计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法

张恒; 朱军

doi:10.3969/j.issn.1673-3185.2017.03.006

计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.03.006

张恒^1,,
朱军^2,

1.
海军装备研究院, 北京 100161
2.
海军工程大学舰船工程系, 湖北武汉 430033

基金项目: 国家部委基金资助项目

详细信息

作者简介:
朱军, 男, 1959年生, 博士, 教授。研究方向:船舶操纵性。E-mail:zhjun101@sina.com

通信作者:
张恒(通信作者), 男, 1981年生, 博士, 工程师

中图分类号: U662.3
计量
- 文章访问数: 328
- HTML全文浏览量: 70
- PDF下载量: 170
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2016-04-10
- 网络出版日期: 2017-05-12
- 刊出日期: 2017-05-24

Combat capability evaluation method of surface warship considering impact of wind and waves

Heng ZHANG^1
,,
Jun ZHU^2
,

1.
Naval Academy of Armament, Beijing 100161, China
2.
Department of Naval Architecture Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China

计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法由张恒，等创作，采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。

摘要

摘要: 目的为在水面舰船作战能力评估中计入海洋风浪环境影响，方法在分析风浪环境对水面舰船平台航行性能和武器系统使用影响的基础上，分别建立水面舰船综合作战能力评估指标体系和水面舰船风浪环境适应性评估指标体系，提出基于多属性效用理论和层次分析法（AHP）建立计及风浪环境影响的水面舰船作战能力综合评估方法，并选取国外某驱逐舰为典型算例进行验证。结果结果表明，在5级海况下计及风浪环境影响时该舰的综合作战能力约为静水中（0级海况）作战能力的81.5%，量化评估结果与专家定性评估结果趋势一致。结论该方法可以较合理地量化评估考虑风浪环境影响的水面舰船综合作战能力，为水面舰船型号论证与研制工作提供技术支持。
- 作战能力评估 /
- 风浪环境 /
- 水面舰船
Abstract: In order to evaluate the combat capability of surface warships while considering the impact of wind and waves, the impact on seagoing performance and weapon operation is analyzed, an evaluation index system for the combat capability evaluation of surface warships is determined, and an evaluation method is presented on the basis of the Analytic Hierarchy Process(AHP) and multi-attribute utility theory. Next, a typical example is used to validate the proposed method. It is found that the integrated combat capability of an evaluated destroyer in sea state 5 is approximate to 81.5% of that in calm water (sea state 0). The results show that the proposed method can quantitatively evaluate the actual combat capability of surface warships while considering the impact of wind and waves, which provides technical support for new ship demonstration and development.
- combat capability evaluation /
- wind and waves /
- surface warship

HTML全文

图 1 舰船综合作战能力评估流程

Figure 1. The evaluation process of integrated combat capability of warships

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 综合作战能力评估指标体系

Figure 2. The index system of integrated combat capability evaluation

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 风浪环境适应性指标体系

Figure 3. The index system for evaluating impact of wind and waves on integrated combat capability

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 最大航速价值函数

Figure 4. The value function of the maximum speed

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 S型函数

Figure 5. The S function

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 初稳性高价值函数

Figure 6. The value function of initial metacentric height

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 直升机安全使用海况价值函数

Figure 7. The value function of sea states for safe operation of helicopters

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 9点标度法及其含义

Table 1. Definitions of the nine interval scale

标度	含义
1	表示行因素与列因素同等重要
3	表示行因素比列因素稍微重要
5	表示行因素比列因素重要
7	表示行因素比列因素重要很多
9	表示行因素比列因素绝对重要
2，4，6，8	表示上述两相邻判断的中值
以上标度的倒数	因素i与j比较的判断值为b_ij，则因素j与i比较判断值为1/b_ij

下载: 导出CSV

表 2 S型函数对应的常系数A，B值

Table 2. The values of constant coefficient A and B in the S function

	海况级别
	2	3	4	5	6	7
系数A	2.6	4.5	6.8	9	11.4	14
系数B	1.3	1.5	1.7	1.8	1.9	2
函数	S₂	S₃	S₄	S₅	S₆	S₇

下载: 导出CSV

表 3 指标效用值

Table 3. The utility values of indexes

指标项目	效用值
初稳性高(标准排水量)	80
抗风能力(正常排水量)	100
最大航速(满载排水量下)	90
续航力	47
最大安全航行海况(有义波高)	60
武器有效使用海况(有义波高)	90
直升机安全使用海况(有义波高)	60
接受补给海况(有义波高)	80
定常回转直径(正常排水量、最大航速)	60
对飞机探测能力	60
对导弹探测能力	60
导弹打击能力	80
末端反导武器系统能力	100
雷达对海探测能力	62
导弹对海打击能力	90
舰炮对海打击能力	66.7
声呐探测能力	60.6
直升机打击能力	100
管装鱼雷能力	85
助飞鱼雷能力	45

下载: 导出CSV

表 4 总体性能环境适应性属性值

Table 4. The environmental adaptability values of seagoing performance

指标	海况级别
指标	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
极限风速	1.000	1.000	1.000	1.000	0.998	0.982	0.881	0.500	0.119	0.000
纯稳性丧失	1.000	0.994	0.968	0.846	0.500	0.154	0.032	0.006	0.001	0.000
骑浪横甩	1.000	0.994	0.968	0.846	0.500	0.154	0.032	0.006	0.001	0.000
纵摇幅值	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
横摇幅值	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
甲板上浪	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
艏底砰击	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
抗风浪操船	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
回转避碰	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
应急停船	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
最大航速	1.000	0.994	0.968	0.846	0.500	0.154	0.032	0.006	0.001	0.000
续航力	1.000	0.994	0.968	0.846	0.500	0.154	0.032	0.006	0.001	0.000

下载: 导出CSV

表 5 武器装备使用环境适应性属性值

Table 5. The environmental adaptability values of weapons

指标	海况级别
指标	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
对空探测	1.000	1.000	1.000	1.000	0.998	0.982	0.881	0.500	0.119	0.000
对空导弹打击	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.87	0.500	0.130	0.022	0.000
舰炮防空	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.87	0.500	0.130	0.022	0.000
雷达探测	1.000	1.000	1.000	1.000	0.998	0.982	0.881	0.500	0.119	0.000
对海导弹打击	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.87	0.500	0.130	0.022	0.000
舰炮打击	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.87	0.500	0.130	0.022	0.000
声呐探测	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
直升机打击	1.000	0.999	0.996	0.973	0.858	0.500	0.142	0.027	0.004	0.000
鱼雷攻击	1.000	1.000	0.999	0.997	0.978	0.870	0.500	0.130	0.022	0.000
深弹拦截	1.000	1.000	1.000	1.000	0.998	0.982	0.881	0.500	0.119	0.000

下载: 导出CSV

表 6 综合作战能力评估结果

Table 6. The computational results of integrated combat capability of the evaluated destroyer

	海况级别
	0	1	2	3	4	5
综合作战能力	74.29	74.23	73.95	72.78	68.80	60.57

下载: 导出CSV

参考文献(7)

[1]	林武强, 徐定海.舰艇装备环境及其影响和存在问题分析[J].装备环境工程, 2005, 2(2):48-52. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSCX200502011.htm LIN W Q, XU D H. The influence and existing prob-lems of the environment for and on carrier based materi-el[J]. Equipment Environmental Engineering, 2005, 2(2):48-52(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSCX200502011.htm
[2]	蒋颉, 傅江妍, 韩正君.水面舰艇在高海况航行时的安全性分析[J].舰船科学技术, 2015, 37(1):6-10. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JCKX201501003.htm JIANG J, FU J Y, HAN Z J. Research on the security of naval ships in severe sea conditions[J]. Ship Sci-ence and Technology, 2015, 37(1):6-10(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JCKX201501003.htm
[3]	牛作成, 吴德伟, 雷磊.军事装备效能评估方法探究[J].电光与控制, 2006, 13(5):98-101. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGKQ200605027.htm NIU Z C, WU D W, LEI L. Study on effectiveness eval-uation for military equipment[J]. Electronics Optics & Control, 2006, 13(5):98-101(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGKQ200605027.htm
[4]	吴岿华, 任耀峰, 周胜.海战场环境下舰艇作战能力评估[J].舰船电子工程, 2015, 33(5):4-5, 26. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JCGC201305003.htm WU K H, REN Y F, ZHOU S. Combat capability evalu-ation of ship in sea battlefield environment[J]. Ship Electronic Engineering, 2015, 33(5):4-5, 26(in Chi-nese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JCGC201305003.htm
[5]	BROWN A J, TOMAS M. Reengineering the naval ship concept design process[C]//Research to Reality in Ship Systems Engineering Symposium.[S.l.]:NSWC Carderock, 1998:1-12.
[6]	BROWN A, SALCEDO J. Multiple-objective optimiza-tion in naval ship design[J]. Naval Engineers Journal, 2003, 115(4):49-62. doi: 10.1111/nej.2003.115.issue-4
[7]	DEMKO D. Tools for multi-objective and multi-disci-plinary optimization in naval ship design[D]. Blacks-burg, Virginia:Virginia Polytechnic Institute and State University, 2005.