智慧海事：舰用燃气轮机数字孪生管控

全球航运业向绿色化、智能化转型中，船舶动力升级是核心突破口。船舶燃气机以高效、紧凑、低排放优势，成为大型船舶、特种船舶及海军舰船的“动力心脏”，逐步替代传统动力。数字孪生技术的渗透，推动这一核心动力从“机械运转”走向“智能管控”，更延伸至全船、全舰船数字化管理，构建起“部件-设备-舰船-船舶”全维度智慧运维体系。

图扑数字孪生案例覆盖全面，从聚焦核心动力的船舶燃气轮机数字孪生，到整合全船系统的智慧船舶可视化，为海事行业量身打造了一套功能完备的数字化解决方案。

舰用燃气轮机

舰用燃气轮机是现代船舶动力的革新产物，靠“空气压缩-燃料燃烧-气体膨胀做功”循环，高效将燃料化学能转化为机械能。对比传统柴油机，它的核心优势集中在三点：

■功率密度高：体积小、重量轻，同等空间能输出更强动力，适配集装箱船、LNG 运输船等需求；

■启动速度快：数分钟即可从启动到满负荷，远快于柴油机的数十分钟，适合特种船舶与海军舰船；

■环保性能优：燃烧效率高，氮氧化物、硫化物排放远低于 IMO 标准，助力航运 “碳中和”。

高精度仿真

依托图扑软件自研的 HT for Web 产品搭建舰用燃气轮机监测管理系统，构建高精度数字模型，精准还原燃气轮机核心部件形态与装配关系，深度匹配实际运维场景需求。同时借助数字孪生三维拆解功能，可直观呈现燃气轮机内部复杂构造，打破传统查看方式的局限，让关键结构与连接关系一目了然。

设备智能监测

系统以数据驱动实现智能监测。结合图示中红蓝气流的动态模拟，实时采集转速、温度等核心参数，同步将气流状态、部件热力分布等数据映射至模型，既可视化呈现实时工况下气流交互、部件热态等细节，又能依据参数异常自动预警故障、辅助定位问题，为舰用燃气轮机稳定运行提供全方位保障。

三维拆解动画

借助数字孪生技术对舰用燃气轮机进行三维拆解呈现，能让人们更透彻地了解其内部构造与工作机理。在数字孪生场景下，可突破物理实体拆解的限制，自由且精准地拆分燃气轮机的压气机、燃烧室、涡轮机等核心部件。

通过图扑三维说明书的形式，不仅能清晰看到各部件的形状、尺寸及相互装配关系，还能动态模拟部件的运动过程，比如压气机叶片的旋转、燃气在燃烧室的流动等，让技术人员乃至普通学习者，都能更直观、深入地掌握燃气轮机的内部奥秘，为其设计优化、故障排查与运维等工作提供有力支持。

智慧舰船可视化

在海军装备领域，舰用燃气轮机堪称舰艇动力的 “心脏”，作为现代大中型舰艇的主流动力装置，以功率密度高、启动速度快、可靠性强等突出优势，通过吸入空气，经压缩、燃烧、膨胀做功等过程，高效将燃料化学能转化为机械能驱动舰艇前进，其性能直接关乎舰艇航速、续航力与作战效能，从驱逐舰的高速机动到护卫舰的灵活部署，都离不开它的强力支撑。

在海军装备领域，舰船的“动力可靠性”与“态势感知能力”直接关乎作战效能。

图扑软件利用自主研发的 HT 产品构建的智慧舰船可视化平台，实现了“全域态势感知-动力精准调控-安全智能防御”的一体化管控。

全域态势感知

图扑搭建的数字孪生平台，以全域态势感知为核心能力之一。平台聚焦舰船燃气轮机等关键系统，集成多维度数据，在界面上清晰呈现舰船整体及动力设备的运行态势，通过可视化方式，让相关人员能全面、实时掌握舰船从宏观航行到微观设备运转的状态，为舰船的态势把控与决策提供有力支撑。

本案例，图扑采用线框模式呈现舰船及相关设备，可在清晰展示结构轮廓与空间关系的同时，减少视觉干扰，让数据关联的设备形态与布局细节更精准地被呈现，从而以更直观、更易于理解的方式助力智慧舰船系统管理数据的可视化表达。

图扑软件自研的 HT for Web 产品包含 2D 编辑器与 UI 库，拥有丰富的图表、图形以及设计元素，能够将智慧舰船系统的各项管理数据，从相对复杂、抽象的状态转化为可视化形式，以更直观、更易于理解的方式呈现出来。

动力精准调控

舰船动力系统是现代化船舶的核心，既保障航行安全、提供航行动力，也支撑人员日常生活。而舰用燃气轮机作为动力系统的核心设备，其性能直接决定动力系统稳定性，是维系船舶运行的关键。

图扑依托轻量化三维建模技术，将智慧舰船动力舱等区域透明化，清晰呈现舰用燃气轮机的安装布局与关联结构。通过连接燃气轮机及配套设备传感器，实时获取其转速、温度等运行数据，并整合舰船电力、动力信息，形成核心动力监测网络。

安全智能防御

智慧舰船可视化平台的安全智能防御模块，依托数字孪生技术构建防护体系。系统实时采集防火抗沉、舰用燃气轮机运行等安全数据，结合三维模型实现风险预警；若监测到燃气轮机过热等异常，可智能定位风险点、推送方案并联动调度资源，全程智能化，为舰船筑起精准安全防线。

智慧船舶可视化

船舶燃气轮机的数字孪生是 “单点突破”，而智慧船舶可视化系统则是“系统整合”——将船舶燃气轮机、推进系统、电力系统、导航系统、货控系统等全船设备的数字孪生模型集成，构建覆盖“动力-航行-运营-安全”的全维度管理平台。

以 Hightopo 智慧船舶可视化解决方案为例，其核心价值在于 “数据汇聚 + 场景化呈现”，通过整合船舶燃气轮机的运行数据与其他系统数据，实现从燃气轮机单机状态到全船动力、航行等多维度的场景化可视管理，让舰用燃气轮机的效能在全船系统中得到精准体现与协同管控。

从舰用燃气轮机的“单点智能”，到海军舰船的“作战智能”，再到全船舶的 “系统智能”，数字孪生技术正在重塑海事领域的发展逻辑：它不仅是“运维工具”，更是“价值创造引擎”—— 为航运业降本增效、为海军装备提升战力、为全球海事绿色转型提供技术支撑。

未来，随着 5G、AI、物联网技术的进一步融合，数字孪生将实现更高维度的突破：如 “多船协同数字孪生”（实现船队整体调度优化）、“全生命周期管理”（从燃气轮机设计、生产到报废的全流程数字化），持续推动海事行业迈向 “更智能、更高效、更安全” 的新未来。

审核编辑 黄宇