淺談模塊化設(shè)計在管系放樣中的應(yīng)用

張智慧 張廣新 肖廣禹

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

關(guān)鍵詞：模塊化;管系放樣;單元;建造周期

機艙區(qū)域是船舶的一個重要的部分，它對于保證船舶各種機械的正常運轉(zhuǎn)和船舶的安全航行起著重要的作用，機艙區(qū)域的管系設(shè)計又是船舶設(shè)計中的一個十分重要的環(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)計任務(wù)十分繁重?？s短設(shè)計的時間，提高設(shè)計的效率，對于縮短整個造船周期，提高經(jīng)濟效益，有著不可估量的意義，同時，在設(shè)計過程中采用區(qū)域模塊化設(shè)計方法，對實現(xiàn)快速造船有現(xiàn)實的意義和良好的應(yīng)用前景。

一、軟件平臺概述

Tribon-m3船舶制造三維設(shè)計系統(tǒng)以三維建模技術(shù)為核心，面向船舶生產(chǎn)設(shè)計的計算機集成系統(tǒng)，內(nèi)容覆蓋船舶殼、舾、涂生產(chǎn)設(shè)計。該系統(tǒng)通過建立產(chǎn)品全電子數(shù)字模型來實現(xiàn)虛擬建造和仿真檢驗，并提供完整的生產(chǎn)設(shè)計圖紙和統(tǒng)計報表，為深化生產(chǎn)設(shè)計，促進造船企業(yè)轉(zhuǎn)模創(chuàng)造條件。其三維建模功能包括設(shè)備、管路、螺旋風管、方風管、管支架的布置和建模。在建模的過程中，系統(tǒng)能自動地即時進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。也可以進行三維的碰撞檢查。

二、模塊化設(shè)計的要素及特征

“模塊”在漢語中是一個較新的詞匯，1979年版《辭?！芳?983年版《辭海增補本》都沒有該詞條。其實，模塊是一個“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)具備以下三個要素：

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

第二，模塊應(yīng)具有標準件和可選部件的特點。模塊內(nèi)含有可選擇的標準件（設(shè)備），因此，可用調(diào)換這些標準件（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)上述三個要素，造船模塊被定義為具有標準尺寸和標準件，且主要部件具有可選性的最終產(chǎn)品的預(yù)制單元。

三、機艙區(qū)域管系模塊化及其實現(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，機艙區(qū)域共分為六個分段吊裝組建，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，是因為單元適用于要求相似的不同船型。從設(shè)計建造角度來看，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。

本船在機艙區(qū)域考慮模塊化管系布置時，重點考慮了如下方面：

（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，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)采用滿足船級社認可的節(jié)點形式。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)機艙布置圖，初步建立的模塊有：主機冷卻海水泵組模塊;貨淡輸送泵組模塊、分油機加熱及凈化模塊;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。

在分油機單元，由于滑油分油機和燃油分油機的設(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，采用了單元法對泵、設(shè)備的進、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，主機冷卻海水泵組模塊，由于兩臺海水泵及兩臺板冷并聯(lián)使用，在布置時，考慮到操作的方便性，和便于維護，采用自持式模塊布置。貨淡輸送泵組模塊，由于一臺淡水貨泵，在布置時，考慮到分段搭載操作的方便性，和便于維護，采用和分段依附式模塊。

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

管系生產(chǎn)設(shè)計還有一些其它規(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。先考慮布置可移動性弱的管子，后考慮布置可移動性強的，對于相鄰的管路在排列時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使用過程重復，也就是在船舶營運過程中以最少的勞動力和時間來更換，以使船舶的性能和效率保持在先進的水平上。

參考文獻：

[1]陸偉東，徐學光. 模塊造船的實施方法[J]. 造船技術(shù)，1996，（4）：9-11.

[2]王琪，潭家華. 模塊造船法的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 造船技術(shù)，1996，（8）：10-15.

[3]龔九功. 國際艦船模塊化技術(shù)的發(fā)展[J]. 船舶標準化與質(zhì)量，1998，（2）：1-5.

[4]石家宏. 船用模塊研究與開發(fā)[J]. 船舶標準化與環(huán)境條件，1996，（1）：16-24.

[5]王華榮，池建文. 模塊化造船技術(shù)發(fā)展研究[J]. 艦船科學技術(shù)，2003，（4）：31-33.