浅析船舶管系舾装模块化技术

蒋鸣　刘康

摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，针对当前船舶管系采用零散化安装预装率低、质量不高等问题，充分利用先进技术力量和优势资源，对船舶管系舾装模块化技术进行分析;引进单元模块化技术，采用系统工程方法，对船舶管系单元划分设置、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，创新了船舶管系舾装手段，提高了管系预装率，加强了对管系安装质量的有效把控;并结合某型船舶机舱进行实例分析，效果良好。

关键词：船舶管系;单元;模块化

引言

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船舶舾装模块设计分析

（1）管系模设计。在实际的设计过程中，管系模块设计可以分管系原理模块设计、管路建模模块以及生产信息提取模块。管系原理模块设计过程中，Tribon使用一些较为单一的数据库管理信息，然后对相关信息进行联系，通过其中关系，完成管系三维模型的构建。管路建模模块此环节设计过程中，相关工作人员能够直接在三维截面进行管线布线，有效的提高了工作效率以及工作质量。生产信息模块，此环节中，主要包括了生产信息的形成以及输出，工作人员通过对生产信息模块利用，实现了对生产信息的统计，并且，还能对管路的制作图进行生成，将其放入数据库，工作人员能够随时对其进行查看。（2）电缆模块设计。船舶设计过程中，电缆模块设计主要包括了放样模块、原理图设计模块。在实际的三维模型图中，设计工作人员可以进行电缆放样，积极对船体的电气设备、管路等内容进行布置，同时，还能形成具体的电缆路径。另外，电缆放样模块还能够对电缆路径的连接状况进行检查。（3）铁舾装件设计模块。此模块设计过程中，工作人员应将此模块进行单独储存于独立的数据库中，并且，还要和其他模块进行信息连接，实现信息共享。铁舾装件设计模块的设计内容铁舾装件、扶梯、支架。

2船舶管系舾装模块化技术

2.1管系单元模块

管子和设备组成了管系单元模块，并且包括有管束和加热盘管功能的单元模块，其组成减少了分段和舾装数量，能够让其舾装方便在地面作业并快速完成整体吊装。甲板面可以采用框架固定管子形成的单元模块，不用依附船体结构，即可在地面进行组装，并全部吊装组合成单元模块。可是这种模块不仅对管系固定形式、船厂吊装能力要求更高，更可能改变船厂生产模式、部门人员配备。因为这是一个多工种生产模式，所以要求在生产设计时，要以分段模块化为基础进行设计。在实际操作中，应尽量采用单元模块组装，并入设备、舾装件及管子等设备。并且装备布置在满足所需通道、维修空间需求后，尽量往船中靠;在满足不了操作要求或维修空间情况下，再采取舷侧布置。综上所述，管系分布要仔细考虑，使单元模块更好地形成;对于各方面需求，一般使用框架形式;面对在甲板下布置的管子，想要使其变成管束单元模块，应尽量采用多联或多层管码布置方式，在分段未翻身前将管束单元安装到位，这将大大降低安装难度和劳动强度。

2.2管系单元模块制作

（1）编制管系单元模块制作工艺流程（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。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、管子制作误差的影響。

2.3模块化设计计算机辅助系统

1）图形处理器本文设计的图像处理器主要有2个基本功能，即船舶模块化图形显示和船舶的几何构型。图形显示功能主要包含船舶模块化图形的产生、修改、变换和删除等。几何构型功能则能实现用户对不同船舶结构的几何形状及关联关系进行定义。2）数据库为了有效地存储、管理和处理船舶模块化设计过程中的模块信息，实现不同用户和应用程序在共享这些信息资源的同时，保持数据库与应用端口相对的独立性，本文选取了较为成熟的SQL数据库，保障船舶模块化的数据能够快速的写入和读取。3）软件程序;在该计算机辅助系统中，软件程序的作用是解决模块化设计中的数据计算难题，以matlab程序的方式储存在上位机中。此外，计算机辅助系统中内置了软件程序库，其中储备了各类常用的软件程序，以满足不同计算方法、多样模块组合配置算法等应用需求。4）存储器存储器可以根据运行原理划分为内存储器和外存储器两种，简称为内存和外存。内存储器是主机的主要组成，外存储器则划分为外部设备，常称为辅存。CPU可以直接访问内存，而访问外存时，则需要通过数据传输访问内存才可进行。本文选取了具有1 GB存储空间的FLASH存储器作为外部存储器。

结语

目前，国内造船领域逐渐朝向模块化设计、作业快速发展，并接近国际水平，但是很多船厂依旧处于探索阶段。在未来舾装模块化发展过程中，应从以下几方面着手进行发展。第一，从思想观念上入手，要从上到下都确立以模块化为导向的设计和建造思想，这样推进模块化的工作才能事半功倍。第二，从国际要求入手，国际共同标准有益于更好地设计制造，并依托于国际水平原料及设备来确定船体构件与舾装单元模块各项标准，以缩减误差，从而推进建造进程。第三，从规范性与需求性入手，迎合不同用户需求，用模块内部可变化性来满足船东某些要求。第四，从预制性、可组装性入手，缩减作业周期，提高船体建造效率，促进船舶舾装单元模块建造技术水平快速提高。

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，（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.