淺談模塊化設計在管系放樣中的應用

張智慧 張廣新 肖廣禹

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

關鍵詞：模塊化;管系放樣;單元;建造周期

機艙區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和船舶的安全航行起著重要的作用，機艙區域的管系設計又是船舶設計中的一個十分重要的環節。由于船舶上管子及其附件的數量和種類較多，這就使得管子的設計任務十分繁重?？s短設計的時間，提高設計的效率，對于縮短整個造船周期，提高經濟效益，有著不可估量的意義，同時，在設計過程中采用區域模塊化設計方法，對實現快速造船有現實的意義和良好的應用前景。

一、軟件平臺概述

Tribon-m3船舶制造三維設計系統以三維建模技術為核心，面向船舶生產設計的計算機集成系統，內容覆蓋船舶殼、舾、涂生產設計。該系統通過建立產品全電子數字模型來實現虛擬建造和仿真檢驗，并提供完整的生產設計圖紙和統計報表，為深化生產設計，促進造船企業轉模創造條件。其三維建模功能包括設備、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，系統能自動地即時進行工藝性干涉檢查和數據處理，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”，且不同行業有不同的含義。建筑行業的模塊（Module）本意是組件、預制件或預制住房單元等，其形容詞（modular）則含積木化或組裝式等意義。

造船行業的“模塊”有其特定的含義，一般說來，造船業的“模塊”應具備以下三個要素：

第一，模塊應具有標準尺寸和標準構造。造船采用模塊方法的目的之一，就是要縮短設計與建造周期，而標準化是簡化設計，便于制造和提高產品質量的有效措施。

第二，模塊應具有標準件和可選部件的特點。模塊內含有可選擇的標準件（設備），因此，可用調換這些標準件（設備）來滿足船東的特定要求。

第三，模塊是預制件，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品的預制單元。

三、機艙區域管系模塊化及其實現方法

造船模塊包括船體結構模塊和船舶舾裝模塊兩大類

1.船體結構模塊。該船舶機艙區域船體結構已經由船廠根據其建造和吊裝能力等劃分完畢，機艙區域共分為六個分段吊裝組建，即H05B，H05P/S，E06B，E06P/S如圖1所示，根據船體結構圖，再建立機艙區域船體結構。

2.船舶舾裝模塊。根據模塊與船體的結構關系，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舾裝單元，它具有獨立的基座或支架結構，可以在內場預制，完工后在外場安裝到船體上。將預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域的結構為依托，但又因其設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。同樣，油管路也不得通淡水艙。其他管路通過油艙時，應遵照規范要求加厚管壁，并在艙內不得有可拆接頭。

（2）管路的布置應具有安全性。如蒸汽管、油管、水管和柴油機排氣管等，應避免布置在配電板及其他電器設備的上方及后面，并盡量遠離配電板周圍。油管路還應避免在鍋爐、煙道、蒸汽管、廢氣管及消音器的上方通過。凡通過防火區域的管路，應采用滿足船級社認可的節點形式。管子穿過水密或氣密結構處，應采用貫通件或座板。

（3）管路的布置應具有可操作性。如裝在花鋼板以下的閥件，其手輪應能方便操作，不便于操作的閥件，應將閥桿接長或配備便于操作的工具。

（4）管路的布置應具有可維護性。如在管子、附件、濾器等設備上設有放泄裝置，以放泄管子內的空氣及存液。

對雙層底區域，根據機艙布置圖，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備是同一廠家提供的，而且設備外形是相同的，僅僅是所輸送的介質有所區別，在布置時，采用了單元法對泵、設備的進、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，該船舶共有三臺發電機組，其布置形式也是按照模塊化布置思路，三臺發電機組按照相似性的布置原則進行了配套管系的布置設計。

管系生產設計還有一些其它規律和輔助手法。一般地說，應先考慮大口徑管，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、結語

模塊化造船將加速船廠生產模式的轉變。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。

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