舰船管系舾装模块化技术研究

何春雨

（海军驻上海沪东中华造船（集团）有限公司军事代表室，上海200129）



舰船管系舾装模块化技术研究

何春雨

（海军驻上海沪东中华造船（集团）有限公司军事代表室，上海200129）

摘要：针对当前舰船管系采用零散化安装预装率低、质量不高的问题，充分利用先进技术力量和优势资源，对舰船管系舾装模块化技术进行研究。引进单元模块化技术，采用系统工程的方法，对舰船管系单元的划分设置、设计因素、制作和吊装要求等问题展开探讨，提出以管系单元模块为核心的独立生产和安装模式，创新了舰船管系舾装手段，提高了管系的预装率，加强了对管系安装质量的有效把控，并结合某型舰船的机舱进行实例分析，效果良好。

关键词：舰船；管系单元；舾装；模块化

管路系统是舰船结构的重要组成部分，担负着多种介质的传输功能，牵涉系统类型多、材质多、尺寸杂，它的舾装是舰船建造中施工量大且重要性很高的一项工作。在现阶段舰船建造过程中，管路系统的施工安装受制于船体结构的完整情况，一般是在区域造船的总段阶段结构完整后逐步进行，使得总段建造周期延长，也使得总组平台的利用率无法提高，造成建造舰船周期的延长，无法满足舰船快节奏的建造需要。

目前，民用船舶管系舾装多采用单元模块的生产方式，即在总段施工期间同步进行管系单元模块预制，在总段结构完整后直接将管系单元模块吊装到位。单元模块技术［1］是世界各大造船强国都在积极探索的新方法，如韩、日等国家的造船企业都实行单元模块专业化制造，整体吊装，效益明显，国内各造船企业在民用船舶［2-5］的建造中也普遍采用了舾装管系单元模块技术，有效提高了造船的效率。因此，研究舰船管系舾装单元模块化技术意义重大。

1　管系单元模块化技术

相对于民用船舶设备布置和良好的空间条件，舰船上设备布置紧凑、空间利用率高和管材的特殊性等因素，使得管系单元模块的确定、运输和吊装等方面需要全面研究。

1.1管系单元模块划分

（1）设备和平台的布置。设备和平台布置决定着单元模块的划分，是确定单元模块结构组成的首要因素，即模块包含哪些设备，设备之间是否通过相应的管系连接能组成一个有效的整体。

（2）分段划分和总组形式。船体分段划分和分段的总组形式为单元模块的设置可行性提供依据，是保证单元模块吊装和搭载合理性的基础。即单元模块所处位置的分段结构线性和焊缝位置等将影响到单元模块的设置。

（3）外形尺寸与重量。外形尺寸和重量是影响单元模块划分的因素之一，将为承制单位场地安排、单元模块运输和吊装提供依据，同时也应兼顾其外观效果。即专业生产后的管系单元模块必须考虑承制厂商的生产场地和生产设施的能力。

1.2管系单元模块设计

按单元模块划分编制出模块制作图册、托盘管理表，统筹布置设备、设备基座、管系、管系支架、花钢板和格栅。

（1）单元模块制作图册包括管子零件图、支架制造图册、设备基座制作图、格栅布置图。

（2）托盘管理表包括管子拖盘管理表、附件拖盘管理表、支架拖盘管理表、螺栓螺母汇总表、垫片汇总表、设备拖盘管理表。

（3）单元模块布置包括管系安装图、设备基座布置图、格栅布置图。

（4）单元模块平台框架设计。根据格栅布置图、管系安装图、设备基座布置图，先确定角钢或槽钢规格和大小、连接形式，根据模块大小，合理布置角钢或槽钢的位置，搭建成整体框架，并绘制成图纸，如图1所示。

图1　单元模块平台框架安装图

1.3管系单元模块制作

（1）编制管系单元模块制作工艺流程图，如图2所示。

图2　管系单元模块制作工艺流程图

（2）编制单元模块制作要求

1）管子安装前，检查管子的外表质量及电焊质量、管子阀件及附件的封口是否去除和管子里面是否有杂物存在。

2）管子安装前，进行管子安装所需的垫片、紧固件的规格、材质、等级、表面处理的校核。

3）检查落实单元模块拖盘中特种金属管的制作进度，以跟上单元模块配套计划。

4）落实单元模块生产场地布置和工作，加强设备防雨保护工作。

5）做好单元模块中涉及到的设备、基座的配套和提交工作。

6）单元模块完整性检查。

（3）编制单元模块制作方法

1）在钢质安装平台上单元模块下平面以内底板中心线为基线平行向两舷延伸，上平面格栅平面为基线。

2）按照管系安装图、管系零件图和支架图进行主要支架的定位。在支架上划出管子中心线，根据管子安装尺寸，借助于天线锤，用拉线的方法定出主要支架位置，如图3所示。

图3　现场划线和定位

3）按照设备基座安装图，在平台上定位基座尺寸，吊入设备基座，临时用角钢固定。按照设备安装图，吊入设备，临时用角钢固定。按照格栅布置图，确定平台上的大致框架，用槽钢或角钢临时搭建。

4）管子的安装顺序：先大后小、先下后上、先里后外、先支管多后支管少，同时考虑管子安装后是否影响作业人员的进出和后续管路的安装、管子制作误差的影响。

1.4管系单元模块的吊装

（1）确定吊装工具

根据划分出的模块重量和内容选用通用的相应吨位的模块吊排（如图4）。充分考虑单元模块的重量分布，对模块吊点进行合理布置，明确了模块中的重要设备基座吊点布置，并反映到单元模块的结构图上。

图4　单元模块用吊排

（2）对单元模块的吊装要求（如图5）。

图5　管系单元模块吊点的位置布置

1）上下吊点钢丝绳与吊排平面的角度不得超过60°，避免使用过程中钢丝绳产生扭矩，使吊力不能有效传递，并造成受力不均匀。

2）吊排上下的吊点布置尽可能在同一受力点，或下面吊单元模块的主吊点与上吊点的距离相差不大，以减少对吊排产生弯矩，并最大限度的发挥其传递力的功能。

3）根据吊排校核计算结果，上下采用四个吊点时，安全系数最低，是最危险的工况，在起吊中禁止此工况的出现，上吊点应保证八个吊点。同时在吊装作业时，应尽量增加下吊点的个数，并用手拉葫芦适当调节下吊点钢丝绳的长度，以保证下吊点受力。

4）考虑单元模块吊装的特殊性（下吊点往往不焊接吊环，固定吊点，不易保证下面各个吊点均衡的受力），因此在进行单元模块吊装前，应参照单元模块的重量重心并参考以上建议后预先设计出合理的吊装方案，避免吊装随意性。

2　案例效益分析

以某工厂H1600A舰船前主机舱管系单元模块作为典型范例。

2.1技术分析

2009年10月份，国内在舰船上还没有运用舾装管系单元模块的案例。通过在H1600A舰上的研制，掌握了舰船管系单元模块划分、设计、制作、吊装、安装等各方面一整套工艺流程和制作要求。通过项目的实施，对于H1600A前主机舱在总段阶段的舾装情况进行了统计，使舾装件的单元模块化率达到了18.7%，有效地减少了前主机舱内的舾装作业量，详见表1所列。

表1　前主机舱舾装件单元模块化统计

2.2完整性分析

舰船单元模块由格栅框架、管子支架、ST20管子、C10管子、阀件、滤器等组成。在平台施工后的完工吊装（见图6）、验收数据如表2所列。

图6　H1600A管系单元模块完整性

表2　H1600A管系单元模块验收表

2.3经济性分析

管系单元模块在舰船建造中突破性的运用，一方面单元模块由于在专业化平台施工，吊车、焊机、气割等方面的利用率优于总段，效率提高，施工周期缩短，劳动工时节约了近1 500小时。另一方面对于舰船建造，由于单元模块同步平行施工，为总段阶段

图7　采用单元模块后周期的对比

2.4质量分析

单元模块在专用平台进行施工，良好的施工环境减少了对管子外壁涂层的损坏，也能防止粉尘进入管子和阀件内部，实现了对管子和阀件封口的过程控制。通过现场对螺栓螺母、垫片的分类管理，运用风动扭力扳手对大型设备螺栓进行紧固，有效提高了管子的安装质量。在管系施工过程中还可提前发现和暴露一些潜在的问题，进行针对性的解决，确保管系的后续质量。

3　结束语

管系单元模块技术的研究，为舰船管系预舾装的工艺改进探索了方向，促进了舰船舾装生产设计和安装能力的提升。该项技术在H1600A舰前主机舱的实践应用，在国内舰船建造中属首次运用，开启了舰船管系舾装工艺的新思路，创新了舰船管系舾装工作的新手段，处于领先地位，具有重要的意义。

参考文献：

［1］童时中.模块化原理设计方法及应用［M］.北京：中国标准出版社，2000.

［2］余晓松.基于模块化技术的舰船设计与建造［J］.船舶工程，2008，30（4）:85-87.

［3］牛 俊，顾睿华，饶昌波，等.可收放式减摇鳍装置模块化制造与安装工艺研究［J］.船舶，2014，（6）:62-68.

［4］孙新峰.预制模块化舱室单元的技术特点及应用［J］.船舶，2015，（1）:96-100.

［5］陈达胜，杨瀛.VLOC甲板舱口围总段总组及整体吊装工艺研究［J］.船舶，2014，（6）:69-74.

Research on Outfitting Modularization Technology of Warship Piping

HE Chun-yu
（Navy Representatives Office in Hudong-Zhonghua Shipbuilding Co.Ltd，Shanghai 200129，China）

Abstract：In view of the current warship piping installation using trivializes situated pre-installed rate is low，the quality is not high，make full use of advanced technology and advantages of resources，technology for ship piping outfitting modular is studied.Introduction of unit modular technology，adopt the method of system engineering，the division of the ship piping unit set requirements，design，production and installation problems such as discussion，put forward with piping unit module as the core of independent production and installation mode，the innovation means of warship piping outfitting，increase the rate of the piping pre-installed，to strengthen the effective control of piping installation quality，combined with a certain type of ship engine room is analyzed，the result is good.

Key words：warship；piping unit；outfitting；modular

中图分类号：U662.9

文献标识码：A

文章编号：1672-545X（2016）03-0146-03

收稿日期：2015-12-01

作者简介：何春雨（1982-），男，山东平度人，博士，工程师，研究方向为动力工程。