李 明，謝江輝，張德滿，汪正清

(1.海軍駐431 廠軍事代表室，遼寧 葫蘆島125004;2.武漢第二船舶設(shè)計研究所，湖北 武漢430064)

0 引 言

艦船上為保持和恢復(fù)自身生命力和戰(zhàn)斗力所采取的預(yù)防、限制和消除損害的一切措施和行動統(tǒng)稱為損害管制，簡稱損管。損管系統(tǒng)在艦船上是一個極其重要的生命力和戰(zhàn)斗力的保障系統(tǒng)［1-2］。隨著軍隊(duì)使用需求的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的簡單、分散的損管系統(tǒng)的缺點(diǎn)越來越明顯。例如:大量報警信號的分散布置，容易使決策者無法及時完全掌握全艇的損害情況;事故發(fā)生后，由于原損管中不具備損管狀態(tài)顯示和輔助決策功能，只憑艇員的即時匯報損害情況，容易出現(xiàn)損害信息的不準(zhǔn)確性和非實(shí)時性，這種情況下要求決策者在短時間內(nèi)作出正確的決策也是不現(xiàn)實(shí)的，難以及時、有效地控制破損進(jìn)水和火災(zāi)等損害的擴(kuò)展，也不能保障艦船的生命力。因此，針對艦船損管技術(shù)的深入、系統(tǒng)的研究，對于提高艦船生命力和戰(zhàn)斗力，具有非常重要的意義。本文將介紹近年來國內(nèi)外艦船損管技術(shù)研究的進(jìn)展，并對國內(nèi)艦船損管技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行討論。

1 國外艦船損管技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

海軍強(qiáng)國都十分重視艦船損管控制技術(shù)的發(fā)展和研究。隨著探測報警技術(shù)、信號采集處理技術(shù)、信息集成顯示技術(shù)以及專家系統(tǒng)的不斷發(fā)展，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立具有信息采集齊全、反應(yīng)迅速、高度智能化等優(yōu)點(diǎn)的現(xiàn)代化綜合損管已變可行，并已成為艦船損管技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1.1 美國

美國海軍最早于20世紀(jì)80年代開始提出以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代損管概念，并成功運(yùn)用到了艦船的抗沉系統(tǒng)中［3］。隨后，美國海軍艦船損管技術(shù)不斷發(fā)展。首先，建成了Ballast 損管系統(tǒng)，以FFG-30 艦為試驗(yàn)船，進(jìn)行了損管模擬試驗(yàn)。之后建成了SNIPE 損管系統(tǒng)，并在DD969 艦上進(jìn)行了實(shí)船安裝運(yùn)用。SNIPE 損管系統(tǒng)已經(jīng)具備初始的輔助決策功能，它能在較短的時間內(nèi)準(zhǔn)確探測到艦船的破損信號，進(jìn)行分析處理，并計算艦船的損害程度和穩(wěn)性狀態(tài)，最后向艇員推薦最佳的對策。

90年代初，多媒體技術(shù)飛速發(fā)展，美國海軍迅速將其運(yùn)用到了損管輔助系統(tǒng)中［4-5］。此后，艦船損管的顯著特點(diǎn)是艇員可以通過多媒體數(shù)據(jù)界面較直觀地了解艦船的破損狀態(tài)。多媒體技術(shù)在艦船損管系統(tǒng)上成功運(yùn)用的案例是，美國海軍于1993年在Shedewell 艦上安裝的損管信息顯示系統(tǒng)［6］。

1994年開始，艦船損管系統(tǒng)逐漸向集成化和自動化方向發(fā)展。首先在DDG-51 級驅(qū)逐艦上裝配了“保障全艦生命力的艦船控制集成系統(tǒng)”。該損管系統(tǒng)能將采集到的艦船損害信息進(jìn)行集中處理，并在必要時通過自動控制系統(tǒng)采取即時的補(bǔ)救措施［7-10］。此后，又在“阿利·伯克”級IIA 型驅(qū)逐艦上安裝了更符合作戰(zhàn)使用要求的綜合生命力管理系統(tǒng)(ISMS)。

目前，美國的損管技術(shù)在電腦中心控制下已經(jīng)高度自動化，系統(tǒng)能在事故發(fā)生之際，根據(jù)傳感器傳來的損害部位的位置、性質(zhì)、程度等信號進(jìn)行分析，并提出對應(yīng)的事故應(yīng)急處理措施，還可在指揮部位通過集中控制系統(tǒng)采取損管措施。

1.2 俄羅斯

俄羅斯在艦船損管技術(shù)研究方面也取得了不少成果。俄羅斯艦船上有損管控制系統(tǒng)、疏水集中控制系統(tǒng)等，大大提高了艦船的生命力，增強(qiáng)了其抵御事故的能力［11］。例如，210 級核潛艇上安裝了全艇信息支持保障系統(tǒng)。該系統(tǒng)能通過先進(jìn)的傳感器技術(shù)，全面、準(zhǔn)確地采集到潛艇的進(jìn)水、火災(zāi)、放射性惡化狀態(tài)以及大氣環(huán)境狀態(tài)等多種損害信號，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)控制中心，計算機(jī)中心對信號進(jìn)行計算、分析和對比，最后給出損管建議。

1.3 英國

英國海軍艦船損管系統(tǒng)的發(fā)展較多地注重于以下3 個方面:一是艦船損害信息采集和處理的實(shí)時性，如GRC 公司開發(fā)的Seagoing paramarine 系統(tǒng);二是艦船損害事故的數(shù)據(jù)庫建設(shè)，英國學(xué)者A.I.Olcer［12］和他的團(tuán)隊(duì)在這方面做了大量的工作;三是艦船損管系統(tǒng)智能化研究，R.M.CripPs 等人對此進(jìn)行了深入的研究［13］。

1.4 法國

法國的“拉斐特”級護(hù)衛(wèi)艦上設(shè)有自動化的損管中心，能夠調(diào)動設(shè)在全艦的各種能力進(jìn)行損管作業(yè)，在事故狀態(tài)下具有較高的反應(yīng)處理能力。全艦分為3 個損管區(qū)域，每個損管區(qū)有一獨(dú)立的損管站進(jìn)行區(qū)內(nèi)的損害管制管理，并由艦上損管中心對3 個損管站進(jìn)行統(tǒng)一控制。損管中心設(shè)有集中控制的電腦損管系統(tǒng)，可統(tǒng)管艦上損管資訊并指揮調(diào)度損管作業(yè)，可大幅增加艦船遭受戰(zhàn)損時的存活率。

總之，在傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、信號處理技術(shù)、集成控制技術(shù)、輔助決策技術(shù)以及損害補(bǔ)救技術(shù)等技術(shù)手段的支撐下，海軍強(qiáng)國的艦船損管系統(tǒng)發(fā)展到了比較高的水平。

2 國內(nèi)艦船損管技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國20世紀(jì)80年代開始研發(fā)艦船損管技術(shù)，已先后推出多套損管系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的安全監(jiān)測報警功能和損害補(bǔ)救能力，但在數(shù)據(jù)分析、計算機(jī)輔助決策、系統(tǒng)自能化、系統(tǒng)可靠性以及損管訓(xùn)練方面存在不足。

近10年來，國內(nèi)一些高校和研究單位針對艦船損管技術(shù)也做了大量有意義的工作。在艦船進(jìn)水損害管制方面，大連理工大學(xué)的馬坤及其團(tuán)隊(duì)經(jīng)過計算和試驗(yàn)，得到艦船上層空間大量進(jìn)水無法排出的原因是艦船出現(xiàn)負(fù)初穩(wěn)性所致的結(jié)論。并總結(jié)出艦船進(jìn)水后采取管制措施的步驟，即先排出上層空間的積水，再調(diào)整船的穩(wěn)性，最后對船體進(jìn)行平衡［14］。海軍工程大學(xué)的劉輝和浦金云［15］等人對潛艇水下進(jìn)水損害后的抗沉技術(shù)進(jìn)行了對比分析。潛艇水下抗沉技術(shù)主要包括高壓吹除技術(shù)和肼吹除技術(shù)2 種，高壓吹除技術(shù)相對平穩(wěn)可靠，可以作為破損堵漏后進(jìn)行浮力調(diào)整和艇體姿勢調(diào)整的手段。而肼吹除技術(shù)具有瞬時吹除速率高的特點(diǎn)，可以作為緊急情況下潛艇生命挽回的最后手段。

艦船火災(zāi)損害管制能成熟使用的系統(tǒng)主要包括鹵代烷滅火系統(tǒng)、二氧化碳滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)和水噴淋滅火系統(tǒng)等。近10年來，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)逐漸成為研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，并有取代其他船用滅火系統(tǒng)的趨勢。大連海事大學(xué)的陳海泉、郭陽和蘭紅安等人［16-17］對船用細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，特別是細(xì)水霧噴頭進(jìn)行了設(shè)計、仿真和試驗(yàn)研究，測試了細(xì)水霧噴頭在不同水壓、不同安裝高度時對多種功率油池火的滅火效果，試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有很好的工程參考價值;浙江大學(xué)的鄧東和周華［18］以及華中科技大學(xué)的廖義德和李壯云等人［19］對細(xì)水霧產(chǎn)生的機(jī)理、細(xì)水霧的運(yùn)動方程、細(xì)水霧噴頭設(shè)計方法等方面作了深入研究。

在艦船損害信息分析和損管決策方面，國內(nèi)研究工作還較少，很多技術(shù)還不是很成熟。浦金云、劉俊和何正宏等人［20-21］編制了初步的損管集控智能決策系統(tǒng)，并搭建了試驗(yàn)平臺，為損管訓(xùn)練、各項(xiàng)損管技術(shù)的試驗(yàn)以及損管決策系統(tǒng)的不斷完善提供了基礎(chǔ)。

3 艦船損管技術(shù)展望

參考國外先進(jìn)艦船損管系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)，結(jié)合我國目前艦船損管技術(shù)的研究現(xiàn)狀，國內(nèi)艦船損管技術(shù)可在以下幾個方面進(jìn)行更深入研究:

1)各類傳感器是艦船損管系統(tǒng)的重要組成部分，傳感器需要長期工作于存有較大振動沖擊和腐蝕的環(huán)境中，傳感器需具有長期穩(wěn)定工作的性能。因此，針對各類傳感器的性能以及探測方法的研究具有重大意義。

2)艦船損管輔助決策系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)艦船損管決策智能化和控制自動化的關(guān)鍵技術(shù)，也是國內(nèi)艦船損管技術(shù)較薄弱的環(huán)節(jié)。該技術(shù)的目的是使受損艦船在最短時間內(nèi)成功恢復(fù)到正常狀態(tài)。該技術(shù)的發(fā)展需要大量的事故數(shù)據(jù)儲備并進(jìn)行不斷的優(yōu)化訓(xùn)練，國內(nèi)針對這方面的工作積累還不夠，有待進(jìn)一步全面深入研究。

3)近年來計算機(jī)仿真技術(shù)飛速發(fā)展，大尺度、復(fù)雜空間中的火災(zāi)場景和艙室進(jìn)水等損害場景已經(jīng)可以進(jìn)行初步的仿真分析與計算，但還需要進(jìn)一步深入研究。同時，利用仿真手段進(jìn)行艦船損管方案模擬訓(xùn)練是一個值得研究的方向。

4)損管系統(tǒng)是艦船上重要的保障生命力系統(tǒng)，其可靠性應(yīng)高于其他分系統(tǒng)。因此，除對系統(tǒng)元器件提高選型要求外，還需要通過采取總線冗余、雙路探測設(shè)備以及控制部件熱備份等手段以保證系統(tǒng)的使用安全。

5)國內(nèi)海軍相關(guān)機(jī)構(gòu)或?qū)W校開展了陸上損管培訓(xùn)技術(shù)的研究，但損管訓(xùn)練的場所和規(guī)模非常有限，不利于損管人員提高損管技能和操控?fù)p管設(shè)施的熟練程度，制約了艦船損管能力的提高。因此，應(yīng)進(jìn)一步開展艦載損管訓(xùn)練技術(shù)的研究。

4 結(jié) 語

可以預(yù)見，未來的艦船損管是全方位的損管，必將在嚴(yán)密的損管條令指導(dǎo)下，以較少的訓(xùn)練有素的指揮官和損管艇員，在智能化損管監(jiān)控系統(tǒng)的引導(dǎo)下，以最有效的方式完成信息收集、損管評估、輔助決策等過程，建立起快速的損管反應(yīng)能力，將損管所帶來的損害降低到最低程度。

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