艦船管系舾裝模塊化技術(shù)研究

何春雨

（海軍駐上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司軍事代表室，上海200129）

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艦船管系舾裝模塊化技術(shù)研究

何春雨

（海軍駐上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司軍事代表室，上海200129）

摘要：針對當(dāng)前艦船管系采用零散化安裝預(yù)裝率低、質(zhì)量不高的問題，充分利用先進(jìn)技術(shù)力量和優(yōu)勢資源，對艦船管系舾裝模塊化技術(shù)進(jìn)行研究。引進(jìn)單元模塊化技術(shù)，采用系統(tǒng)工程的方法，對艦船管系單元的劃分設(shè)置、設(shè)計因素、制作和吊裝要求等問題展開探討，提出以管系單元模塊為核心的獨(dú)立生產(chǎn)和安裝模式，創(chuàng)新了艦船管系舾裝手段，提高了管系的預(yù)裝率，加強(qiáng)了對管系安裝質(zhì)量的有效把控，并結(jié)合某型艦船的機(jī)艙進(jìn)行實(shí)例分析，效果良好。

關(guān)鍵詞：艦船；管系單元；舾裝；模塊化

管路系統(tǒng)是艦船結(jié)構(gòu)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著多種介質(zhì)的傳輸功能，牽涉系統(tǒng)類型多、材質(zhì)多、尺寸雜，它的舾裝是艦船建造中施工量大且重要性很高的一項工作。在現(xiàn)階段艦船建造過程中，管路系統(tǒng)的施工安裝受制于船體結(jié)構(gòu)的完整情況，一般是在區(qū)域造船的總段階段結(jié)構(gòu)完整后逐步進(jìn)行，使得總段建造周期延長，也使得總組平臺的利用率無法提高，造成建造艦船周期的延長，無法滿足艦船快節(jié)奏的建造需要。

目前，民用船舶管系舾裝多采用單元模塊的生產(chǎn)方式，即在總段施工期間同步進(jìn)行管系單元模塊預(yù)制，在總段結(jié)構(gòu)完整后直接將管系單元模塊吊裝到位。單元模塊技術(shù)［1］是世界各大造船強(qiáng)國都在積極探索的新方法，如韓、日等國家的造船企業(yè)都實(shí)行單元模塊專業(yè)化制造，整體吊裝，效益明顯，國內(nèi)各造船企業(yè)在民用船舶［2-5］的建造中也普遍采用了舾裝管系單元模塊技術(shù)，有效提高了造船的效率。因此，研究艦船管系舾裝單元模塊化技術(shù)意義重大。

1　管系單元模塊化技術(shù)

相對于民用船舶設(shè)備布置和良好的空間條件，艦船上設(shè)備布置緊湊、空間利用率高和管材的特殊性等因素，使得管系單元模塊的確定、運(yùn)輸和吊裝等方面需要全面研究。

1.1管系單元模塊劃分

（1）設(shè)備和平臺的布置。設(shè)備和平臺布置決定著單元模塊的劃分，是確定單元模塊結(jié)構(gòu)組成的首要因素，即模塊包含哪些設(shè)備，設(shè)備之間是否通過相應(yīng)的管系連接能組成一個有效的整體。

（2）分段劃分和總組形式。船體分段劃分和分段的總組形式為單元模塊的設(shè)置可行性提供依據(jù)，是保證單元模塊吊裝和搭載合理性的基礎(chǔ)。即單元模塊所處位置的分段結(jié)構(gòu)線性和焊縫位置等將影響到單元模塊的設(shè)置。

（3）外形尺寸與重量。外形尺寸和重量是影響單元模塊劃分的因素之一，將為承制單位場地安排、單元模塊運(yùn)輸和吊裝提供依據(jù)，同時也應(yīng)兼顧其外觀效果。即專業(yè)生產(chǎn)后的管系單元模塊必須考慮承制廠商的生產(chǎn)場地和生產(chǎn)設(shè)施的能力。

1.2管系單元模塊設(shè)計

按單元模塊劃分編制出模塊制作圖冊、托盤管理表，統(tǒng)籌布置設(shè)備、設(shè)備基座、管系、管系支架、花鋼板和格柵。

（1）單元模塊制作圖冊包括管子零件圖、支架制造圖冊、設(shè)備基座制作圖、格柵布置圖。

（2）托盤管理表包括管子拖盤管理表、附件拖盤管理表、支架拖盤管理表、螺栓螺母匯總表、墊片匯總表、設(shè)備拖盤管理表。

（3）單元模塊布置包括管系安裝圖、設(shè)備基座布置圖、格柵布置圖。

（4）單元模塊平臺框架設(shè)計。根據(jù)格柵布置圖、管系安裝圖、設(shè)備基座布置圖，先確定角鋼或槽鋼規(guī)格和大小、連接形式，根據(jù)模塊大小，合理布置角鋼或槽鋼的位置，搭建成整體框架，并繪制成圖紙，如圖1所示。

圖1　單元模塊平臺框架安裝圖

1.3管系單元模塊制作

（1）編制管系單元模塊制作工藝流程圖，如圖2所示。

圖2　管系單元模塊制作工藝流程圖

（2）編制單元模塊制作要求

1）管子安裝前，檢查管子的外表質(zhì)量及電焊質(zhì)量、管子閥件及附件的封口是否去除和管子里面是否有雜物存在。

2）管子安裝前，進(jìn)行管子安裝所需的墊片、緊固件的規(guī)格、材質(zhì)、等級、表面處理的校核。

3）檢查落實(shí)單元模塊拖盤中特種金屬管的制作進(jìn)度，以跟上單元模塊配套計劃。

4）落實(shí)單元模塊生產(chǎn)場地布置和工作，加強(qiáng)設(shè)備防雨保護(hù)工作。

5）做好單元模塊中涉及到的設(shè)備、基座的配套和提交工作。

6）單元模塊完整性檢查。

（3）編制單元模塊制作方法

1）在鋼質(zhì)安裝平臺上單元模塊下平面以內(nèi)底板中心線為基線平行向兩舷延伸，上平面格柵平面為基線。

2）按照管系安裝圖、管系零件圖和支架圖進(jìn)行主要支架的定位。在支架上劃出管子中心線，根據(jù)管子安裝尺寸，借助于天線錘，用拉線的方法定出主要支架位置，如圖3所示。

圖3　現(xiàn)場劃線和定位

3）按照設(shè)備基座安裝圖，在平臺上定位基座尺寸，吊入設(shè)備基座，臨時用角鋼固定。按照設(shè)備安裝圖，吊入設(shè)備，臨時用角鋼固定。按照格柵布置圖，確定平臺上的大致框架，用槽鋼或角鋼臨時搭建。

4）管子的安裝順序：先大后小、先下后上、先里后外、先支管多后支管少，同時考慮管子安裝后是否影響作業(yè)人員的進(jìn)出和后續(xù)管路的安裝、管子制作誤差的影響。

1.4管系單元模塊的吊裝

（1）確定吊裝工具

根據(jù)劃分出的模塊重量和內(nèi)容選用通用的相應(yīng)噸位的模塊吊排（如圖4）。充分考慮單元模塊的重量分布，對模塊吊點(diǎn)進(jìn)行合理布置，明確了模塊中的重要設(shè)備基座吊點(diǎn)布置，并反映到單元模塊的結(jié)構(gòu)圖上。

圖4　單元模塊用吊排

（2）對單元模塊的吊裝要求（如圖5）。

圖5　管系單元模塊吊點(diǎn)的位置布置

1）上下吊點(diǎn)鋼絲繩與吊排平面的角度不得超過60°，避免使用過程中鋼絲繩產(chǎn)生扭矩，使吊力不能有效傳遞，并造成受力不均勻。

2）吊排上下的吊點(diǎn)布置盡可能在同一受力點(diǎn)，或下面吊單元模塊的主吊點(diǎn)與上吊點(diǎn)的距離相差不大，以減少對吊排產(chǎn)生彎矩，并最大限度的發(fā)揮其傳遞力的功能。

3）根據(jù)吊排校核計算結(jié)果，上下采用四個吊點(diǎn)時，安全系數(shù)最低，是最危險的工況，在起吊中禁止此工況的出現(xiàn)，上吊點(diǎn)應(yīng)保證八個吊點(diǎn)。同時在吊裝作業(yè)時，應(yīng)盡量增加下吊點(diǎn)的個數(shù)，并用手拉葫蘆適當(dāng)調(diào)節(jié)下吊點(diǎn)鋼絲繩的長度，以保證下吊點(diǎn)受力。

4）考慮單元模塊吊裝的特殊性（下吊點(diǎn)往往不焊接吊環(huán)，固定吊點(diǎn)，不易保證下面各個吊點(diǎn)均衡的受力），因此在進(jìn)行單元模塊吊裝前，應(yīng)參照單元模塊的重量重心并參考以上建議后預(yù)先設(shè)計出合理的吊裝方案，避免吊裝隨意性。

2　案例效益分析

以某工廠H1600A艦船前主機(jī)艙管系單元模塊作為典型范例。

2.1技術(shù)分析

2009年10月份，國內(nèi)在艦船上還沒有運(yùn)用舾裝管系單元模塊的案例。通過在H1600A艦上的研制，掌握了艦船管系單元模塊劃分、設(shè)計、制作、吊裝、安裝等各方面一整套工藝流程和制作要求。通過項目的實(shí)施，對于H1600A前主機(jī)艙在總段階段的舾裝情況進(jìn)行了統(tǒng)計，使舾裝件的單元模塊化率達(dá)到了18.7%，有效地減少了前主機(jī)艙內(nèi)的舾裝作業(yè)量，詳見表1所列。

表1　前主機(jī)艙舾裝件單元模塊化統(tǒng)計

2.2完整性分析

艦船單元模塊由格柵框架、管子支架、ST20管子、C10管子、閥件、濾器等組成。在平臺施工后的完工吊裝（見圖6）、驗(yàn)收數(shù)據(jù)如表2所列。

圖6　H1600A管系單元模塊完整性

表2　H1600A管系單元模塊驗(yàn)收表

2.3經(jīng)濟(jì)性分析

管系單元模塊在艦船建造中突破性的運(yùn)用，一方面單元模塊由于在專業(yè)化平臺施工，吊車、焊機(jī)、氣割等方面的利用率優(yōu)于總段，效率提高，施工周期縮短，勞動工時節(jié)約了近1 500小時。另一方面對于艦船建造，由于單元模塊同步平行施工，為總段階段

圖7　采用單元模塊后周期的對比

2.4質(zhì)量分析

單元模塊在專用平臺進(jìn)行施工，良好的施工環(huán)境減少了對管子外壁涂層的損壞，也能防止粉塵進(jìn)入管子和閥件內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了對管子和閥件封口的過程控制。通過現(xiàn)場對螺栓螺母、墊片的分類管理，運(yùn)用風(fēng)動扭力扳手對大型設(shè)備螺栓進(jìn)行緊固，有效提高了管子的安裝質(zhì)量。在管系施工過程中還可提前發(fā)現(xiàn)和暴露一些潛在的問題，進(jìn)行針對性的解決，確保管系的后續(xù)質(zhì)量。

3　結(jié)束語

管系單元模塊技術(shù)的研究，為艦船管系預(yù)舾裝的工藝改進(jìn)探索了方向，促進(jìn)了艦船舾裝生產(chǎn)設(shè)計和安裝能力的提升。該項技術(shù)在H1600A艦前主機(jī)艙的實(shí)踐應(yīng)用，在國內(nèi)艦船建造中屬首次運(yùn)用，開啟了艦船管系舾裝工藝的新思路，創(chuàng)新了艦船管系舾裝工作的新手段，處于領(lǐng)先地位，具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

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Research on Outfitting Modularization Technology of Warship Piping

HE Chun-yu
（Navy Representatives Office in Hudong-Zhonghua Shipbuilding Co.Ltd，Shanghai 200129，China）

Abstract：In view of the current warship piping installation using trivializes situated pre-installed rate is low，the quality is not high，make full use of advanced technology and advantages of resources，technology for ship piping outfitting modular is studied.Introduction of unit modular technology，adopt the method of system engineering，the division of the ship piping unit set requirements，design，production and installation problems such as discussion，put forward with piping unit module as the core of independent production and installation mode，the innovation means of warship piping outfitting，increase the rate of the piping pre-installed，to strengthen the effective control of piping installation quality，combined with a certain type of ship engine room is analyzed，the result is good.

Key words：warship；piping unit；outfitting；modular

中圖分類號：U662.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-545X（2016）03-0146-03

收稿日期：2015-12-01

作者簡介：何春雨（1982-），男，山東平度人，博士，工程師，研究方向?yàn)閯恿こ獭?/p>