度方面很難達(dá)到一致，因此會影響艦船的研制進(jìn)度。采用模塊化技術(shù)后，艦船平臺設(shè)計并建造成為具有標(biāo)準(zhǔn)接口的多功能平臺，與此同時，武器、電子等設(shè)備設(shè)計成箱裝體結(jié)構(gòu)的模塊，二者的設(shè)計和建造可以平行進(jìn)行，縮短設(shè)計周期和建造周期，從而縮短整個艦船的研制周期。圖1所示就是在同等條件下MEKO艦與常規(guī)方法設(shè)計、建造的艦船所需研制周期的對比。從該圖可以看出，采用模塊化技術(shù)后，由于艦船平臺的研制和裝艦?zāi)K的研制平行進(jìn)行，艦船平臺的設(shè)計時間和船體建造時間均比常規(guī)條件下的艦船短，部分舾裝和調(diào)試等工作在船體建造過程中就可以進(jìn)行。 圖1
易于進(jìn)行現(xiàn)代化改裝
武器和電子設(shè)備的先進(jìn)性直接體現(xiàn)了艦船作戰(zhàn)性能的好壞，正因為如此，武器和電子設(shè)備的相關(guān)技術(shù)發(fā)展得很快，更新和升級速度也相對加快，而艦船平臺的壽命一般大于30年，因此使得艦船在其壽命周期內(nèi)需要進(jìn)行現(xiàn)代化改裝以適應(yīng)威脅變化的需要。采用常規(guī)方法設(shè)計和建造的艦船，其現(xiàn)代化改裝不僅僅是武器、電子設(shè)備的更新和升級，還要牽涉到船體結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)、船舶系統(tǒng)等一系列的問題，這種現(xiàn)代化改裝既耗時，又費錢。相比之下，采用模塊化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計和建造的艦船在這方面具有獨特的優(yōu)勢。由于武器和電子等設(shè)備大量地以模塊的形式裝艦，且艦船平臺-模塊間的接口都是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此現(xiàn)代化改裝不會對艦船平臺進(jìn)行過多的改動。這樣既能滿足使用部門的要求，又能大幅度降低現(xiàn)代化改裝的費用。
圖2所示是國外某型艦首部一功能區(qū)段內(nèi)可選裝的武器模塊示意圖，這些武器模塊幾乎包括了各型武器系統(tǒng)。 圖2
提高艦船的建造質(zhì)量
按常規(guī)方法設(shè)計建造的艦船在系統(tǒng)或設(shè)備總裝后都要進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)在發(fā)現(xiàn)大部分問題的同時也可能會隱藏少數(shù)問題，這些隱藏的問題對艦船作戰(zhàn)效能的正常發(fā)揮是極其可怕的隱患。采用模塊化技術(shù)后，由于模塊與平臺的連接界面標(biāo)準(zhǔn)化，裝艦的各系統(tǒng)或模塊由各自的研制單位調(diào)試完畢后裝艦，艦在模塊安裝完畢后不久就能夠正常使用，可以避免或盡可能減小常規(guī)設(shè)計和建造所產(chǎn)生的這種隱患。
增強(qiáng)設(shè)計的靈活性
常規(guī)設(shè)計的艦船往往是針對即定的武器和電子等設(shè)備開展設(shè)計和建造，供設(shè)計方發(fā)揮的余地較小。采用模塊化技術(shù)后，艦船平臺的設(shè)計受武器和電子等設(shè)備的影響較小，設(shè)計方可以在此基礎(chǔ)上有更多的發(fā)揮和創(chuàng)造，優(yōu)化設(shè)計出一個靈活性強(qiáng)的多功能平臺。
提高艦船的在航率
由于武器、電子設(shè)備以模塊的形式裝艦，使得這些設(shè)備的日常維護(hù)、修理、更換更加簡單、快捷，有效減少艦船的維護(hù)保養(yǎng)時間和費用，提高艦船的在航率。
降低艦船的全壽命周期費用
假定艦的使用期為30年，中間進(jìn)行一次現(xiàn)代化改裝，采用模塊化技術(shù)后，艦船在全壽命期內(nèi)的總維護(hù)費用（包括日常維護(hù)保養(yǎng)費用、基地維修費用和現(xiàn)代化改裝費用）比常規(guī)型艦的總維護(hù)費用有比較可觀的降低。圖3所示就是MEKO型艦與常規(guī)型艦在全壽命周期內(nèi)的費用比較，其中的統(tǒng)計按照艦每五年進(jìn)行一次基地維修，壽命中期進(jìn)行一次現(xiàn)代化改裝來進(jìn)行，各項費用均以其占艦購買價格的百分比來表示。 圖3
可以根據(jù)圖3得出MEKO型艦和常規(guī)型艦在全壽命期內(nèi)的總維護(hù)費用的差異，如表1所示。從表1中的數(shù)據(jù)可以看到，在同等條件下，MEKO型艦比常規(guī)型艦的全壽期費用要少約13%左右，這意味著在相同力度的經(jīng)費支撐下，MEKO型艦在全壽命期內(nèi)可進(jìn)行兩次現(xiàn)代化改裝，而常規(guī)型艦只能進(jìn)行一次現(xiàn)代化改裝。
表1 壽命期內(nèi)費用比較
費用
(占購買價格的比例)
常規(guī)型艦
MEKO型艦
日常維護(hù)費
225%
210%
基地維修費
15%
10%
現(xiàn)代化改裝費
50%
35%
模塊化造船
相對其他行業(yè)而言，模塊化技術(shù)在船舶制造業(yè)的應(yīng)用和推廣過程較慢，而且覆蓋范圍也不夠廣，這主要是由于船舶制造業(yè)的自身特點而造成的。國內(nèi)船舶制造領(lǐng)域從80年代才開始推行殼、舾、涂一體化的造船模式，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展成為現(xiàn)代造船模式—區(qū)域造船。區(qū)域造船第一次實現(xiàn)了船體、舾裝一體化的造船工藝，改變了船舶行業(yè)長期以來沿用的以系統(tǒng)為導(dǎo)向的設(shè)計和建造思想，沿縱向分區(qū)段地實施完整的預(yù)舾裝工藝，并將部分系統(tǒng)或設(shè)備以模塊的形式進(jìn)行安裝，按區(qū)段來實現(xiàn)均衡、連續(xù)的總裝造船。區(qū)域造船比較深入地貫徹了模塊化思想，但它并不等于模塊化造船。模塊化造船是區(qū)域造船向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的一個高級階段，其核心在于船體區(qū)段合攏完成平臺建造后，通過全部功能模塊的垂向吊裝來完成整個建造，而且在建造過程中，允許各功能模塊的研制和平臺的研制平行作業(yè)。模塊化技術(shù)在船舶行業(yè)所取得的應(yīng)用成果充分說明了模塊化造船可極大地簡化管理、優(yōu)化設(shè)計，改善生產(chǎn)條件和提高生產(chǎn)率，降低建造周期和費用，并能滿足使用方多樣化的要求。
船舶建造方式和船舶設(shè)計方法是密切相關(guān)的，造船模式的改變必然要求設(shè)計模式也發(fā)生相應(yīng)的變化，艦船模塊化技術(shù)的關(guān)鍵是模塊化設(shè)計。
模塊化造船對艦船總體設(shè)計的要求
采用模塊化技術(shù)后，艦船平臺設(shè)計的基礎(chǔ)仍然是常規(guī)設(shè)計方法，但與常規(guī)設(shè)計相比，艦船的平臺設(shè)計不再針對單個的設(shè)備來進(jìn)行，而是針對各功能模塊來進(jìn)行。平臺設(shè)計必須求得一組標(biāo)準(zhǔn)的平臺—模塊界面約束條件，模塊化設(shè)計的選擇對象已從現(xiàn)有設(shè)備的物理/功能特性所構(gòu)造的平臺轉(zhuǎn)移到能適合可預(yù)見的設(shè)備的物理/功能特性的標(biāo)準(zhǔn)平臺。艦船平臺總體模塊化設(shè)計的主要目標(biāo)是要在平臺的總體設(shè)計中解決功能模塊或設(shè)備模塊裝艦以及今后的改換裝給平臺所帶來的一系列相關(guān)問題，從而保證平臺的通用性或多功能性。
由于艦船模塊化設(shè)計仍以常規(guī)設(shè)計為基礎(chǔ)，因此結(jié)合模塊化技術(shù)的特點和常規(guī)設(shè)計方法來分析模塊化造船對艦船平臺設(shè)計的基本要求，這些要求主要包括以下幾個方面：
對艦船總布置設(shè)計的要求
采用模塊化設(shè)計后，艦船總布置設(shè)計的部分內(nèi)容也相應(yīng)發(fā)生了變化，主要體現(xiàn)在功能分區(qū)設(shè)計、模塊布置位置和尺寸設(shè)計、模塊所對應(yīng)的艙室容積設(shè)計以及空間轉(zhuǎn)運系統(tǒng)設(shè)計等。
應(yīng)進(jìn)行功能分區(qū)設(shè)計
按傳統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計的艦船在現(xiàn)代化改裝中，為了更換新型的武器和電子裝備，雖然新舊裝備在艦上的布置位置一般不會發(fā)生變化，但改換裝往往還是對艦船的其他很多系統(tǒng)造成了較大的影響，使整個平臺“傷筋動骨”。采用模塊化技術(shù)的根本目的就是要努力減小武器和電子裝備等的改換裝對平臺造成的影響，為此，在開展平臺的總體設(shè)計之初就應(yīng)該結(jié)合模塊化裝備的上艦對艦船總體布置提出按功能進(jìn)行分區(qū)的要求，每個功能區(qū)段都應(yīng)該適用于某類或某幾類特定的模塊功能，從而使設(shè)計出來的平臺能夠方便地接受各類不同的作戰(zhàn)系統(tǒng)。圖4是MEKO型護(hù)衛(wèi)艦的功能分區(qū)示意圖。從圖4中可以看出，MEKO型護(hù)衛(wèi)艦全面地貫徹了功能分區(qū)的設(shè)計思想。
圖4
應(yīng)留有一定的艙室容積裕度
與常規(guī)設(shè)計相比，采用模塊化設(shè)計后，武器和電子等設(shè)備以方艙的形式裝艦，為了解決功能方艙的安裝固定、信息接口和能源接口裝置的設(shè)置、方艙門的設(shè)置等問題，必然會占用更多的艦內(nèi)空間。據(jù)有關(guān)資料介紹，在同等條件下，采用模塊化的裝艦形式會使艙容要求增加0.5% ~ 1%。因此，必須在平臺的總體模塊化設(shè)計中相對常規(guī)設(shè)計留有更大的艙室容積裕度。而更應(yīng)值得注意的是，采用模塊化設(shè)計的一個最大目的就是方便功能模塊的方便換裝，同一功能區(qū)段內(nèi)可能會換裝多種功能模塊（同類或不同類），艙室容積裕度的設(shè)計應(yīng)充分考慮到這些功能模塊對艙容要求的差異。
應(yīng)考慮模塊的空間轉(zhuǎn)運系統(tǒng)要求
空間轉(zhuǎn)運系統(tǒng)包括模塊的空間轉(zhuǎn)運路線和甲板開口。為了使模塊裝艦、換裝操作能方便地實現(xiàn)，必須對各功能區(qū)段的空間轉(zhuǎn)運路線進(jìn)行優(yōu)化研究，結(jié)合全艦的布置以及通道進(jìn)行綜合考慮，經(jīng)和艦上的通道權(quán)衡優(yōu)化后確定出空間轉(zhuǎn)運路線。此外，空間轉(zhuǎn)運系統(tǒng)要求在確定甲板分層高度時必須充分考慮到滿足模塊的轉(zhuǎn)運和安裝。圖5所示就是空間轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的示意圖。 圖5
對艦船性能設(shè)計的要求
采用模塊化技術(shù)的艦船平臺，由于吊運模塊的需要，甲板上往往開有各模塊吊裝的大開口，并在開口區(qū)域進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)。此外，功能模塊尤其是箱裝體模塊比常規(guī)設(shè)計中的設(shè)備重量要大，從而增加了全艦的重量。美國在DD963型驅(qū)逐艦的設(shè)計基礎(chǔ)上采用模塊化技術(shù)建造的SEAMOD艦比DD963艦重量增加約3.5%。而且武器和電子模塊的布置位置一般較高，這樣就使全艦的重量、重心分別比常規(guī)設(shè)計要偏大、偏高，對全艦的穩(wěn)性也會產(chǎn)生影響，從而影響全艦的總體性能。
此外，換裝模塊之間的重量、重心以及受風(fēng)面積也有一定的差異，因此模塊的換裝也會造成全艦重量、重心以及穩(wěn)性、浮態(tài)的改變。所以，在進(jìn)行平臺的總體性能設(shè)計時必須充分考慮到這些因素，一方面在總布置設(shè)計時采取有效措施留有一定的重量儲備和重心調(diào)節(jié)能力，另一方面要有一定的穩(wěn)性儲備能力。
對艦船結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求
功能模塊的吊裝開口應(yīng)滿足的局部強(qiáng)度和剛度要求
由于武器、電子模塊吊裝開口的尺寸較大，模塊方艙又常常通過其上蓋板與開口處船體上的矩形基座以螺栓方式連接，模塊自身重量也較重（一般武器模塊重約幾十噸），而且武器模塊又常布置在艦的首、尾部分，這樣，開口處會因平臺搖擺而產(chǎn)生很大的慣性力，此外，武器發(fā)射時又會產(chǎn)生很大的后坐力。因此，在平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須分析這些因素對吊裝開口處船體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度和剛度的影響，并在設(shè)計中采取相應(yīng)的措施減小這種影響。
甲板吊裝開口對船體總縱強(qiáng)度的影響
由于武器模塊和電子模塊的裝艦均需在甲板上開較大的吊裝開口（一般箱體模塊的甲板吊裝開口尺寸都大于3m×2.5m），而且吊裝開口的周圍可能還會有其他甲板開口，這樣就會造成船體結(jié)構(gòu)縱向構(gòu)件不連續(xù)現(xiàn)象嚴(yán)重，參與總強(qiáng)度的等值梁截面受到影響。因此，在進(jìn)行平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須考慮模塊吊裝開口對船體總縱強(qiáng)度造成的影響并進(jìn)行分析研究，確保武器模塊和電子模塊裝艦后的正常使用。
結(jié)構(gòu)及基座的振動和強(qiáng)度設(shè)計要求
功能模塊的基座在物理尺寸上應(yīng)具有一定的標(biāo)準(zhǔn)性，但換裝模塊間的重量、特別是武器模塊發(fā)射后坐力會有較大的差異，因此必須對模塊的基座設(shè)計進(jìn)行綜合考慮，使標(biāo)準(zhǔn)基座在滿足換裝模塊的安裝要求外，還能夠滿足換裝的不同模塊對標(biāo)準(zhǔn)基座的強(qiáng)度要求。
考慮到功能模塊尤其是武器模塊裝艦后，良好的結(jié)構(gòu)支撐對武器的射擊精度有至關(guān)重要的影響，所以對結(jié)構(gòu)及基座的減振設(shè)計和抗沖擊設(shè)計應(yīng)提出更高的要求。在安裝完畢后，還必須進(jìn)行振動測試。
對艦船電力系統(tǒng)設(shè)計的要求
配電容量設(shè)計應(yīng)留有一定的裕度
換裝模塊間的電力需求量難以保持一致，尤其是不同類的模塊。為此，就要求在開展平臺的電力系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)考慮到未來改換裝的需求，對每個功能區(qū)段內(nèi)可能換裝的模塊的電力負(fù)荷進(jìn)行綜合分析，然后從兼容性的角度科學(xué)地確定每個功能區(qū)段的電力負(fù)荷和全艦的電力系統(tǒng)容量。
實行分艙獨立的區(qū)域配電設(shè)計
在艦船模塊化技術(shù)未得到廣泛應(yīng)用以前，艦船大多采用的是一種干饋混合制區(qū)域配電方式，電纜的連接在武器、電子設(shè)備安裝完畢之后進(jìn)行，然后再進(jìn)行各武器和電子設(shè)備的試驗，即所謂串行生產(chǎn)方式。這種串行生產(chǎn)方式帶來的最大的弊端是船廠的建造周期長，生產(chǎn)條件差和成本的增加。
而采用模塊化設(shè)計后，與功能分區(qū)相適應(yīng)，平臺對功能區(qū)段實行區(qū)域配電，每個區(qū)段都設(shè)有一個電力負(fù)荷中心，該中心承擔(dān)了區(qū)段內(nèi)的電力分配功能。每個負(fù)荷中心由主配電電纜上分支的電纜來供電，然后由負(fù)荷中心直接向設(shè)在各功能單元上的供電接口供電，待模塊上艦后與其供電接口對接以實現(xiàn)電源的供應(yīng)。這種區(qū)域配電模式不僅可以提高電力系統(tǒng)的可維性乃至提高全艦的生命力，還可以避免上述串行生產(chǎn)方式的弊端。這種分艙獨立的電力分配系統(tǒng)的原理圖如圖6所示。
圖6 分艙獨立的電力分配系統(tǒng)原理圖
對功能模塊進(jìn)行配電的標(biāo)準(zhǔn)接口裝置要求
為了方便地實現(xiàn)各種功能模塊與功能區(qū)段和平臺的電力對接，應(yīng)對電氣接口裝置實行通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計。為此，就應(yīng)綜合各武器、電子模塊對電纜接口的電壓等級、載流量、接插件數(shù)量、型式及裝艦的空間尺寸等要求，并留有備用接口。
圖7是一個電子模塊的正面視圖，圖右側(cè)所示就是電氣接口裝置。
圖7
對船舶系統(tǒng)設(shè)計的要求
系統(tǒng)容量設(shè)計要求
為了方便實現(xiàn)功能區(qū)段內(nèi)模塊的換裝，在進(jìn)行船舶系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該對每一功能區(qū)段內(nèi)船舶系統(tǒng)的容量需求及其趨勢進(jìn)行統(tǒng)計和分析，在合理裕度的基礎(chǔ)上確定出船舶系統(tǒng)的容量，各系統(tǒng)的容量應(yīng)能夠適應(yīng)功能模塊換裝所引起的容量需求變化。
實行分艙獨立的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計
常規(guī)設(shè)計中，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)一般僅有縱向總管，各艙段從縱向總管中分支出來的管路進(jìn)行空調(diào)通風(fēng)，這樣在通風(fēng)總管受損時全艦的空調(diào)通風(fēng)都會受到影響甚至失效。此外，任一個艙段遭遇有毒氣體入侵時也會影響到艦的其他艙段。為此，國外艦船上廣泛采用了分艙獨立的模塊式空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，其原理圖如圖8所示。
圖8 分艙獨立的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)
從圖中可以看出，除艦的首尾端外，每一個單獨的水密隔艙都提供有獨立的自給式空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，與相鄰的隔艙無關(guān)。此外，每道水密隔壁還要求是煙密和氣密的，并延伸到上層建筑。
實行分艙獨立的水滅火系統(tǒng)設(shè)計
與空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)一樣，常規(guī)設(shè)計中的水滅火系統(tǒng)一般僅有縱向總管，各艙段從縱向消防總管中分支出來的消防管路進(jìn)行水滅火，這樣在消防總管受損時全艦的水滅火系統(tǒng)就會受到影響甚至失效。為此，國外艦船上廣泛采用了分艙獨立的水滅火系統(tǒng)，其原理圖如圖9所示。
圖9 分艙獨立的水滅火系統(tǒng)
從圖中可以看出，除艦的首尾端外，每一個單獨的水密隔艙都提供有獨立的自給式水滅火系統(tǒng)，與相鄰的隔艙無關(guān)。每個艙段內(nèi)的自給式水滅火系統(tǒng)由一個垂直的給水總管供應(yīng)滅火、噴淋、預(yù)濕和噴射用的海水，垂直總管設(shè)在水密隔壁上，并從消防泵垂直向上延伸到上層建筑。消防泵在損管控制中心內(nèi)啟動，此外，該泵還可在艦上的第I損管部位和第II損管部位啟動。
對功能模塊進(jìn)行空調(diào)通風(fēng)等的標(biāo)準(zhǔn)接口裝置要求
為了方便地實現(xiàn)各種功能模塊與功能區(qū)段和平臺的對接，還必須對水、氣、汽及空調(diào)通風(fēng)等船舶系統(tǒng)接口裝置實行通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計。其要求與標(biāo)準(zhǔn)電氣接口裝置相類似。
對艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)設(shè)計的要求
作戰(zhàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求
傳統(tǒng)設(shè)計的艦船其作戰(zhàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一直是向高度集中化和綜合化發(fā)展，但由于裝艦的武器和電子裝備的更新速度已經(jīng)大為加快，這種結(jié)構(gòu)愈發(fā)不利于作戰(zhàn)系統(tǒng)的易升級性。按照模塊化的思想，可將作戰(zhàn)系統(tǒng)的各項功能分開，減弱甚至取消彼此的依存關(guān)系。各分系統(tǒng)的外部界面將從功能上實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并能夠達(dá)到基本互換的程度，分系統(tǒng)間的信息傳輸通過數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)（采用數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)）接口裝置來實現(xiàn)。這種分布式作戰(zhàn)系統(tǒng)不僅可以保持集中式作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用能力，其界面還允許進(jìn)行擴(kuò)展，以適應(yīng)新型武器或電子模塊裝艦的需要，而且還提高了全艦的生命力。國外艦船廣泛采用了數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上建立起來的作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖10所示。
圖10
從圖中可以看到，結(jié)構(gòu)中包含有兩個獨立的數(shù)據(jù)信息傳輸網(wǎng)，其中A網(wǎng)（圖中的實線）用于指揮和控制數(shù)據(jù)，B網(wǎng)（圖中的空心線）用于導(dǎo)航與艦內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸，兩個網(wǎng)之間還可以互換。
作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸接口裝置要求
艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)模塊的傳輸信息具有多樣性，為了實現(xiàn)平臺與各模塊以及各模塊間的信息傳輸，信息傳輸接口裝置必須具有良好的通用性和可擴(kuò)展性，以適應(yīng)不同模塊換裝而引起的信息接口變化。此外，信息傳輸接口裝置還應(yīng)具有模塊化結(jié)構(gòu)、可靠和實時傳輸?shù)奶攸c。圖11中箭頭所指部分是一電子模塊的信息接口裝置。 圖11
為了實現(xiàn)艦船平臺與模塊以及模塊間的信息交互，同時適應(yīng)模塊內(nèi)不同設(shè)備的接口特點及滿足平臺的總體設(shè)計、信息電纜或光纖鋪設(shè)的要求，信息接口裝置應(yīng)具有如下功能：
完成網(wǎng)絡(luò)信息的轉(zhuǎn)換 完成視頻信息的轉(zhuǎn)換 完成標(biāo)準(zhǔn)串行口RS232C的轉(zhuǎn)接或信號轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)接 完成RS422的轉(zhuǎn)接或信號轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)接 完成模擬信號的轉(zhuǎn)接或信號轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)接 方便地實現(xiàn)接口裝置與模塊及其內(nèi)部設(shè)備、模塊之間的物理連接和信號連接 完成自身的狀態(tài)檢測
結(jié)論
通過以上分析可以看出，模塊化造船給艦船總體設(shè)計所帶來的要求是系統(tǒng)的、全面的，對艦船總體設(shè)計提出了諸多新的課題。只有在艦船總體設(shè)計的常規(guī)內(nèi)容和方法上，對這些新要求進(jìn)行深入、透徹的分析，并通過實踐經(jīng)驗的積累，才能保障模塊化總體設(shè)計的開展，進(jìn)而實現(xiàn)艦船的模塊化建造。
