新型單元模塊建造技術(shù)研究

莊瑞民

摘? ? 要：以單元模塊為研究對象，介紹單元模塊劃分方法、單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)技術(shù)。設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、高效安全的管子舾裝模塊單元吊運(yùn)方法，克服常規(guī)單元吊運(yùn)方法存在的不足，解決行業(yè)關(guān)鍵性技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：單元模塊;單元模塊劃分;單元模塊吊運(yùn);網(wǎng)格化吊運(yùn)

中圖分類號：U671.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Taking unit module as the research object， this paper introduces the design division method of unit modules，the research on grid lifting technology of unit modules. A simple structure， convenient use， efficient and safe lifting method of tube outfitting module unit is designed， which overcomes the shortcomings of conventional unit module lifting.

Key words： Unit module; Unit module division; Unit module lifting; Grid lifting

1? ? ?前言

目前先進(jìn)的造船技術(shù)工藝均采用機(jī)電設(shè)備、系統(tǒng)、管系模塊化設(shè)計制作，因建造項(xiàng)目集成度較高、艙室分割多、空間狹窄，對建造分段劃分難度高，不僅需要考慮船體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還要考慮艙室、設(shè)備系統(tǒng)完整性，同時要方便單元的整體吊裝。

對于分段的劃分，需要設(shè)計成敞開式，代替封閉或半封閉的分段，為后續(xù)單元的清空吊裝、快速吊裝創(chuàng)造有利條件。

單元模塊化設(shè)計與建造，具術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以專業(yè)化內(nèi)場自制、廠外協(xié)作或者采購，改善施工環(huán)境;（2）節(jié)省場地、提高工作效率，實(shí)現(xiàn)中間產(chǎn)品化;（3）可以優(yōu)化施工工序，縮短造船周期，降低成本。

2? ? 單元模塊設(shè)計

2.1? ?單元模塊的劃分

開展單元模塊設(shè)計建造，需要全盤策劃，使單元預(yù)裝率有所提高，減少后道工序的工作量和改善后道工序的工作環(huán)境;因單元組裝可以與分段制作平行作業(yè)甚至提前作業(yè)，能大大地縮短整個建造周期。

總體布局時要考慮艙室、設(shè)備、管路布置完整、合理，一般牽涉到三大系統(tǒng)：水系統(tǒng)、油系統(tǒng)和氣系統(tǒng)。

單元的劃分，直接影響單元的外型尺寸、重量、數(shù)量、吊裝等。在滿足轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝條件基礎(chǔ)上，盡量考慮把單元做大，以減少單元之間的連接工作，減少外場轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝的工作量，有利于減少安裝誤差和提高工作效率;單元劃分的外形要盡量是規(guī)則形狀，這主要是考慮單元的美觀性和吊裝重心的平衡。圖1為某船單元模塊圖。

2.2? ?單元模塊設(shè)計方法

在生產(chǎn)設(shè)計階段，依托分段、區(qū)域和總段的合理劃分，以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向?qū)Ω鞯拦こ踢M(jìn)行分解;在各個區(qū)域進(jìn)行綜合布置的過程中，將設(shè)備、管路、電路、鐵舾件及其他舾裝件等相對密集的區(qū)域規(guī)劃成單元模塊，既便于在內(nèi)場制作，也便于轉(zhuǎn)運(yùn)及吊運(yùn)安裝，又可以在建造的不同階段與主體建造形成平行生產(chǎn)制作。

通過對船體結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管路、電氣、舾裝的分析研究，單元模塊大體可分為四類：

（1）管路單元模塊。船上有些位置管子相對密集并排列有序，將此位置的管子（包含其配置的閥件、附件等）配上組合式的支架使其合成為該位置管路的整體模塊;

（2）組合件單元模塊。由若干管子及其相關(guān)的管附件組成的具有獨(dú)立功能的單元整體;

（3）功能性單元模塊。以獨(dú)立的設(shè)備為主體，將機(jī)電設(shè)備、鐵舾件、管路及其附件等連接成一體，可進(jìn)行獨(dú)立試驗(yàn)的單元體;

（4）區(qū)域性單元模塊。主要以甲板區(qū)域、機(jī)艙區(qū)域?yàn)橹饕恢?，根?jù)此位置的布局和設(shè)備裝置的應(yīng)用特性及建造工藝方針，將該區(qū)域劃分為大小不等、不同系統(tǒng)的區(qū)域性單元。

3? ? 新型單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)技術(shù)

隨著現(xiàn)代造船模式的快速發(fā)展，形成了管舾單元模塊建造生產(chǎn)線。按區(qū)域/階段/類型分類成組建造技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)了船舶建造作業(yè)的管舾單元模塊化管理，減少船舶建造周期，提高建造效率和質(zhì)量;按照船舶功能系統(tǒng)區(qū)域劃分，將舾裝管子、設(shè)備、基座平臺組成若干個適宜施工的單元模塊，待這些單元模塊建造完工后再直接吊運(yùn)到分段、總組段、船臺或船上定位安裝。此吊運(yùn)裝配工序模式具有十分重要的意義，其中管子舾裝件由于其零件結(jié)構(gòu)多樣分散，實(shí)現(xiàn)快速高效、低成本的單元模塊化吊裝難度較大。本文提出了一種新型管子單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)技術(shù)，可以有效的實(shí)現(xiàn)快速高效、低成本的吊裝。

3.1? ?傳統(tǒng)單元模塊吊運(yùn)方式存在的問題

在船舶建造過程中，為了提高建造效率和質(zhì)量，按照船舶功能系統(tǒng)區(qū)域劃分，將舾裝管子、設(shè)備、基座、平臺、通道、電纜托架等，組成若干個適宜施工的單元，待單元組裝成型后再直接吊運(yùn)到船上定位安裝。其中，舾裝管子單元主要由管子和槽鋼、角鋼等型鋼組成，在吊運(yùn)過程中存在以下缺點(diǎn)：（1）采用傳統(tǒng)分離式剛性吊架吊運(yùn)方法容易散落，吊裝過程存在安全隱患;焊接式吊耳吊裝形式容易引起熱變形，成本高;（2）難于找到合適的耳板吊點(diǎn)位置;（3）耳板跟單元部分燒焊引起單元涂層破壞;（4）單元剛性不足，在吊運(yùn)時易產(chǎn)生變形甚至零件散落，安裝誤差大、現(xiàn)場返修量大。

3.2? 新型單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)技術(shù)

新型單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)技術(shù)，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、性能可靠的管子單元吊運(yùn)的簡易工裝，克服了常規(guī)吊運(yùn)方法的不足，提供了一種安全高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的吊運(yùn)方法，縮短了舾裝管系單元吊裝安裝的周期。

新型單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)結(jié)構(gòu)，是一種用于舾裝管子單元吊運(yùn)的工裝吊梁，包括活動型耳板、綁扎帶、緊固防滑螺栓和鋼管：（1）工裝吊梁為可拆可變式，根據(jù)舾裝管子單元的外形尺寸、重量和部件布置形式調(diào)節(jié)工裝吊梁的形式;工裝吊梁的鋼管通過綁扎帶與舾裝管子單元捆綁在一起，捆綁位置根據(jù)單元部件強(qiáng)度選擇綁扎緊固點(diǎn)，工裝吊梁鋼管通過活動型耳板連接在一起組成網(wǎng)格化框架，通過緊固防滑螺栓限制鋼管間的滑動;鋼管連接和緊固防滑都為可拆式，根據(jù)實(shí)際情況使用;（2）耳板上方為吊點(diǎn)開孔，吊運(yùn)時通過卸扣穿過耳板上開孔實(shí)現(xiàn)耳板與吊繩連接就可以完成吊裝。該工裝吊梁適用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，克服傳統(tǒng)工裝吊梁的不足，是一種快速、高效、安全的單元模塊吊裝方法。

圖2為新型單元模塊網(wǎng)格化吊裝圖，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）鋼管網(wǎng)格框架為可拆式，可重復(fù)利用，節(jié)省了制作的成本，如圖3所示;（2）工裝吊梁與管子單元之間通過綁扎帶連接，減少燒焊對管子單元的破壞，并節(jié)省了焊接費(fèi)用;（3）綁扎緊固點(diǎn)布置方便、操作簡單，可分散均衡布置，避免集中力破壞;（4）管子單元與工裝吊梁間通過綁扎帶緊固，緊固點(diǎn)根據(jù)管子單元強(qiáng)度選擇，與工裝吊梁形成一個整體，增加管子單元吊裝時的剛性，減少變形，如圖4所示;（5）工裝吊梁簡易可拆裝，零件均按標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計，根據(jù)單元模塊形狀大小實(shí)現(xiàn)多變組合型式。

目前新型單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)方式，主要運(yùn)用在管子舾裝單元模塊吊運(yùn)，適用于在管子鐵舾預(yù)制成單元模塊后進(jìn)行吊運(yùn)裝配。將管子舾裝單元移運(yùn)到分段制作區(qū)域進(jìn)行裝配，單元模塊成型后移運(yùn)安裝，不僅可以滿足管子舾裝單元吊運(yùn)，也可以運(yùn)用于其柔性結(jié)構(gòu)和分散型構(gòu)件的吊運(yùn);采用一種簡單的管子舾裝模塊吊運(yùn)裝配的管系固定結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)管子舾裝單元模塊吊運(yùn)簡單快捷化，并讓整個吊運(yùn)裝配過程更加安全可靠，為高風(fēng)險的船舶、海工建造行業(yè)提供一種先進(jìn)吊裝模式。

4? ? 結(jié)束語

采用新型單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)技術(shù)，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、性能可靠的管子單元吊運(yùn)的簡易工裝，克服常規(guī)吊運(yùn)方法的不足，提供了一種安全高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的吊運(yùn)方法，保證管舾單元安裝精度和質(zhì)量，縮短了舾裝管系單元吊裝安裝的周期。

新型單元模塊網(wǎng)格化吊運(yùn)技術(shù)已經(jīng)在綜合地質(zhì)調(diào)查船、挖泥船、應(yīng)急救助船、海工輔助船等多種船舶和海工產(chǎn)品的舾裝管系單元吊運(yùn)裝配中應(yīng)用，效果明顯。新型單元模塊吊運(yùn)技術(shù)不僅可以在船舶、海洋工程管舾單元模塊建造中使用，也可以拓展運(yùn)用于建筑、化工等領(lǐng)域柔性結(jié)構(gòu)和分散型構(gòu)件等的吊裝工程中。

參考文獻(xiàn)

[1] 何學(xué)發(fā)， 李維博.模塊化造船技術(shù)及其發(fā)展綜述[J].造船技術(shù). 1998（1）： 10～18.

[2] 李勇.預(yù)制模塊化艙室單元技術(shù)及其在國內(nèi)造船業(yè)的應(yīng)用前景[J]. 造船技術(shù)，2007（4）： 22.