船舶功能性总段建造技术

范名琦， 刘 锋， 刘序辰

(1.海军装备部装备采购中心， 北京100071； 2.上海船舶工艺研究所， 上海200032)



船舶功能性总段建造技术

范名琦1， 刘 锋1， 刘序辰2

(1.海军装备部装备采购中心， 北京100071； 2.上海船舶工艺研究所， 上海200032)

我国船舶区域造船技术已推行多年，壳舾涂一体化总段建造技术水平已较高。在此基础上提出发展功能性总段建造技术的方向，探讨功能性总段的内涵和特征，以及实施功能性总段建造的相关技术条件，并针对某船提出局部应用的建议,为船舶总装建造技术发展提供参考。

船舶；船舶建造；功能性总段

0 引言

近10年来欧美船舶总装建造技术发展较快。英国T45驱逐舰分成6个总段模块建造[1]，其中由BAE系统公司承建4个， VT公司承建2个，最后由BAE系统公司总装(见图1)；美国DDG1000舰分成5个总段模块建造[2]，由巴斯钢铁(BIW)公司承建4个主船体总段，NGSB-GC(诺斯鲁普-格鲁曼)公司承建复合材料上层建筑总段模块，最后由BIW进行总装。这些先进船舶总段模块完整性程度高，其中英国T45舰总段模块已完成大部分电缆管路敷设，做到通水通电(图2为艏总段通电状态)，DDG-1000总段模块甚至已安装了主副推进发动机的控制台和导弹发射器等，使总段模块呈现出功能化的趋势，从而进一步提高了建造质量和效率，降低了建造成本。

图1 T45舰建造分工图

我国船舶行业通过发展区域造船技术，已建立以总段为中间产品的总装建造模式，总段壳舾涂建造完整性也在逐步提高[3-5]，一些先进船厂开始探索总段的系统完整性和功能化方向。结合国外的总段模块建造技术分析，以及我国船舶总装建造技术发展情况，现就发展功能性总段建造技术进行探讨，为我国船舶总装建造技术的持续发展提供参考。

图2 T45舰艏总段通电状态

1 功能性总段的内涵和特征

1.1 内涵

功能性总段是具备了一定系统功能性的壳舾涂一体化完整性总段，是船舶总装建造技术发展到高级阶段的典型“中间产品”。功能性总段建造是按照模块造船为方向，依托区域设计、集成优化设计、总段建造、区域舾装、系统试验等效前移、精度控制等技术手段，在壳舾涂一体化总段建造的基础上，进一步实现总段内独立的系统/分系统(含设备/装置、水、电、油、气等)完整，并在总段阶段进行部分系统功能试验，以进一步提高建造质量和效率，降低建造成本。

1.2 基本特征

根据有关研究分析，初步提出功能性总段的基本特征有：

(1) 功能化。总段内系统、设备连接完整，向外具有集成接口；总段内系统密性、串油串水结束；利用自持或外部能源，实现总段通水、通电、通气、供油；总段内进行部分系统功能试验。

(2) 集成化和组合化。典型功能性总段通常由船体平台(总段)和功能模块组合集成，其中功能模块一般包括系统设备模块、电子模块及特种模块。

(3) 独立性和完整性设计与建造。独立性——具有独立的电力、通信设计，具有区域配电、区域通信集成端口，保障分支电缆敷设；独立的水、气、油系统布置，系统能在总段内封闭或分系统通过接口与系统隔离。完整性——总段壳舾涂建造高度完整，设备、系统、模块可以在总段内(总组阶段)完整性安装；工作舱室可以在总段内封闭，无余量组装。

(4) 技术密集性和多专业协同性。需要设计、建造、配套等多专业的技术协同。

2 功能性总段建造技术条件

功能性总段建造是总装建造技术发展的高级阶段，其实施对设计、建造与试验、配套、检验等各环节需有一定条件为基础和保障，主要包括：

(1) 总体设计。船舶总体设计中应对全船的系统设计和区域设计进行统筹考虑，通过与建造协同的总段划分，使总段内各系统与所划分的功能区域基本统一，尽可能做到设备布置及水、电、油、气等支持系统在总段内相对独立和完整。总段内结构和设备、系统图样、技术文件应同步设计同步下达。

(2) 生产设计。以总段舾装完整性和系统完整性为目标，按照“壳舾涂一体化”及“设计、生产、管理一体化”原则进行区域造船生产设计，并开展系统、设备单元/模块设计，优化管路、电缆、设备基座布置等，并为开展总段部分功能试验研制试验辅助装置。

(3) 物资配套。按功能性总段的建造要求进行设备纳期精确管理。

(4) 建造与试验。采用总段方式建造，具备总段建造、移运、吊装技术条件。应用预密性试验、单元/模块、无余量制造、模拟搭载、系统设备及特种设备基座总段安装、高效焊接等建造工艺技术，提高建造精度和效率。完工后的总段主船体结构无损检测、密性、各设备及系统全部完整，实现通风、通水、通电、供油。

总段系统功能试验侧重于系统功能属性(效用)试验验证，需要水下试验条件的功能指标验证仍需由后续系泊试验验证。通过系统效用试验，可提前发现系统原理设计布置、设备/系统安装、调试上存在的问题，为后续系泊试验提前化解风险，减小工作量，缩短水下周期。

(5) 检验。建立以总段壳舾涂作业完整性和系统完整性、总段部分功能试验为目标的检验方式和技术要求。

3 某船功能性总段建造局部应用建议

以某船艏部作为讨论对象，策划功能性总段建造局部应用的建议：

(1) 船体建造。某船艏部采用总段建造法，划分若干全宽/半宽分段。在船坞或总组平台进行艏部总组，形成艏部(环形)总段。除艏尖舱外，其余分段均无余量搭载，总段结构装焊完整，结构无损检测合格，锚台、锚链筒及其他除水尺字码外的所有船体附件安装完整，结构精度符合要求。总段内密闭各淡水舱、锚链舱、消防泵舱、喷射舱等密闭舱室装焊完整，密性试验完成。

(2) 舾装和涂装。总段内拖锚机/绞车液压、泡沫消防、水消防、淡水、疏排水等管子及阀件、附件安装完整，包括设备连接管；缆桩、导缆孔、梯道平台、栏杆扶手、水密门/窗/盖等甲板舾装件安装完整；通风系统设施安装完整。木作装焊件安装完整，绝缘敷设基本完整(不含舱壁内饰板)；锚机、液压设备、空调冷水机组、风机、泵、消防设施等各设备安装完成，力求以单元形式安装。总段内电缆框/筒、电缆托架、灯座、开关插座、电气设备支座架等电气安装件安装完整，区域配电设备安装完整，配电设备至各系统/分系统设备分支电缆敷设完整。艏部总段密性试验完成后涂装基本结束。

(3) 部分功能试验。按照舰艏部功能性总段系统功能划分，进行系统系泊试验的分解和部分前移，利用岸电、岸水等辅助条件，开展艏部功能性总段部分系统试验，试验内容如表1所示。

表1 总段系统功能部分试验项目与内容

4 结束语

本文结合国外的总段模块建造技术和我国船舶总装建造技术发展情况，提出功能性总段的概念，并分析功能性总段内涵与特征、建造技术条件，针对某船艏部探讨功能性总段建造技术方案，分析认为，功能性总段具有一定的可行性，可为我国船舶总装建造技术发展提供参考。

[1] BIRKLER J，SCHANK J F， ARENA M V，et al. The Royal Navy’s New-Generation Type 45 Destroyer: Acquisition Options and Implications[M]. Santa Monica Calif Rand Corporation, 2002.

[2] SCHANK J F, SAVITZ S, MUNSON K, et al. Designing adaptable ships modularity and flexibility in future ship designs[M]. RAND Corporation, 2016.

[3] 马天白. 壳舾一体化区域造船法的探讨[J]. 船舶工程,1993,1:42-45.

[4] 李昆仑. 区域造船的管理模式研究[D]. 上海：上海交通大学， 2011.

[5] 冯海涛. 区域模块化是总装造船的发展方向[J]. 造船技术，2004，4:1-4.

Construction Technology of Ship Functional Blocks

FAN Mingqi1， LIU Feng1， LIU Xuchen2

(1.Equipment Procurement Center of the Equipment Department of the Navy, Beijing 100071, China;2.Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute, Shanghai 200032, China)

Zone shipbuilding technology has been implemented for more than 10 years in China. Hull-outfitting-painting integration construction technology has reached a high level. Base on this, functional block construction technology is proposed. The connotation and characteristics of functional block, and the block implementation construction related technical conditions are introduced. Some suggestions on the development of a ship are put forward, which provide reference for the development of shipbuilding technology.

ship; shipbuilding; functional block

范名琦(1979-)，男，工程师，主要从事舰船工程方面的研究

1000-3878(2017)02-0007-03

U671

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