船舶单元模块化探讨

刘湘亭

摘 要：随着现代化造船模式的完善和推广，船舶制造企业的生产管理体系正在发生重大的改革。推进现代化造船，单元模块的设计是产品设计的重要取向，是生产设计的重要内容。通过单元模块技术的应用，来大力提升及完善舾装技术水平，积极推行平行制造的建造策略，从而提升造船的效率，以及造船企业的竞争能力。

关键词：船舶；单元模块化；探讨

中图分类号： F407.474 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）27-166-2

1 船舶单元模块化设计起始于船舶的详细设计

一方面在船舶全船布置上总体考虑；尤其在机舱区域的机电设备、油水柜等的综合布置工作上，要为单元模块化设计创造有利环境，要为船舶的生产设计提供便利。

另一方面在船舶分段、区域或船台上，根据先进船厂的经验，以科学、合理的划分，预先规划单元模块设计，并以此来指导船舶的生产设计，使船舶单元模块的设计得以顺利实施，促使船舶生产设计与施工工作得到良好对接。

2 船舶单元模块化设计的基本指导思想

船舶单元模块化设计的基本指导思想：在船舶详细设计的总体规划下，依托分段、区域和总段的科学、合理划分，以中间产品为导向对各道工程进行分解；在全船各个区域进行综合布置的过程中，可以将设备、管路、电路、铁舾件及其他舾装件等综合性布置相对密集的局部区域规划成单元模块。该单元模块既便于在室内制作，也便于转运及吊运安装；又可以在船舶建造的不同阶段制作，与船舶主体建造形成平行生产。单元模块化的技术实施，有利于提高船舶建造工程的分解能力，调整船舶施工顺序，有利于造船企业创造新的工艺技术，缩短船舶建造周期，提高船舶的建造质量。

3 船舶单元设计的选择

①船舶管路单元，船舶上有的位置管子相对密集并排列有序，将此位置的管子（包含其配置的阀件、附件等）配上组合式的支架使其合成为该位置管路的整体，并具有良好对接性，则称此管路为船舶管路单元。②船舶功能单元，以船上配置的一台或多台设备为核心，包含其周围相关的管路、阀件、附件、铁舾件及电舾件等在内的组合体。③船舶区域单元，在船机电设备布置相对密集的区域，对该区域的工程进行合理，有序，科学的划分，将该区域划分成若干个较小的且具有相互关联，并制作方便的单元，并能在区域上拼装成一个整体，这些单元称为区域单元；而这些单元是按照区域划分的，其也可称为综合性的区域单元。

4 艏、艉部区域结构内的单元选择取向

艏部和艉部的区域布置有锚铰、系泊、消防等设备装置，以及配套的管路、铁舾件、电舾件等舾装件。对于这种有着综合性布置的区域，可以依托船体结构，将设备装置及其配套的舾装件装配成一个综合性的模块。即可在船体分段或分段合拢成总段组立后，提前安装舾装件，使该区域成为一个完整的中间产品。

5 船舶机舱区域单元模块化

船舶机舱区域是每个船舶的核心区域，是整个船舶生产设计难度最大的区域，在该区域布置着大量的机电设备和数万米的管子。则该区域的设备、铁舾件和电舾件布置的合理性将直接影响该区域预舾装率的完整性。而预舾装率将会直接影响船舶在船台建造、码头舾装和交船的建造周期，同时对船舶质量控制，壳舾涂一体化的施工有着极其重要的影响。这其中就要求对该区域的舾装件的生产设计做到深入细化，使其更完善。

5.1 机舱底层区域单元的分割

①要仔细研究该区域框架单元结构，对其进行合理，科学的划分，使其具有良好的可操作性。需注意该框架单元的结构强度，需要时可设置临时支撑；需考虑该框架单元在起吊、运输、定位安装及焊接作业时是否方便；需考虑框架单元的体积、重量和大小是否过分悬殊，若需要可将其分成若干个小框架单元。②要仔细研究该框架单元组合安装的合理性。单元与单元，设备之间的接口，一般应采用垂直式的法兰进行连接，并岔开它们的连接位置，以方便单元在船台的组装；需避免法兰的上下或出现斜面式的连接方式。③需考虑单元的吊运作业的可操作性；即使出现单元建造误差或吊人最后一个单元时，都能预先留有一定的空间便于现场施工，避免现场施工出现不必要的浪费。④船舶机舱底层区域内的所有管件须使用支架固定，使其与整个框架单元，设备装置以及四周的阀件、舾装件等连接成为一个整体，使其成为一个牢固的单元整体，以确保其吊运的可靠性和安全性。⑤机舱底层区域单元对外接口的连接，一般可在连接处设置衔接管，通过调整衔接管实现单元与单元之间，单元与设备之间的连接。

5.2 机舱各平台管系、舾装件生产设计及单元设计（包括机舱下平台和机舱上平台）

各机舱平台以分段为单位进行预舾装实行分阶段安装即分为片装，段装，区域安装和船台安装。每个阶段安装相应的舾装件，实行按阶段完善舾装件，最终实现舾装件100%安装。

6 单元、模块的标准化作用

单元、模块的标准化设计，其作用是在于增加通用性的图纸，减少专门的施工图纸，提高生产设计的效率，缩短生产设计周期。标准化的设计可以在多个项目上重复使用，以达到简化生产设计，实现降低生产设计成本的目的。

7 单元、模块的种类和组成要点

7.1 组合件单元

主要由若干管子及其相关的管附件组成的具有独立功能的单元整体。

7.2 功能性单元

具有相对的独立性，以独立的设备为主体，将机电设备、铁舾件、管路及其附件等连接成一体，具有独立作用，可进行独立试验的单元体。

7.3 区域性单元

主要以甲板区域、机舱区域为主要位置，根据此位置的布局和设备装置的应用特性及建造工艺方针，将该区域划分为大小不等，不同系统的区域性单元。

7.4 模式单元

具有良好的外形轮廓尺寸和工作参数的特性，使其成为标准化的单元体，成为各类船舶都会采用的单元体。它是组合件单元和功能性单元的延伸发展。其主要来源于专业厂家的生产。

8 单元、模块的主要特性

①单元、模块是一种先进的工艺方针，其目的在于简化生产流程。②减少舾装件在船上相互连接，既减少了船上的安装工作，也缩短了建造周期。③因在车间和分段上已预装了大部分的舾装件，所以大幅度减少了船舶在船台或船坞上的舾装工作量。④单元、模块可以在不同的施工场地进行施工，可与船舶建造进行平行施工，节约了船舶舾装施工的时间。⑤单元、模块改变了船舶舾装的施工阶段，改善了船舶舾装施工的环境，避免了多个工种在船上进行交叉作业，并出现相互干涉的现象。⑥因大量的舾装工作转移到室内，使施工人员可以充分利用室内的各类工具，将立体的施工环境改为平面施工环境，降低了施工难度，控制了施工质量。⑦施工环境的改善，促进了安全生产。⑧单元、模块化给壳、舾、涂一体化的造船模式创造了有利的条件，其优化了劳动组织，简化了施工流程，使生产管理更方便。⑨单元、模块可以与船体结构平行建造或提前建造，为船台或船坞的舾装施工提供了方便。

9 单元设计的完整性

各类单元在设计时，应该注意单元所包含的综合内容，尽可能地确保其完整性，不允许在单元安装结束后再去对其进行二次施工。考虑到船体结构建造和单元建造可能发生的误差，在区域框架单元上的某些支撑的高度可设计为具有可调整性的，以便于现场定位及安装。

10 单元设计信息的提供

每个单元模块的设计，都应该按时提供它们的布置图、安装图以及与其相关的制作图，还需要配备具有准确信息的整套零部件托盘表。

11 结论

受世界航运业的影响，中国造船企业正经历着造船界最寒冷的严冬，如何能挺过这个严冬是每个造船企业都在思考和正在解决的问题。而采取单元模块化设计和建造，走中间产品化道路，是最有效的途径和必要的手段。其不仅提高了生产效率，缩短了船舶的建造周期，还降低了生产的成本，为造船企业创造了宝贵的利润。

参 考 文 献

[1] 陆丹贤，唐钰明.船舶机舱分段单元模块化研究[J].船舶标准化与质量，2016（02）：33-35.

[2] 黎权锋.船舶制造管子单元模块化的设计与应用[J].广东造船，2012（03）：75-77.