船舶功能性總段建造技術(shù)

范名琦， 劉 鋒， 劉序辰

(1.海軍裝備部裝備采購中心， 北京100071； 2.上海船舶工藝研究所， 上海200032)

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船舶功能性總段建造技術(shù)

范名琦1， 劉 鋒1， 劉序辰2

(1.海軍裝備部裝備采購中心， 北京100071； 2.上海船舶工藝研究所， 上海200032)

我國船舶區(qū)域造船技術(shù)已推行多年，殼舾涂一體化總段建造技術(shù)水平已較高。在此基礎(chǔ)上提出發(fā)展功能性總段建造技術(shù)的方向，探討功能性總段的內(nèi)涵和特征，以及實(shí)施功能性總段建造的相關(guān)技術(shù)條件，并針對某船提出局部應(yīng)用的建議,為船舶總裝建造技術(shù)發(fā)展提供參考。

船舶；船舶建造；功能性總段

0 引言

近10年來歐美船舶總裝建造技術(shù)發(fā)展較快。英國T45驅(qū)逐艦分成6個(gè)總段模塊建造[1]，其中由BAE系統(tǒng)公司承建4個(gè)， VT公司承建2個(gè)，最后由BAE系統(tǒng)公司總裝(見圖1)；美國DDG1000艦分成5個(gè)總段模塊建造[2]，由巴斯鋼鐵(BIW)公司承建4個(gè)主船體總段，NGSB-GC(諾斯魯普-格魯曼)公司承建復(fù)合材料上層建筑總段模塊，最后由BIW進(jìn)行總裝。這些先進(jìn)船舶總段模塊完整性程度高，其中英國T45艦總段模塊已完成大部分電纜管路敷設(shè)，做到通水通電(圖2為艏總段通電狀態(tài))，DDG-1000總段模塊甚至已安裝了主副推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制臺(tái)和導(dǎo)彈發(fā)射器等，使總段模塊呈現(xiàn)出功能化的趨勢，從而進(jìn)一步提高了建造質(zhì)量和效率，降低了建造成本。

圖1 T45艦建造分工圖

我國船舶行業(yè)通過發(fā)展區(qū)域造船技術(shù)，已建立以總段為中間產(chǎn)品的總裝建造模式，總段殼舾涂建造完整性也在逐步提高[3-5]，一些先進(jìn)船廠開始探索總段的系統(tǒng)完整性和功能化方向。結(jié)合國外的總段模塊建造技術(shù)分析，以及我國船舶總裝建造技術(shù)發(fā)展情況，現(xiàn)就發(fā)展功能性總段建造技術(shù)進(jìn)行探討，為我國船舶總裝建造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供參考。

圖2 T45艦艏總段通電狀態(tài)

1 功能性總段的內(nèi)涵和特征

1.1 內(nèi)涵

功能性總段是具備了一定系統(tǒng)功能性的殼舾涂一體化完整性總段，是船舶總裝建造技術(shù)發(fā)展到高級(jí)階段的典型“中間產(chǎn)品”。功能性總段建造是按照模塊造船為方向，依托區(qū)域設(shè)計(jì)、集成優(yōu)化設(shè)計(jì)、總段建造、區(qū)域舾裝、系統(tǒng)試驗(yàn)等效前移、精度控制等技術(shù)手段，在殼舾涂一體化總段建造的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)總段內(nèi)獨(dú)立的系統(tǒng)/分系統(tǒng)(含設(shè)備/裝置、水、電、油、氣等)完整，并在總段階段進(jìn)行部分系統(tǒng)功能試驗(yàn)，以進(jìn)一步提高建造質(zhì)量和效率，降低建造成本。

1.2 基本特征

根據(jù)有關(guān)研究分析，初步提出功能性總段的基本特征有：

(1) 功能化?？偠蝺?nèi)系統(tǒng)、設(shè)備連接完整，向外具有集成接口；總段內(nèi)系統(tǒng)密性、串油串水結(jié)束；利用自持或外部能源，實(shí)現(xiàn)總段通水、通電、通氣、供油；總段內(nèi)進(jìn)行部分系統(tǒng)功能試驗(yàn)。

(2) 集成化和組合化。典型功能性總段通常由船體平臺(tái)(總段)和功能模塊組合集成，其中功能模塊一般包括系統(tǒng)設(shè)備模塊、電子模塊及特種模塊。

(3) 獨(dú)立性和完整性設(shè)計(jì)與建造。獨(dú)立性——具有獨(dú)立的電力、通信設(shè)計(jì)，具有區(qū)域配電、區(qū)域通信集成端口，保障分支電纜敷設(shè)；獨(dú)立的水、氣、油系統(tǒng)布置，系統(tǒng)能在總段內(nèi)封閉或分系統(tǒng)通過接口與系統(tǒng)隔離。完整性——總段殼舾涂建造高度完整，設(shè)備、系統(tǒng)、模塊可以在總段內(nèi)(總組階段)完整性安裝；工作艙室可以在總段內(nèi)封閉，無余量組裝。

(4) 技術(shù)密集性和多專業(yè)協(xié)同性。需要設(shè)計(jì)、建造、配套等多專業(yè)的技術(shù)協(xié)同。

2 功能性總段建造技術(shù)條件

功能性總段建造是總裝建造技術(shù)發(fā)展的高級(jí)階段，其實(shí)施對設(shè)計(jì)、建造與試驗(yàn)、配套、檢驗(yàn)等各環(huán)節(jié)需有一定條件為基礎(chǔ)和保障，主要包括：

(1) 總體設(shè)計(jì)。船舶總體設(shè)計(jì)中應(yīng)對全船的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和區(qū)域設(shè)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，通過與建造協(xié)同的總段劃分，使總段內(nèi)各系統(tǒng)與所劃分的功能區(qū)域基本統(tǒng)一，盡可能做到設(shè)備布置及水、電、油、氣等支持系統(tǒng)在總段內(nèi)相對獨(dú)立和完整。總段內(nèi)結(jié)構(gòu)和設(shè)備、系統(tǒng)圖樣、技術(shù)文件應(yīng)同步設(shè)計(jì)同步下達(dá)。

(2) 生產(chǎn)設(shè)計(jì)。以總段舾裝完整性和系統(tǒng)完整性為目標(biāo)，按照“殼舾涂一體化”及“設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理一體化”原則進(jìn)行區(qū)域造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)，并開展系統(tǒng)、設(shè)備單元/模塊設(shè)計(jì)，優(yōu)化管路、電纜、設(shè)備基座布置等，并為開展總段部分功能試驗(yàn)研制試驗(yàn)輔助裝置。

(3) 物資配套。按功能性總段的建造要求進(jìn)行設(shè)備納期精確管理。

(4) 建造與試驗(yàn)。采用總段方式建造，具備總段建造、移運(yùn)、吊裝技術(shù)條件。應(yīng)用預(yù)密性試驗(yàn)、單元/模塊、無余量制造、模擬搭載、系統(tǒng)設(shè)備及特種設(shè)備基座總段安裝、高效焊接等建造工藝技術(shù)，提高建造精度和效率。完工后的總段主船體結(jié)構(gòu)無損檢測、密性、各設(shè)備及系統(tǒng)全部完整，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、通水、通電、供油。

總段系統(tǒng)功能試驗(yàn)側(cè)重于系統(tǒng)功能屬性(效用)試驗(yàn)驗(yàn)證，需要水下試驗(yàn)條件的功能指標(biāo)驗(yàn)證仍需由后續(xù)系泊試驗(yàn)驗(yàn)證。通過系統(tǒng)效用試驗(yàn)，可提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)布置、設(shè)備/系統(tǒng)安裝、調(diào)試上存在的問題，為后續(xù)系泊試驗(yàn)提前化解風(fēng)險(xiǎn)，減小工作量，縮短水下周期。

(5) 檢驗(yàn)。建立以總段殼舾涂作業(yè)完整性和系統(tǒng)完整性、總段部分功能試驗(yàn)為目標(biāo)的檢驗(yàn)方式和技術(shù)要求。

3 某船功能性總段建造局部應(yīng)用建議

以某船艏部作為討論對象，策劃功能性總段建造局部應(yīng)用的建議：

(1) 船體建造。某船艏部采用總段建造法，劃分若干全寬/半寬分段。在船塢或總組平臺(tái)進(jìn)行艏部總組，形成艏部(環(huán)形)總段。除艏尖艙外，其余分段均無余量搭載，總段結(jié)構(gòu)裝焊完整，結(jié)構(gòu)無損檢測合格，錨臺(tái)、錨鏈筒及其他除水尺字碼外的所有船體附件安裝完整，結(jié)構(gòu)精度符合要求?？偠蝺?nèi)密閉各淡水艙、錨鏈艙、消防泵艙、噴射艙等密閉艙室裝焊完整，密性試驗(yàn)完成。

(2) 舾裝和涂裝?？偠蝺?nèi)拖錨機(jī)/絞車液壓、泡沫消防、水消防、淡水、疏排水等管子及閥件、附件安裝完整，包括設(shè)備連接管；纜樁、導(dǎo)纜孔、梯道平臺(tái)、欄桿扶手、水密門/窗/蓋等甲板舾裝件安裝完整；通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)施安裝完整。木作裝焊件安裝完整，絕緣敷設(shè)基本完整(不含艙壁內(nèi)飾板)；錨機(jī)、液壓設(shè)備、空調(diào)冷水機(jī)組、風(fēng)機(jī)、泵、消防設(shè)施等各設(shè)備安裝完成，力求以單元形式安裝。總段內(nèi)電纜框/筒、電纜托架、燈座、開關(guān)插座、電氣設(shè)備支座架等電氣安裝件安裝完整，區(qū)域配電設(shè)備安裝完整，配電設(shè)備至各系統(tǒng)/分系統(tǒng)設(shè)備分支電纜敷設(shè)完整。艏部總段密性試驗(yàn)完成后涂裝基本結(jié)束。

(3) 部分功能試驗(yàn)。按照艦艏部功能性總段系統(tǒng)功能劃分，進(jìn)行系統(tǒng)系泊試驗(yàn)的分解和部分前移，利用岸電、岸水等輔助條件，開展艏部功能性總段部分系統(tǒng)試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容如表1所示。

表1 總段系統(tǒng)功能部分試驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容

4 結(jié)束語

本文結(jié)合國外的總段模塊建造技術(shù)和我國船舶總裝建造技術(shù)發(fā)展情況，提出功能性總段的概念，并分析功能性總段內(nèi)涵與特征、建造技術(shù)條件，針對某船艏部探討功能性總段建造技術(shù)方案，分析認(rèn)為，功能性總段具有一定的可行性，可為我國船舶總裝建造技術(shù)發(fā)展提供參考。

[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] 馬天白. 殼舾一體化區(qū)域造船法的探討[J]. 船舶工程,1993,1:42-45.

[4] 李昆侖. 區(qū)域造船的管理模式研究[D]. 上海：上海交通大學(xué)， 2011.

[5] 馮海濤. 區(qū)域模塊化是總裝造船的發(fā)展方向[J]. 造船技術(shù)，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，工程師，主要從事艦船工程方面的研究

1000-3878(2017)02-0007-03

U671

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