基于分段建造的拖轮管系单元组装策略

刘方

摘 要：数字化造船的今天，从全局出发综合分配船上的空间进行管系的优化布置和安装一直是行业追求的目标。文章基于现代化造船模式，以32米全回转拖轮为例，探讨分段建造过程中，船舶管系的单元组装设计与安装的注意事项，该方法与传统造船模式相比，具有统筹协调和总体优化的特点。

关键词：造船模式；分段建造；船舶管系；单元组装

中图分类号：U671 文献标志码：A 文章编号：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

随着科技的进步，造船模式不断发展和变化，现代造船采用计算机辅助的三维建模系统，生产设计为主的思想，壳、舾、涂一体化的方法，托盘的管理技术，生产效益逐步提高。近年来模块化和虚拟技术在造船上的应用逐步发展，令造船技术更加成熟，发展更加迅速。

1 模块化造船

现代化造船是按以一定的逻辑顺序安排模块化分段建造的，模块化造船的概念贯穿于船舶的初始设计和建造过程。模块化造船以船壳为主、舾装为中心、涂装为重点，运用成组技术，以中间产品为向导，按区域组织生产，旨在最大限度地应用先进的设计、工艺、管理技术，使船体建造工艺流程合理化，努力提高分段预舾装率，力求避免由于分散的交叉的舾装作业引起涂膜损坏而造成的多次除锈、舾装、涂装等工作，在空间上分道，在时间上有序，互不干扰，相辅相成，从而达到缩短造船周期、提高生产效率、减轻劳动强度和增强市场竞争力。

对于工程系列船舶，多围绕着分段模块化工作包来组织生产和供应，其方式是以空间组合的观点来管理设计，其特点是以一种分段建造图[2]（SCD-Separate Construct Drawing）的形式来建造船舶，其中的舾装设备和管路系统采用模块化安装， SCD图是以对生产最有利的方式提供给船舶制造者，其特征是表达了中间产品的建造细节，组成船体结构的各个分段的划分如图1所示。

2 单元组装

近年，成组技术在一定程度上促进了模块化造船的发展，尤其是单元组装的应用。单元组装[1]是在车间内或平台上，将在船上位置靠近的舾装件如设备、基座、管子、阀件、附件等组装起来，形成一个整体，称为单元。组装好的单元可吊上分段、总组和船上，安装在船上指定位置。单元组装包括组装式单元的布置和单元的安装两个方面。组装式单元一般可以布置成三种基本型式，或称三种基本单元：管子单元、综合性单元和功能性单元。在设备密集和管系繁杂的机舱中，主要采用区域单元组装，根据轮廓尺寸选择合适的单元划分方案，仅布置单元之间的管路，简化了设备及管系的布置工作。

3 32米全回转拖轮的分段划分

针对32米全回转拖轮，首先要规划模块化分段的基本的建造策略。各个不同的细节水平，都要进行建造规划，最高级的规划是决定分多个预装配分段来造船舶。据船厂的分段运载能力与行车起吊能力，通常将32米全回转拖轮按区域进行单元组装，在建造规划上分成艏、中、艉和上建四个建造分段，在建造策略上，将中段作为主要的盆舾装区域，如图2所示，并将中段的的舷侧与甲板构成独立的辅助分段，如图3所示。

4 32米全回转拖轮的管系单元组装

大多数船厂采用按区域划分的方法进行管系单元组装的设计，依照预定的次序，将预制好的管系单元，吊入分段内定位，然后连接起来。由于该拖轮的结构特殊性，船舶系统基本集中于机舱花钢板以下，为使安装工作更合理，将机舱底部管系划分为多个（4～8个）小型平面单元，形成几个较大的安装单元。这些单元分别在内场装配好，然后吊入船内安装，安装好后吊入机舱定位后合拢。安装单元的划分以船厂的实际能力（安装场地、搬运车辆的吨位、吊车的负荷等）而定。

围绕着32米全回转拖轮的两台主机的机舱布置，我们可以有效地利用花钢板支架，将花钢板支架划分成：沿船艉到船艏的两块单元组装区域、两台主机两侧和中部的三个单元组装区域，如图4所示。这样，就可以将管系的加工，安装都可以放在内场车间中进行，使预舾装率成倍提高。

针对单元的加工，首先在平台上画出船体肋骨和距肿尺寸的线条，当单元的支架不是安装与同一平面（同一甲板、同一舱壁）时，需要制作胎架，然后组装管系单元，进行管子、附件的安装，穿插其他支架安装，并对安装于基座上的支架进行焊接。船体中段为建造中间产品的管系单元化的安装示意图如图5所示。在单元组装过程中，首先选定一根典型管子为基准坐标，以此为参照物，逐步进行管路及附件的安装定位，其安装原则是：先附件后管子，先总管后支管，先里后外，先下后上，并做好与框架结构的固定工作。

组装过程中，若出现管路、阀件及机座等与结构相碰，对花钢板进行修改。若修改的面积较大则须对框架结构进行刚性加强，以保证整个单元吊装刚性的要求，以便更准确方便安装框架，必要时安装吊环，吊点应设置于刚性较强的部位。对于设备管子单元，吊点应设置于基座或设备带的吊环上。对于纯管子单元，吊点常设置于组合支架或大口径管子上。对于面积较大的单元，可使用吊排吊运。吊运前，在分段、总组或船上单元安装位置画出基座和主要支架位置；然后，吊上单元，对准基座和主要支架位置就位；最后拆去吊装用的加强和吊环。单元吊运时，应视安装位置考虑好吊运次序，通常离吊运通道较远的单元先吊运，靠近吊运通道的单元后吊运，对影响吊运就位的局部管子可事先拆下带运。

5 结束语

一般来说，单元越大，即每一个安装单元中所包括的机械设备越多，从船上转移到内场安装的工作量也越大，收效就越显著。企业的生产管理和协调怎样合理组织造船生产就是应用统筹优化理论，从壳、舾、涂三类型作业，从设计、生产、管理互相结合，从全局的角度统筹协调各系统、各方面，使船舶建造整体优化。单元组装的布置方案，简化了机舱布置及管系的布置工作，同时对船体和其他部门的工作牵制少，舾装部门预制单元的时间充裕，可以有效地提高生产效率和保证生产质量。

参考文献：

[1]郑伟，王云湘.浅谈船舶制造单元组装的设计研究[J].华东科技，2014，12.

[2]谷瑞，刘运杰，刘辉，等.簡述船体分段装配流程图[J].黑龙江科技信息，2013，10.