BAE System Submarines公司利用Flowmaster研究机敏级核潜艇的平衡和压载系统

BAE SYSTEMS潜艇业务集团(前身为Vickers造船厂)是Flowmaster的首批客户之一。该公司是英国海军战舰和潜艇的主要供应商,截至今日,其已设计了超过600艘舰艇。

海军舰船在复杂环境下工作,装备了众多复杂的系统,BAE system Sbumarines公司进行精益研发,设计并建造过不少大型辅助油轮以及攻击性舰船。在研发其间,该公司广泛使用Flowmaster进行设计以及后期测试工作。当前,BAE system Sbumarines公司的任务是:致力于研究发展英国的下一代攻击性潜艇——“机敏”级核潜艇(the Astute Class)。

作为皇家海“敏捷”级和“特拉法尔加” 级潜艇的接班人,“机敏”级核潜艇具备两倍于上述两型潜艇的续航时间,且在其服役期间无需换料。

可靠性、安全性、作战效率与隐身效果是“机敏”级核潜艇的关键所在。因此,BAE system Sbumarines公司对“机敏”级核潜艇系统的去风险和强化设计上做了很多的分析工作。例如,该公司使用Flowmaster软件对潜艇的平衡、压载以及悬浮系统做了大量的工作来优化设计方案(潜艇的平衡、压载以及悬浮系统是潜艇至关重要的部分,用来控制潜艇的姿态、水箱间液体的压载传送以及潜艇悬浮于水中的位置)。在此期间,分析模拟了这些系统的各种性能指标,调整系统中元件的尺寸以达到设计的目标。此外,BAE system Sbumarines公司还采集一系列的参数来帮助发展一套舰船平台的控制系统算法。

  “机敏”级核潜艇效果图

BAE system Sbumarines公司中一位资深的Flowmaster工程师宣称,“这个时代,需要一种方式能够快速的搭建模型进行批量的分析以及找到一种可以使得工程师可以自行研究——参数改变对结果影响效果的分析方法”。该位工程师使用Flowmaster的COM功能,基于微软的数据库,搭建了一个操纵控制平台(与Flowmaster的模型相连),使得不懂Flowmaster的工程师依然可以控制参数的输入调整以及观测模拟结果。另外,该工程师还对压载和悬浮系统进行了自动化设置,运用脚本来控制控制器,实现阀门和泵的瞬态模拟。

BAE system Sbumarines公司通过快速精准的使用控制器来模拟空气腔与进水系统(采用不可压模块),此外还运用VB开发了一些可与Flowmaster相连接的程序,使得操作过程中大幅度的减少手动操作与错误。下图中是一“机敏”级核潜艇的冷却系统,该联合方案可以使得系统快速地达到平衡,并迅速地更新材料库数据,可以用十分钟的时间来完成过去几天的工作量。


   “御浪号”补给舰(辅助油轮),Flowmaster广泛应用于其中央冷却系统的设计优化

基于MS Access的操纵控制平台(连接于Flowmaster的系统模型),方便不懂Flowmaster的工程师进行操作设计工作

Flowmaster网络中的一部分,其中的控制器是基于嵌入式脚本来控制



自定义程序与两个Flowmaster模块所组成冷却系统配平计算的的流程图

BAE system Sbumarines公司使用Flowmaster进行不断的模拟实验,对上述系统参数进行不断地改进,使得该系统至今依旧保持世界领先。

“先锋”级核潜艇,运用Flowmaster大大提高了其中泵的效率

在“先锋”级核潜艇的后续设计阶段,BAE system Sbumarines公司还使用Flowmaster来对泵的性能进行优化设计以减少能耗,并通过舰船上的实验进行验证。