【裝備】模塊標準：MEKO艦船設計製造方法綜述：周青驊

06-21

MEKO 360護衛艦——MEKO序列艦中最早的型號，裝備奈及利亞海軍

MEKO概念的產生及發展

傳統軍艦在製造過程中，要針對軍艦的專用用途、結構以及武備做反覆的螺旋設計，權衡各方面要素，敲定最終設計方案，並由船廠按照設計進行製造。隨著系統化和電子設備的迅速發展，軍艦上所使用的感測器等多樣化的裝備變得愈加複雜，設備與載艦之間的介面要求不再僅僅局限於結構上的承載能力和運動能力，更多的是能源（液壓/電動力要求）以及信息（通信線路介面）的要求。而在傳統軍艦的製造周期或使用周期中，一旦個別設備供貨或性能不足需要更換，往往要對載艦上的全部結構、能源和信息上的介面進行全部的修改更換，使得製造進程或改裝進程被大大延長。此外，由於一艘軍艦在設計上高度重視功能的專用化，當需要對軍艦的用途作出改變時，往往因為武器設備的大量更換使得改裝時間和成本巨大，在極端情況下，改裝一艘軍艦的效益甚至不如新造一艘軍艦。而退役軍艦的拆解又會造成一筆額外的成本。

MEKO艦通過設備的標準化解決了這個問題。MEKO概念首先引入標準化概念，通過制定一套介面規範，對每一種武器裝備的結構介面（安裝介面的大小/尺寸，如主炮迴旋基座等）、能源介面（武器動作和電子設備所需要的電源/液壓源）、信息介面（武器和感測器接收/發送信息時所用的通訊制式，如1553B匯流排）等進行統一規定。如此在需要更換武器時，無需改變載艦本身的介面即可方便更換。同時，將模塊化思想引入艦船設計。在MEKO艦的設計過程中，首先進行一定尺寸和排水量的標準船體的設計，並按照規範，預留好武器模塊的介面。隨後，按照訂貨方的要求，從眾多可裝艦的武器設備模塊中，選擇需要的組合裝艦完工。

事實上，早在19世紀70年代，原蘇聯在軍艦的製造過程中已經部分使用了模塊化技術。1981年，德國護衛艦集團（GFC）在已有的「多任務組合」概念基礎上引入標準化技術，推出「多用途標準設計（德文Mehrzweck-Kombination）」概念，簡寫為MEKO概念，並迅速推出第一款MEKO護衛艦產品MEKO360護衛艦用於外銷。這就是MEKO名稱的由來。

排水量3360噸的MEKO360護衛艦首開水面戰艦模塊化的先河，模塊化設計製造使得該艦成本低廉，具有極高的性價比。奈及利亞購買了世界第1艘MEKO護衛艦，隨後阿根廷海軍短期就購買了4艘。由於該艦裝備升級便利，單個模塊性能落後即可迅速更換，故直至今日4艘MEKO360護衛艦仍然是阿根廷海軍主力。

在意識到MEKO概念的長處之後，阿根廷從德國引進技術在本國生產了噸位較小的MEKO140護衛艦，首開MEKO海外製造的先河。自此MEKO不僅僅作為一種商標，已經成為軍艦製造中模塊化技術的代名詞。

為以色列海軍建造的MEKO CSL是MEKO序列艦中的最新型號

德國海軍自用的MEKOF124型大型導彈護衛艦是MEKO家族中戰鬥機最強的型號

在蘇聯和德國之後，模塊化與通用化技術很快成為國際海軍建設中的流行辭彙。澳大利亞和紐西蘭採用MEKO理念，在MEKO200型護衛艦基本設計基礎上替換本國所需要的模塊發展處符合自身需要的ANZAC級護衛艦。不僅在水面艦艇，美國海軍在Ohio級戰略導彈核潛艇改造為巡航導彈核潛艇的過程中也借鑒了模塊化概念，將裝載4枚巡航導彈的模塊直接插入到原先1枚彈道導彈的儲運/發射艙中，而潛艇原有的結構並未進行大的改動。

MEKO概念的組成定義

在MEKO艦中，最重要的是模塊化和標準化概念。其主要特徵有以下幾點。

首先，MEKO艦在設計上採用模塊化設計，多用途標準艦船總體設計時留出標準介面；

其次，裝艦的武器和電子設備均採用功能模塊，全艦作戰系統由功能模塊和以功能模塊為基礎的分系統組成；

此外，除了結構上的可安裝性以外，功能模塊採用標準的尺寸和基座、冷卻水、電源和數據電纜等有標準的介面，同型號的功能模塊可以互換（如下圖所示的MEKO概念示意圖）

MEKO艦模塊組成示意圖

MEKO設計概念的發展與前景

為了使MEKO設計概念能夠廣泛採用，同時推廣市場，以德國護衛艦集團牽頭澳大利亞、阿根廷等國家開發了具有廣泛通用性的艦船系列，即MEKO艦系列。在MEKO系列艦種，裝艦的模塊按照功能可以分為以下幾種：

（1）武器模塊，如火炮單元和導彈發射裝置等；

（2）電子模塊，包括各種主被動電磁波探測設備（雷達、紅外探測器等）以及電子通信模塊、電子戰設備等。

（3）舾裝品托盤，對於操縱/控制台、顯示器設備以及其他輔助設備等，利用托盤形式予以支撐。

每一個模塊實質上是某一系統功能器件所組成的集合體，並成為一個便於更換的有功能性的整體單位。

同時，還針對MEKO系列艦上的模塊，規定了以下標準：

（1）結構介面，如模塊與船體基座之間固定螺栓的開孔間距、基座本身的尺寸規格及深度等；

（2）數字式標準介面，除了對機械介面進行標準化和優化之外，還開發一種多界面計算機裝置和一套數字式數據信息鏈網路，使每一個武器和電子模塊都有一個多界面計算機裝置，並具有自己的智能系統。

（3）艦用網路體系結構，每個智能模塊都是艦載網路系統的一個自成體系的子系統，除了具有發送和接收數據信息的能力之外，還具有在模塊內部處理信息的能力以及協同處理信息的能力。

目前德系MEKO系列艦中，大部分西歐和美國的武器系統都具有可裝艦的標準化模塊，從近防武器系統CIWS到導彈垂直發射系統MK41均有相應的MEKO模塊。在1977-1987年訂貨的早批次MEKO艦一共使用了401個模塊，包括77個武器模塊、195個電子模塊和129個舾裝品托盤。至今已有8個國家海軍裝備了38艘MEKO系列軍艦，可選擇的模塊有1000多個。

不善盡美的MEKO理念

通過以上的描述，我們可以將MEKO概念軍艦設計做一個簡要的優缺點總結。

首先我們來闡述MEKO艦的優點。

設計製造便利。設計時只需預先確定需求，選擇母型船並選擇模塊即可；製造時模塊裝艦亦有標準可循，簡單便利。如MEKO SF300艦建造時武器模塊採用起重機吊放模塊並配置介面，8-10分鐘內即可配置完成。

建造進度快。便捷的安裝方式不但使得建造進度縮短，同時由於採用了模塊化設計，船體本身的試航實驗與武器設備的實驗和平行進行，使得實驗時間也大大縮短。

成本減少。縮短的工時可減少軍艦建造過程中的人力成本和設備成本，同時軍艦服役期間的維護成本也相應降低。

改裝升級便利。有需求時，更換相應模塊即可。

但是MEKO理念在建造軍艦時不善盡美，仍然具有一些局限性，具體體現在如下方面：

MEKO概念尚未有建造大噸位艦船的經驗。目前為止MEKO系列艦中最大噸位的是排水量5100噸德國海軍F124級護衛艦，而我國海軍的主要新型驅逐艦已經突破了7000噸級。

當前我國海軍正在向遠洋化發展，對大型軍艦的要求比較緊迫。考慮到武器裝備可靠性的要求，在成批次軍艦的製造過程中，應該可以部分吸收借鑒MEKO概念，如垂直發射導彈模塊等。

軍艦上的一些特殊裝備尚不能做到完全模塊化，比如布置在軍艦艦體內的共形聲納、有特殊要求的設備，如冷發射的垂直導彈發射系統等。某些裝備設計年代較早，不能進行模塊化改造。

模塊化造船對設計水平要求較高。武器系統裝備比較複雜，對環境的要求性比較高，簡單的將幾種武器布置在一起很容易發生電磁兼容性等問題。同時，由於一種母型船要考慮多種模塊裝載方式的布置問題，需要核算多種狀態下的船舶穩性和結構強度，增加了這一部分的設計工作量。

一些武器模塊的成本會有上升，主要體現在為兼顧通用性要求對裝備進行模塊化改造的環節之上。同時，在裝備研發時可能涉及到針對特殊要求的轉換問題，如定向能武器所需要的高電壓等。