基于分段建造的拖輪管系單元組裝策略

劉方

摘 要：數字化造船的今天，從全局出發綜合分配船上的空間進行管系的優化布置和安裝一直是行業追求的目標。文章基于現代化造船模式，以32米全回轉拖輪為例，探討分段建造過程中，船舶管系的單元組裝設計與安裝的注意事項，該方法與傳統造船模式相比，具有統籌協調和總體優化的特點。

關鍵詞：造船模式；分段建造；船舶管系；單元組裝

中圖分類號：U671 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0112-03

Abstract： With the development of digital shipbuilding， it is the goal of the industry to comprehensively allocate the space on the ship to optimize the arrangement and installation of the pipe system. Based on the modern shipbuilding model， this paper， taking 32-meter full rotary tug as an example， discusses the questions needing attention in the design and installation of the unit assembly in the course of subsection construction. The method， compared with the traditional shipbuilding mode， has the characteristics of overall coordination and overall optimization.

Keywords： shipbuilding mode； subsection construction； ship piping； unit assembly

隨著科技的進步，造船模式不斷發展和變化，現代造船采用計算機輔助的三維建模系統，生產設計為主的思想，殼、舾、涂一體化的方法，托盤的管理技術，生產效益逐步提高。近年來模塊化和虛擬技術在造船上的應用逐步發展，令造船技術更加成熟，發展更加迅速。

1 模塊化造船

現代化造船是按以一定的邏輯順序安排模塊化分段建造的，模塊化造船的概念貫穿于船舶的初始設計和建造過程。模塊化造船以船殼為主、舾裝為中心、涂裝為重點，運用成組技術，以中間產品為向導，按區域組織生產，旨在最大限度地應用先進的設計、工藝、管理技術，使船體建造工藝流程合理化，努力提高分段預舾裝率，力求避免由于分散的交叉的舾裝作業引起涂膜損壞而造成的多次除銹、舾裝、涂裝等工作，在空間上分道，在時間上有序，互不干擾，相輔相成，從而達到縮短造船周期、提高生產效率、減輕勞動強度和增強市場競爭力。

對于工程系列船舶，多圍繞著分段模塊化工作包來組織生產和供應，其方式是以空間組合的觀點來管理設計，其特點是以一種分段建造圖[2]（SCD-Separate Construct Drawing）的形式來建造船舶，其中的舾裝設備和管路系統采用模塊化安裝， SCD圖是以對生產最有利的方式提供給船舶制造者，其特征是表達了中間產品的建造細節，組成船體結構的各個分段的劃分如圖1所示。

2 單元組裝

近年，成組技術在一定程度上促進了模塊化造船的發展，尤其是單元組裝的應用。單元組裝[1]是在車間內或平臺上，將在船上位置靠近的舾裝件如設備、基座、管子、閥件、附件等組裝起來，形成一個整體，稱為單元。組裝好的單元可吊上分段、總組和船上，安裝在船上指定位置。單元組裝包括組裝式單元的布置和單元的安裝兩個方面。組裝式單元一般可以布置成三種基本型式，或稱三種基本單元：管子單元、綜合性單元和功能性單元。在設備密集和管系繁雜的機艙中，主要采用區域單元組裝，根據輪廓尺寸選擇合適的單元劃分方案，僅布置單元之間的管路，簡化了設備及管系的布置工作。

3 32米全回轉拖輪的分段劃分

針對32米全回轉拖輪，首先要規劃模塊化分段的基本的建造策略。各個不同的細節水平，都要進行建造規劃，最高級的規劃是決定分多個預裝配分段來造船舶。據船廠的分段運載能力與行車起吊能力，通常將32米全回轉拖輪按區域進行單元組裝，在建造規劃上分成艏、中、艉和上建四個建造分段，在建造策略上，將中段作為主要的盆舾裝區域，如圖2所示，并將中段的的舷側與甲板構成獨立的輔助分段，如圖3所示。

4 32米全回轉拖輪的管系單元組裝

大多數船廠采用按區域劃分的方法進行管系單元組裝的設計，依照預定的次序，將預制好的管系單元，吊入分段內定位，然后連接起來。由于該拖輪的結構特殊性，船舶系統基本集中于機艙花鋼板以下，為使安裝工作更合理，將機艙底部管系劃分為多個（4～8個）小型平面單元，形成幾個較大的安裝單元。這些單元分別在內場裝配好，然后吊入船內安裝，安裝好后吊入機艙定位后合攏。安裝單元的劃分以船廠的實際能力（安裝場地、搬運車輛的噸位、吊車的負荷等）而定。

圍繞著32米全回轉拖輪的兩臺主機的機艙布置，我們可以有效地利用花鋼板支架，將花鋼板支架劃分成：沿船艉到船艏的兩塊單元組裝區域、兩臺主機兩側和中部的三個單元組裝區域，如圖4所示。這樣，就可以將管系的加工，安裝都可以放在內場車間中進行，使預舾裝率成倍提高。

針對單元的加工，首先在平臺上畫出船體肋骨和距腫尺寸的線條，當單元的支架不是安裝與同一平面（同一甲板、同一艙壁）時，需要制作胎架，然后組裝管系單元，進行管子、附件的安裝，穿插其他支架安裝，并對安裝于基座上的支架進行焊接。船體中段為建造中間產品的管系單元化的安裝示意圖如圖5所示。在單元組裝過程中，首先選定一根典型管子為基準坐標，以此為參照物，逐步進行管路及附件的安裝定位，其安裝原則是：先附件后管子，先總管后支管，先里后外，先下后上，并做好與框架結構的固定工作。

組裝過程中，若出現管路、閥件及機座等與結構相碰，對花鋼板進行修改。若修改的面積較大則須對框架結構進行剛性加強，以保證整個單元吊裝剛性的要求，以便更準確方便安裝框架，必要時安裝吊環，吊點應設置于剛性較強的部位。對于設備管子單元，吊點應設置于基座或設備帶的吊環上。對于純管子單元，吊點常設置于組合支架或大口徑管子上。對于面積較大的單元，可使用吊排吊運。吊運前，在分段、總組或船上單元安裝位置畫出基座和主要支架位置；然后，吊上單元，對準基座和主要支架位置就位；最后拆去吊裝用的加強和吊環。單元吊運時，應視安裝位置考慮好吊運次序，通常離吊運通道較遠的單元先吊運，靠近吊運通道的單元后吊運，對影響吊運就位的局部管子可事先拆下帶運。

5 結束語

一般來說，單元越大，即每一個安裝單元中所包括的機械設備越多，從船上轉移到內場安裝的工作量也越大，收效就越顯著。企業的生產管理和協調怎樣合理組織造船生產就是應用統籌優化理論，從殼、舾、涂三類型作業，從設計、生產、管理互相結合，從全局的角度統籌協調各系統、各方面，使船舶建造整體優化。單元組裝的布置方案，簡化了機艙布置及管系的布置工作，同時對船體和其他部門的工作牽制少，舾裝部門預制單元的時間充裕，可以有效地提高生產效率和保證生產質量。

參考文獻：

[1]鄭偉，王云湘.淺談船舶制造單元組裝的設計研究[J].華東科技，2014，12.

[2]谷瑞，劉運杰，劉輝，等.簡述船體分段裝配流程圖[J].黑龍江科技信息，2013，10.