張智慧 張廣新 肖廣禹

摘 要：管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)即管系放樣，對于機(jī)艙區(qū)域大量管系的布置采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，對功能單元進(jìn)行了合理的劃分，提高了設(shè)計(jì)的通用性和可互換性，有效縮短了船舶設(shè)計(jì)與建造周期。

關(guān)鍵詞：模塊化;管系放樣;單元;建造周期

機(jī)艙區(qū)域是船舶的一個(gè)重要的部分，它對于保證船舶各種機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和船舶的安全航行起著重要的作用，機(jī)艙區(qū)域的管系設(shè)計(jì)又是船舶設(shè)計(jì)中的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。由于船舶上管子及其附件的數(shù)量和種類較多，這就使得管子的設(shè)計(jì)任務(wù)十分繁重。縮短設(shè)計(jì)的時(shí)間，提高設(shè)計(jì)的效率，對于縮短整個(gè)造船周期，提高經(jīng)濟(jì)效益，有著不可估量的意義，同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中采用區(qū)域模塊化設(shè)計(jì)方法，對實(shí)現(xiàn)快速造船有現(xiàn)實(shí)的意義和良好的應(yīng)用前景。

一、軟件平臺(tái)概述

Tribon-m3船舶制造三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)以三維建模技術(shù)為核心，面向船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)，內(nèi)容覆蓋船舶殼、舾、涂生產(chǎn)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)通過建立產(chǎn)品全電子數(shù)字模型來實(shí)現(xiàn)虛擬建造和仿真檢驗(yàn)，并提供完整的生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙和統(tǒng)計(jì)報(bào)表，為深化生產(chǎn)設(shè)計(jì)，促進(jìn)造船企業(yè)轉(zhuǎn)模創(chuàng)造條件。其三維建模功能包括設(shè)備、管路、螺旋風(fēng)管、方風(fēng)管、管支架的布置和建模。在建模的過程中，系統(tǒng)能自動(dòng)地即時(shí)進(jìn)行工藝性干涉檢查和數(shù)據(jù)處理，以保證零件的可加工性。也可以進(jìn)行三維的碰撞檢查。

二、模塊化設(shè)計(jì)的要素及特征

“模塊”在漢語中是一個(gè)較新的詞匯，1979年版《辭海》及1983年版《辭海增補(bǔ)本》都沒有該詞條。其實(shí)，模塊是一個(gè)“外來語”，且不同行業(yè)有不同的含義。建筑行業(yè)的模塊（Module）本意是組件、預(yù)制件或預(yù)制住房單元等，其形容詞（modular）則含積木化或組裝式等意義。

造船行業(yè)的“模塊”有其特定的含義，一般說來，造船業(yè)的“模塊”應(yīng)具備以下三個(gè)要素：

第一，模塊應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造。造船采用模塊方法的目的之一，就是要縮短設(shè)計(jì)與建造周期，而標(biāo)準(zhǔn)化是簡化設(shè)計(jì)，便于制造和提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。

第二，模塊應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)件和可選部件的特點(diǎn)。模塊內(nèi)含有可選擇的標(biāo)準(zhǔn)件（設(shè)備），因此，可用調(diào)換這些標(biāo)準(zhǔn)件（設(shè)備）來滿足船東的特定要求。

第三，模塊是預(yù)制件，具有可組裝性。舾裝模塊是在專門的工廠加工或船廠的內(nèi)場車間加工而成的。舾裝模塊吊裝到船體上以后可以直接安裝。

根據(jù)上述三個(gè)要素，造船模塊被定義為具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)件，且主要部件具有可選性的最終產(chǎn)品的預(yù)制單元。

三、機(jī)艙區(qū)域管系模塊化及其實(shí)現(xiàn)方法

造船模塊包括船體結(jié)構(gòu)模塊和船舶舾裝模塊兩大類

1.船體結(jié)構(gòu)模塊。該船舶機(jī)艙區(qū)域船體結(jié)構(gòu)已經(jīng)由船廠根據(jù)其建造和吊裝能力等劃分完畢，機(jī)艙區(qū)域共分為六個(gè)分段吊裝組建，即H05B，H05P/S，E06B，E06P/S如圖1所示，根據(jù)船體結(jié)構(gòu)圖，再建立機(jī)艙區(qū)域船體結(jié)構(gòu)。

2.船舶舾裝模塊。根據(jù)模塊與船體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，舾裝模塊可以分為自持式模塊和依附式模塊兩大類。自持式模塊是分段或船上的預(yù)舾裝單元，它具有獨(dú)立的基座或支架結(jié)構(gòu)，可以在內(nèi)場預(yù)制，完工后在外場安裝到船體上。將預(yù)舾裝單元升級為造船模塊，是因?yàn)閱卧m用于要求相似的不同船型。從設(shè)計(jì)建造角度來看，自持式舾裝模塊是真正的模塊。依附式模塊要以船體分段或船上區(qū)域的結(jié)構(gòu)為依托，但又因其設(shè)備的可選性和單元的通用性與自持式舾裝模塊相同，也可以稱為圖面自持模塊。

本船在機(jī)艙區(qū)域考慮模塊化管系布置時(shí)，重點(diǎn)考慮了如下方面：

（1）管路的布置應(yīng)具有合理性。如所有燃油艙柜的空氣管、溢流管和測深管，都應(yīng)避免通過居住艙室。淡水管路不得通過油艙，以免管子破損或滲漏時(shí)污染水質(zhì)。同樣，油管路也不得通淡水艙。其他管路通過油艙時(shí)，應(yīng)遵照規(guī)范要求加厚管壁，并在艙內(nèi)不得有可拆接頭。

（2）管路的布置應(yīng)具有安全性。如蒸汽管、油管、水管和柴油機(jī)排氣管等，應(yīng)避免布置在配電板及其他電器設(shè)備的上方及后面，并盡量遠(yuǎn)離配電板周圍。油管路還應(yīng)避免在鍋爐、煙道、蒸汽管、廢氣管及消音器的上方通過。凡通過防火區(qū)域的管路，應(yīng)采用滿足船級社認(rèn)可的節(jié)點(diǎn)形式。管子穿過水密或氣密結(jié)構(gòu)處，應(yīng)采用貫通件或座板。

（3）管路的布置應(yīng)具有可操作性。如裝在花鋼板以下的閥件，其手輪應(yīng)能方便操作，不便于操作的閥件，應(yīng)將閥桿接長或配備便于操作的工具。

（4）管路的布置應(yīng)具有可維護(hù)性。如在管子、附件、濾器等設(shè)備上設(shè)有放泄裝置，以放泄管子內(nèi)的空氣及存液。

對雙層底區(qū)域，根據(jù)機(jī)艙布置圖，初步建立的模塊有：主機(jī)冷卻海水泵組模塊;貨淡輸送泵組模塊、分油機(jī)加熱及凈化模塊;燃油輸送泵組模塊;艙底、壓載泵組模塊;壓載水處理裝置模塊。

在分油機(jī)單元，由于滑油分油機(jī)和燃油分油機(jī)的設(shè)備是同一廠家提供的，而且設(shè)備外形是相同的，僅僅是所輸送的介質(zhì)有所區(qū)別，在布置時(shí)，采用了單元法對泵、設(shè)備的進(jìn)、出口、閥、附件、管路連接形式、尺寸等制作成相同或相似的單元，使得布置整齊統(tǒng)一，便于管理和操作。

如，主機(jī)冷卻海水泵組模塊，由于兩臺(tái)海水泵及兩臺(tái)板冷并聯(lián)使用，在布置時(shí)，考慮到操作的方便性，和便于維護(hù)，采用自持式模塊布置。貨淡輸送泵組模塊，由于一臺(tái)淡水貨泵，在布置時(shí)，考慮到分段搭載操作的方便性，和便于維護(hù)，采用和分段依附式模塊。

又如，貨油輸送泵組模塊，由于兩臺(tái)貨油貨泵，在布置時(shí)，考慮到分段搭載操作的方便性，和便于維護(hù)，采用和分段依附式模塊。同理，該船舶共有三臺(tái)發(fā)電機(jī)組，其布置形式也是按照模塊化布置思路，三臺(tái)發(fā)電機(jī)組按照相似性的布置原則進(jìn)行了配套管系的布置設(shè)計(jì)。

管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)還有一些其它規(guī)律和輔助手法。一般地說，應(yīng)先考慮大口徑管，后考慮一般管。先考慮絕緣管，后考慮非絕緣營。先考慮特種材料管，后考慮一般材料管。先考慮有特別要求的，后考慮一般要求的。如油泵的進(jìn)出管路，管路要盡可能拉直少彎，以利減少背壓、減振減噪。先考慮布置可移動(dòng)性弱的管子，后考慮布置可移動(dòng)性強(qiáng)的，對于相鄰的管路在排列時(shí)要主要口徑的和諧美觀，或由大到小，或由小到大。要多用組合支架，組合支架在一定范圍內(nèi)限制了管路安裝的偏移，會(huì)給人感覺所裝管路平直，間距一致。

四、結(jié)語

模塊化造船將加速船廠生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。功能模塊在船上的安裝過程將在船舶的整個(gè)使用過程重復(fù)，也就是在船舶營運(yùn)過程中以最少的勞動(dòng)力和時(shí)間來更換，以使船舶的性能和效率保持在先進(jìn)的水平上。

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