淺談船舶管路布局設計優化

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摘 要：管路布局是船舶設計中重要的組成部分，管路布局的質量不僅影響到船廠的建造成本，更影響到后期船舶運營的安全性和便利性；要求設計人員在管路布局過程中能縱觀全局，統籌把握，在滿足各類規范和各項基準的前提下，優化出最經濟、最實用的管路布局。

關鍵詞：船舶設計；管路布局；優化

船舶管路設計貫穿在詳細設計階段和生產設計階段，管路設計以及綜合布局質量直接影響到船舶的建造周期和船廠的建造成本，因此，設計初期就需要做好充足的準備工作并對管路布局進行優化，以確保后期船舶在正常航行中能夠安全可靠，確保各機械設備能夠有序運轉，同時能夠方便的進行維護，因此，進行合理有效的船舶管路布局可以有效的降低船廠成本并提升船舶整體品質。

船舶管路布局的一般流程為：前期準備工作、管路系統圖繪制、管路計劃圖繪制、管路裝置圖繪制、管路施工圖編制。

一、船舶管路布局的準備

（一）船舶建造圖紙。要進行管路布局，首先就需要對船舶管路布局相關的圖紙進行充分的了解，管路布局時需要參考的圖紙有很多，主要包括艙室布置圖、船體結構圖、防火構造圖等；除此之外還要對規格書以及商談備忘錄進行詳細研討，將涉及到管路相關的內容進行批注，以便后續管路布局時能方便的查閱出處，只有在前期做好充分的準備工作，才能通過圖紙信息對船舶實際情況做充分了解，進而達到設計方案的形成并進行有效的優化。

（二）船舶管路施工規范。在管路布局設計中，優秀的設計方案需要充分的考慮到后期建造階段管路施工的具體情況，并考慮到施工的技術、工藝、空間環境與人員情況，這樣才能在符合實際情況的基礎上開展最優設計方案的制定。另外，對于相關行業規范要有細致的分析研讀，同時對于重點施工環節細則需要反復研究，進而有效的提升實際施工效率，避免施工階段返工。

（三）船舶管路材料。為確保管路設計的規范性，需要提前對管路的材料進行收集與整理，根據各管路系統的要求確認是否需要注文，其中最為重要的是管材的厚度、規格以及類別等，要做好相關材料性能、材質與規格的把控，進而確保施工材料能夠符合各項規范和規格書要求。

（四）船舶管路建造工藝。管路布局屬于較為綜合的整體項目，建設中需要多樣性的技術做有效支持，除了管路材料的支持，還需要在技術方面做充分準備，特別是對各船級社和海事規范的要求以及船廠自身的建造工藝進行充分的了解，從而才能有效的保證相關建造工藝的完善性，進而制造出卓越的產品。

二、船舶管路布局的要點

由于目前船舶管路布局設計主要是在限定的三維空間中，管線從指定起點開始尋找出一條不與其他布置物體發生干涉的現象，且滿足各種約束條件的到指定終點的無碰路徑。其目標主要是追求管長最短，彎頭數最少即經濟性因素，然而忽視維修性的考慮，會導致船舶管系在發生故障后維修困難耗，后期維護保養費用過高，嚴重的會導致船舶停航檢修，對船舶安全運營造成重大的影響。所以，在管路設計階段就應該考慮到維修性的因素，把它作為設計中的一個目標。

船舶管路系統按用途分為兩大類：為推進裝置服務的管系稱為動力管系，以保證推進裝置正常工作；為全船服務的管系稱為船舶管系，以保證船舶的生命力、安全航行以及船員和旅客的正常生活和工作。

（一）常規管路設計。常規管路設計中要保證科學性和合理性，需要將不同性質不同用途的管路進行有效隔離，避免泄露后造成相互影響，對于具有危險性的管路需要與儲存室、居住區與控制室保持一定安全隔離，防止對正常的工作和生活造成干擾；對于淡水與燃油管路做有效分開，避免污染，同時也需要做好加固與加密處理，可以設置管道套管或者油密隧道，避免泄露；對于具有爆炸性或可燃性的管路要遠離電路、熱源等，并做好必要的防火處理。此外，管路布局需要保證較好的操作性，以保證日常管理與維護工作的便捷性，在空間上布置在適當位置，同時閥門應該布置在容易觸及的位置，尤其是一些逆止閥門，其安裝方向也是有要求的；對于依靠重力進行排水的管路，如居住區劃黑灰水系統，管路要有一定的傾斜角度，并且要充分考慮到船舶正常航行時的航態，以確保管路內部的污水能順利排放；對于布置在暴露區劃的管路，要考慮冬季氣溫對其的影響，設置放殘管路或包覆防熱材，以避免管路結冰造成管路損壞。

（二）特殊性管路設計。對于特殊性的管路要做好特殊設計方法與處理手段，風管線路上需要考慮船體結構特性。船體外形、甲板位置與高度等。通風頭設置的內部結構與高度需要根據具體的布置位置以及對應的規范進行計算；每個通風管道需要計算好對應風量分配，并設置風閘進行風量平衡調整，通風管道結構需要保持較好的散熱性；通風口與空氣過濾器需要對準，從而保證空氣質量；鍋爐與液壓器應該設計在燃燒口上面，如此才可避免熱源不與空氣產生直接性接觸；通風口應該設計在人流相對集中處，風管考慮內部可追加導流板，從而保證良好的通風效果；供風口與抽風口應該運用對角線的設計方式，這樣可以保證空氣充分對流；噴油頭間、機修間、分油機室與電焊間的抽風口都應該設計在艙室上方位置；風管布置時需要考慮到其他有關設備的檢修空間，要防止布置時相互交錯，尤其是部分風管可能會涉及到防火材與保溫材的包裹，應當預留足夠的施工空間，此外，風管與天花板間保持適當的距離，以便于天花板封板。

三、船舶管路布局的方法

（一）逃逸法。其操作主要是在起始位置有兩條互相垂直相交線，兩條線稱為逃逸線，依照預先規則在逃逸線上選取逃逸點，通過設置來選取起始點，而后不斷重復操作，一直尋找到目標點。

（二）網絡優化算法。在管路布局優化的設計處理上，需要通過網絡優化算法進行，首先會出現有向圖，通過其中的邊集、頂點集來確定目標點最優路徑情況，在該方法中需要涉及較多的中間節點、連接與交叉等，工作量較為龐雜，同時每一條管路設計均具有獨立性，需要單獨性處理，不能與其他管路達到有效協調配合，從而導致設計中存在一定障礙。

（三）模糊集方法。管路布局優化設計中存在較多的約束性因素與環境，部分約束時具有一定規則性，可以通過函數表達式來有效呈現，而部分是屬于模糊性條件，難以有效通過函數表達。運用模糊集理論可以有效的將設計中所具有的操作頻率、溫度、空間概念等較為模糊的約束性條件有效的表達，進而得到更好的布局優化效果。同時該方式可以有效的考慮到不均中所可能需要的管道敷設間的協調作用，靈活度更高。而通過系統的有效開發應用，也有效的提升管路優化不均的實際效果。

四、結語

船舶管路綜合布局優化是一項復雜而繁瑣的工作，涉趣的面比較廣，要考慮的細節也比較泛，團隊協作時要保持情報共享、步調一致，對于不同的管種要考慮好空間的分布情況，盡量避免錯綜復雜，這樣會增加安裝的難度，不利于船廠的成本控制以及后期維護的難度。

總而言之，良好的管路布局對提高船舶管系設計質量，縮短船舶總體設計周期，提高船舶設計建造效益等意義重大。

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