一种超大型集装箱船抗扭箱内综合性管束单元的设计方法与流程

本发明属于船舶建造领域，特别涉及一种超大型集装箱船抗扭箱内综合性管束单元的设计方法。

背景技术：

目前集装箱船正朝着大型化（VLCS）的方向发展，管系一般有CO₂管系、生活供水管系、消防管系、透气管系以及相应的管系支架，电舾件有电缆托架以及相应的电舾件支架，其舾装环境特点为内部的管子、支架、电缆托架等舾装件错综复杂，施工空间狭小。目前，超大型集装箱船的舾装件布置设计主要利用如下方法进行：不同的管系均采用不同的管子支架，高压电缆托架与低压电缆托架均采用不同的电舾装支架，管系与电缆托架之间的设计没有任何联系，不进行跨专业的综合性管束单元设计，这种设计方法有如下不足：

第一、不同的管系没有采用组合支架，高压电缆与低压电缆托架没有采用共同的电舾装件支架的设计方法将导致支架数量众多，造成不必要的材料浪费，并且还占据了抗扭箱内业已狭小的空间，给船舶建造与营运维修带来了困难。

第二、管系与电缆托架不作综合性管束单元设计，单元没有在内场提前进行建造，只能等抗扭箱结构成型后，再进行舾装，这种舾装方式导致舾装效率低下，抗扭箱内的管子、支架、电缆托架等都需要单独拿到分段内施工，通径稍微大一点或者管段长一点的管子还需要吊车配合单独吊装，极大的影响了分段的舾装施工周期。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种超大型集装箱船抗扭箱内综合性管束单元的设计方法，克服了现有技术中支架设置数量多，舾装作业与船体作业不能并行展开，舾装件安装过程中工人施工环境差，吊装次数多，影响船舶建造周期的问题。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种超大型集装箱船抗扭箱内综合性管束单元的设计方法，该设计方法包含以下步骤：

S1，管束单元的组合支架布置设计，组合支架由底层横向框架支撑、第一辅助横向支撑、第二辅助横向支撑、顶层横向框架支撑、两根竖向角钢立柱、两根左侧竖向支架脚以及两根右侧竖向支架角组成，所述竖向角钢立柱将底层横向框架支撑、第一辅助横向支撑、第二辅助横向支撑、顶层横向框架支撑连接起来形成一个整体，组合支架的横向角钢支撑（底层横向框架支撑、第一辅助横向支撑、第二辅助横向支撑、顶层横向框架支撑）用来布置抗扭箱内的管系和电缆托架，

S2，管束单元的管系布置设计，在所述组合支架上布设有管系，所述管系包括蒸汽凝水管系、淡水管系、消防管系、CO₂管系和压缩空气管系，所述蒸汽凝水管系、淡水管系和消防管系布设在底层横向框架支撑的上方，在所述第一辅助横向支撑的上方布置设计CO₂管系，所述第二辅助横向支撑的上方为电缆的布置区域、第二辅助横向支撑的下方布置设计CO₂管系和压缩空气管系；

S3，管束单元的电缆托架布置设计，在第二辅助横向支撑上面设计用来布置低压电缆托架的低压角钢导轨，所述低压角钢导轨上架设低压电缆，在顶层横向框架支撑上设计用来布置高压电缆托架的高压角钢导轨，所述高压角钢导轨上架设高压电缆，由于高压电缆和低压电缆在布置设计过程中，需要对其路径走向进行分层设计，低压电缆数量较多，因此将其布置设计在第二辅助横向支撑的上方，高压电缆数量较少，因此将其布置设计在顶层横向框架支撑的上方；

S4，管束单元的组合支架档距以及合拢管设计，分别计算所述管系、低压角钢导轨、高压角钢导轨、低压电缆及高压电缆的重量，设计组合支架的档距；

S5，管束单元制作工艺设计，在地坪的预埋铁上划出下部管束单元基准地线，组合支架与地坪的预埋铁临时点焊固定，利用低压角钢导轨将所有的组合支架连成一个整体，安装每一层的管系，在低压角钢导轨上安装低压电缆托架，形成下部管束单元组立，

在地坪的预埋铁上划出上部管束单元基准地线，高压电缆导轨与地坪的预埋铁临时点焊固定，安装高压电缆托架，形成上部管束单元组立，以下部管束单元组立作为基准组立，将上部管束单元组立吊向下部管束单元组立，完成装配焊接工作，最终形成综合性管束单元；

S6，管束单元的总体安装设计，在抗扭箱分段的肋板上增设板缝，使抗扭箱分段划分为内纵壁中组立和外板中组立，在内纵壁中组立上吊装和定位综合性管束单元，将所述右侧竖向支架角分别与内纵壁中组立舷侧纵骨焊接固定，盖装外板中组立，将所述左侧竖向支架角分别与外板中组立舷侧纵骨焊接固定，完成综合性管束单元的剩余焊接工作，形成完整的抗扭箱分段。由于外板组立是最后吊装的，为了避免外板中组立舷侧纵骨与组合支架的左侧竖向支架脚发生碰撞干涉的现象，在设计过程中，左侧竖向支架脚与底层横向框架支撑、顶层横向框架支撑之间做点焊设计处理，在外板中组立最后吊装过程中，如果外板中组立舷侧纵骨与左侧竖向支架脚碰撞，可以先将左侧竖向支架脚拆卸下来，等抗扭箱分段合拢之后，再将外板中组立舷侧纵骨与左侧竖向支架脚之间的剩余焊接工作完成。

在S2中，由于CO₂管系管子数量众多，为了保证管子的整齐美观以及方便船舶在营运过程中的维修保养，所述CO₂管系在第一辅助横向支撑、第二辅助横向支撑上均进行相邻聚类布置设计。

在S4中，组合支架的档距设计值≤3m；在组合支架的两端，低压角钢导轨、高压角钢导轨伸出组合支架的值均≤0.5m。

在S4中，在管系的末端设有合拢管，即在分段大接缝处设有合拢管，以方便综合性管束单元在总组或者船坞阶段进行安装精度调整；

与现有技术相比，本发明的有益效果为：①本发明采用了管系与电缆托架的共同支架，可以减少舾装件支架的设置，减少了对抗扭箱内空间的占用，有利于船舶的建造以及营运过程中的维修；②本发明设置了一种综合性的管束单元，由于抗扭箱内的管子等舾装件布置较为密集，常规的设计方案需要在抗扭箱结构成型后才能进行舾装，舾装周期很长，本发明的综合性管束单元可以将单元制作与船体建造平行展开，减少吊装次数，改善了工人的劳动强度，极大提升了舾装件的安装效率，缩短了船舶建造周期；③本发明从船舶设计角度来讲，由于抗扭箱内的管束单元属于综合性的管束单元，涉及到了结构、甲装、电装、工法等专业，可以锻炼设计人员综合性设计的思维，实现不同专业之间的协作，提升了设计人员 “舾装中间产品”的设计能力，可以节省船舶建造周期，提升产品建造的经济效益。

附图说明

图1是本发明中组合支架设计示意图。

图2是本发明组合支架和管系的组合设计示意图。

图3是本发明管系设计示意图。

图4是本发明中电缆托架设计示意图。

图5是本发明组合支架档距和合拢管设计示意图。

图6是本发明下部管束单元组立组合支架安装设计示意图。

图7是本发明下部管束单元组立管系和电缆托架安装设计示意图。

图8是本发明上部管束单元组立安装设计示意图。

图9是本发明综合管束单元合拢设计示意图。

图10是本发明中抗扭箱分段肋板设置内部板缝示意图。

图11是本发明中内纵壁板中组立示意图。

图12是本发明外板中组立示意图。

图13是本发明中综合性管束单元安装设计状态示意图。

图14是本发明抗扭箱分段合拢设计示意图。

图15是本发明中组合支架左右侧竖向支架角与纵骨连接示意图。

图16是本发明中组合支架左侧支架角与外板中组立舷侧纵骨干涉避免示意图。

其中，附图标记为：

1—抗扭箱分段；2—肋板；2-1—板缝；3—内纵壁中组立；3-1—内纵壁中组立舷侧纵骨；4—外板中组立；4-1—外板中组立舷侧纵骨；5—综合性管束单元；5-1—下部管束单元组立；5-2—上部管束单元组立；6—组合支架；6-1—底层横向框架支撑；6-2—第一辅助横向支撑；6-3—第二辅助横向支撑；6-4—顶层横向框架支撑；6-5—竖向角钢立柱；6-6—左侧竖向支架脚；6-7—右侧竖向支架脚；7—管系；7-1—蒸汽凝水管系；7-2—淡水管系；7-3—消防管系；7-4—CO₂管系；7-5—压缩空气管系；7-6—合拢管；8-1—低压角钢导轨；8-2—高压角钢导轨；9—低压电缆托架；9-1—低压电缆；10—高压电缆托架；10-1—高压电缆；11—地坪预埋铁；11-1—下部管束单元基准地线；11-2—上部管束单元基准地线。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明一种超大型集装箱船抗扭箱内综合性管束单元的设计方法做进一步的详细说明，以求更为清楚明白地理解本发明方法的应用过程，但不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1~图15所示，本实施例超大型集装箱船抗扭箱内综合性管束单元的设计方法，该设计方法包含以下步骤：

S1，管束单元的组合支架布置设计，如图1所示，组合支架6由底层横向框架支撑6-1、第一辅助横向支撑6-2、第二辅助横向支撑6-3、顶层横向框架支撑6-4、两根竖向角钢立柱6-5、两根左侧竖向支架脚6-6以及两根右侧竖向支架角6-7组成，所述竖向角钢立柱6-5将底层横向框架支撑6-1、第一辅助横向支撑6-2、第二辅助横向支撑6-3、顶层横向框架支撑6-4连接起来形成一个整体；

S2，管束单元的管系布置设计，如图2所示，在所述组合支架6上布设有管系7，如图3所示，所述管系7包括蒸汽凝水管系7-1、淡水管系7-2、消防管系7-3、CO₂管系7-4和压缩空气管系7-5，所述蒸汽凝水管系7-1、淡水管系7-2和消防管系7-3布设在底层横向框架支撑6-1的上方，在所述第一辅助横向支撑6-2的上方布置设计CO₂管系7-4，所述第二辅助横向支撑6-3的上方为电缆的布置区域、第二辅助横向支撑6-3的下方布置设计CO₂管系7-4和压缩空气管系7-5；所述CO₂管系7-4在第一辅助横向支撑6-2、第二辅助横向支撑6-3上均进行相邻聚类布置设计；

S3，管束单元的电缆托架布置设计，如图4所示，在第二辅助横向支撑6-3上面设计用来布置低压电缆托架9的低压角钢导轨8-1，所述低压角钢导轨8-1上架设低压电缆9-1，在顶层横向框架支撑6-4上设计用来布置高压电缆托架10的高压角钢导轨8-2，所述高压角钢导轨8-2上架设高压电缆10-1；

S4，管束单元的组合支架档距以及合拢管设计，如图5所示，分别计算所述管系7、低压角钢导轨8-1、高压角钢导轨8-2、低压电缆9-1及高压电缆10-1的重量，根据总重量设计组合支架6的档距；组合支架6的档距设计值≤3m；在组合支架6的两端，低压角钢导轨8-1、高压角钢导轨8-2伸出组合支架6的值均≤0.5m，

S5，管束单元制作工艺设计，如图6所示，在地坪的预埋铁11上划出下部管束单元基准地线11-1，组合支架6与地坪的预埋铁11临时点焊固定，利用低压角钢导轨8-1将所有的组合支架6连成一个整体，如图7所示，安装每一层的管系7，在低压角钢导轨8-1上安装低压电缆托架9，形成下部管束单元组立5-1；

如图8所示，在地坪的预埋铁11上划出上部管束单元基准地线11-2，高压电缆导轨8-2与地坪的预埋铁11临时点焊固定，安装高压电缆托架10，形成上部管束单元组立5-2，如图9所示，以下部管束单元组立5-1作为基准组立，将上部管束单元组立5-2吊向下部管束单元组立5-1，完成装配焊接工作，最终形成综合性管束单元5；

S6，管束单元的总体安装设计，如图10所示，在抗扭箱分段1的肋板2上增设板缝2-1，使抗扭箱分段1划分为如图11所示的内纵壁中组立3和如图12所示的外板中组立4，肋板2被拆分并且分别带入到内纵壁中组立3和外板中组立4中，从而使得内纵壁中组立3形成开口结构，由于其为开口结构，如图13所示，在内纵壁中组立3上可以方便快捷地吊装和定位综合性管束单元5，将所述右侧竖向支架角6-7分别与内纵壁中组立3舷侧纵骨3-1焊接固定，如图14所示，盖装外板中组立4，如图15所示，将所述左侧竖向支架角6-6分别与外板中组立4舷侧纵骨4-1焊接固定，如图16所示，由于外板中组立4是最后吊装的，为了避免外板中组立4舷侧纵骨4-1与组合支架6的左侧竖向支架角6-6发生碰撞干涉的现象，因此在设计过程中，左侧竖向支架角6-6与底层横向框架支撑6-1、顶层横向框架支撑6-4之间做点焊设计处理，最终完成综合性管束单元5的剩余焊接工作，形成完整的抗扭箱分段1。

作为优选，本实施例管系7的末端设有合拢管7-6。

以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。上述实施例仅例示性说明本发明的技术原理及其功效，而非对本发明权利保护的限制。