船舶管系設計布局優(yōu)化的要求與研究

相濤

摘 要： 隨著經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，船舶管系是分布于船舶各艙室的用于傳遞氣體與液體的管路系統(tǒng)。船舶管系遍布全船各艙室、各個部位，合理的管系布局是保證船舶安全性、操作方便、維修便捷和機械正常運轉(zhuǎn)的重要前提。

關鍵詞： 船舶;管系設計;管路系統(tǒng)

【中圖分類號】TP3 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）05-0187-01

引言：在對船舶管系進行設計時所要遵循的原則相同，保證在對安全區(qū)中的各個系統(tǒng)進行設計時能夠符合注意事項的要求，確保設計出的船舶管系設計能夠達到安全返港的標準，在遇到海上事故時能夠具有一定的能力來進行自保，以此來降低人們的生命和財產(chǎn)安全損失，促進海上航海業(yè)的進一步發(fā)展，推動中國經(jīng)濟實力的提升。

1 管系設計布局存在的缺陷

目前，管系在設計布局時主要采用平面方法進行管系布局放樣，在平面上（通過AutoCAD軟件）按照一定比例繪制船體型線和有關結構圖。繪制出艙內(nèi)主要機械設備的安裝位置后，應繪制管系的放樣總圖，而后依據(jù)放樣總圖生成各系統(tǒng)管系的放樣圖，開展管件加工和生產(chǎn)。目前，設計方法存在多方面的缺陷：①平面設計方法無法表示管路錯綜復雜的三維立體關系，不易在設計階段規(guī)避管路之間、管路與設備之間的聲短路情況，且要求在現(xiàn)場放樣完成后再開展設備布置，這種串行設計的方法不利于生產(chǎn)周期的縮短。②該方法依賴對設備安裝位置的數(shù)據(jù)測量，且因管系密集，在設計不同系統(tǒng)管系時，易出現(xiàn)管路相互影響的情況，導致返工。③人工放樣、設計管系布局的最大缺陷是設計布局的結果極度依賴設計者的經(jīng)驗、專業(yè)知識。

2 管系優(yōu)化布局

2.1 建模排氣管、風管和海水總管

一般排氣管、風管和海水總管是管徑最大的，尤其是排氣管需要包絕緣材料并且管線不能向下，所以需先行布置;布置完成后，需與船體專業(yè)協(xié)調(diào)開孔是否可行，并確定做結構風道、海水箱道等需船體圍建的結構。

2.2 基本系統(tǒng)和臨界系統(tǒng)

基本系統(tǒng)和臨界系統(tǒng)是設計時必須要考慮的問題。這關乎系統(tǒng)配置及設計，是認定船舶有無安全返港和有序撤離能力的重要環(huán)節(jié)。1）基本系統(tǒng)是火災或進水事故后不受事故影響需保持運行區(qū)域的所有系統(tǒng)，見2.1描述。2）臨界系統(tǒng)是對基本系統(tǒng)進行評估并發(fā)現(xiàn)存在薄弱環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。此薄弱環(huán)節(jié)將導致該系統(tǒng)在安全返港時無法正常工作。薄弱環(huán)節(jié)可能由于設備布置導致，或由局部管系或任何其他可能失效的部分導致。如果一個基本系統(tǒng)在評估后被定義為臨界系統(tǒng)，則需要對該臨界系統(tǒng)再次進行詳細評估，以便采取可行的措施保證該臨界系統(tǒng)在安全返港時保持可用狀態(tài)。

2.3 壓載系統(tǒng)的相關規(guī)范

想要使壓載系統(tǒng)滿足安全返航的要求，就要使壓載系統(tǒng)的相關規(guī)范與艙底系統(tǒng)的相關規(guī)范保持一致，即允許各系統(tǒng)在事故進行劃分的界限范圍內(nèi)停止運行，但是沒有被事故直接造成影響的部分要保持正常的運行狀態(tài)。對壓載系統(tǒng)進行設計時，要考慮到各個方面的內(nèi)容，對隔離閥進行安裝時，要使其能夠不受事故進行劃分的界限范圍所影響，一直都能夠進行操作。保障壓載系統(tǒng)的控制閥能夠被中央遙控系統(tǒng)所操控，可以手動對其進行操作，達到哪怕船舶二次進水船舶依然保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

2.4 對艙底系統(tǒng)的相關規(guī)范

想要使艙底系統(tǒng)能夠?qū)Π踩蹈燮鸬街С肿饔茫钌僖褂?臺泵來提供動力，并且在艙底系統(tǒng)中使用的泵的橫準數(shù)值超出30時就增設一臺泵來為艙底系統(tǒng)提供動力。每一臺泵在使用時都要和艙底的總管相連接，保證泵能夠?qū)θ我庖粋€水密艙進行服務，并且要設置一臺獨立的泵來備用，在電力出現(xiàn)故障時進行應急處理。如果客船的長度超過了91.5m或者是泵的橫準數(shù)值超出30時，就應該分散的放置每一臺泵，保障泵不會因為同一類型的事故喪失功能。

2.5 安全區(qū)中的各個系統(tǒng)進行設計時的注意事項

對安全區(qū)中的各個系統(tǒng)進行設計時，要注意將一個總管道進行隔離的閥安裝于縱向總管兩側的船艙壁中。不需要和消防系統(tǒng)以及淋浴系統(tǒng)一樣特意錯開的對支管閥進行安裝，圖一，只需要考慮主豎區(qū)的界限。要從實際的情況來進行分析，考慮是否要對縱向總管展開局部保護工作。

2.6 艙底系統(tǒng)管路布置

該船沒有設置中央雙層底管弄，無法設置單根艙底總管。根據(jù)底層甲板艙室和雙層底的劃分形式，設置左右2根艙底總管。左舷總管連接左機艙艙底泵和首部1臺艙底泵。右舷總管連接右機艙艙底泵和首部1臺艙底泵。左、右機艙艙底泵通過隔離閥相連，首部泵艙的2臺艙底泵進口相連。如此4臺艙底泵通過一個環(huán)形總管連接起來，各艙底支管分別連接左舷或右舷環(huán)形總管，每臺艙底泵可服務任一水密艙室。

結語：隨著自動化與信息化技術的快速發(fā)展，現(xiàn)代造船模式向著數(shù)字化發(fā)展，設計模式也向著自動化發(fā)展，傳統(tǒng)的管系優(yōu)化布局模式也應緊隨科技革新。要求也比較高，而對服務于安全區(qū)相關系統(tǒng)的要求則比較低。不管要求高低，在安全返港要求下，各系統(tǒng)的設計理念和解決辦法卻有許多共同之處。船舶管系布局是船舶設計生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，實踐中主要依靠設計者的經(jīng)驗完成。

參考文獻

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[2] 樊江，馬牧，楊曉光.航空發(fā)動機外部管路自動敷設研究[J].機械設計，2003，20（07）.