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摘要：船舶除船体外，还包括各类高压电缆和信号电缆组成的船舶缆系系统，各类传统系统、传动轴及减速箱等组成的轴系系统，以及各类高压和低压管道等组成的管系系统。管系系统的跑冒滴漏现象是船舶的主要故障来源，也是船舶各种运行事故的主要隐患。出现跑冒漏滴现象时，轻则影响试验结果，重则严重威胁人员的人身安全。因此对船舶管系放样进行科学设计尤为重要。
关键词：船舶管系；基本设计；详细设计；优化
1导言
船舶压载水系统、调平控制系统、货舱海水消防系统、货舱舱底水系统对船舶航行安全极为重要，也被称为保船系统，是船舶安全航行的重要保障，其中压载水系统更是为船舶提供生存基础。鉴于压载水系统在船舶航行中的重要性，其在设计时需考虑的因素较多，具有较大难度，下述内容主要围绕该系统展开。
2船舶管系基本设计
船舶管系的根本规划，关系着后续规划流程的展开。因而，需要重视船舶管路布局优化中的管系初步规划设计，增强管路实践应用中整体布局的合理性。船舶管系初步规划主要包含：（1）挑选牢靠的管材。像船舶管系中常用的无缝钢管、不锈钢管以及GRE管等，都要保证资料选取的有用性。此外，管子的大学、壁厚以及运用所能接受的最大压力、与温度等，都要适应其作业环境；（2）各阀件的有用选取。结合管子的大小，挑选正确的阀件类型，保证原料以及压力等无误，以及运用中能够到达船舶稳定作业的实践需求；（3）各附件的有用选取。经过对吸进口、仪表以及滤器等不同附件类型的挑选，将管路有效作业寿命最大化。此外，也要对管路的走向安置实施重点考虑，优化管系的初步规划设计方案。
3船舶管系详细设计
以某大型船舶为例，该船型由于其用途的广泛性，已成为世界上每一支航运队伍必备的船型。
3.1压载设备介绍
该船为多用途船，装货的多样性决议了本船设有较多的压载舱。全船总共设置了46个压载舱，其间船只货舱区域有 44个，此外两个压载舱为艏尖舱以及艉尖舱。压、排载是经过两台容量为500m3/h压载泵来完成，因为排量不大，采用一般的电动离心泵。压载水扫舱是由1台容量为50m3/h的喷射泵来完成的，此喷射泵由机舱内的消防泵驱动。另外，本船压载体系用的是双效果电动液压遥控阀。在发生电力出现问题时，电动液压遥控阀失效坚持，不会主动复位。本船为压载水体系规划了集中控制用的压载控制台，安置在驾驭室内，以此能够长途操作压载泵及阀门，完成压载体系的一切操作。
3.2压载及排载管路设计
压载水体系主流规划设计主要是选用主支管型规划以及环型管路规划设计。主支管型规划的主要缺陷是主管路由两个泵共用，当管子泄漏时，压载水体系无法操作。而环形管路规划的两根主管能够与两台压载泵互用，任何一侧主管泄漏，只影响单侧舱室的压排水操作，另一侧不受影响，供给冗余度然后下降危险。考虑多用途船装货的多样性，要求压排载操作也要多样，因而环型管路规划是比较合适的。
本船压载水系统选用的是环形管路，即在双层底管弄以及机舱内安置环型压载主管，主管上联接支管到每一压载舱，经过管路中的压载泵以及对应压载舱的遥控阀门吸入和排出压载水。此外，扫舱用的喷射器接入压载管路，兼用压载管路作为扫舱管，完成全船的扫舱操作。
3.3压载管路口径的选取
标准上对压载管的口径没有特殊的要求，规划设计时一般根据经验或者参照规划设计手册中要求的管内流速2m/s-3m/s作为规划设计的根据，再结合预选压载泵的排量，进行预选管子。然后实施管路的阻力核算，得到压载泵的静压头。以此成果验证作业点，若与预选的点偏离较远，则需调整管路口径，然后再次核算管路阻力，如此屡次重复直到核算值与预选值相差不大停止。本船最终的核算成果为压载主管：DN250；压载支管为DN100（6个压载舱同时压排载）。
3.4压载水的控制和管理
依照IMO要求，船只压载水办理要满足D-1要求。因为本船的压载舱有46个，数量许多，而且结构比较规则，选用传统的次序置换法以及溢流法都能到达良好的作用。可是依据船东意愿，本船将在D级冰区航行，要避免压载舱内的水结冰损坏船体结构。考虑到此要素，在压载水交流的方法选取上，溢流法最符合要求，既能完成压载水交流，又能在冰区航行时料理压载舱内水一向处在活动状况不会结冰，此外又为船厂降低了成本，不需要额定考虑防冰冻办法。
3.5压载水处理系统的设计
压载水条约已于2017年9月生效并强制施行，为习惯压载水条约（D-2）的要求，考虑本船装置压载水处理体系。对于压载水处理办法，船东倾向选用过滤TECHCROSS的压载水处理体系，此体系选用电解灭菌。挑选此厂家的另一原因是本船的机舱空间小，而且设备却是许多，有必要挑选装置空间小的一套设备，TECHCROSS的压载水处理体系能够满足此要求。
4船舶管系生产设计
生产设计是基于详细设计原理图，利用软件，建出船舶管系的3D模型。通过在模型中检查管路完整性、碰撞干涉等，在现场施工前，甚至在图纸下发前，完成管路设计检验，减少不必要的设计失误，从而控制生产成本，提高设计效率。目前船舶行业主流的管系3D建模软件有鹰图、AM等。
5船舶管路布局优化措施
（1）结合维修可达性的要求，构建完善的船舶管路布局数学模型，增强一切设备旁维
修管道的设置合理性，确保维修空间的足够性，为各保护点的合理设置供给必要的参阅信息。
（2）构建牢靠的单管路数学模型，对管路的拆卸、管路维修操作的可行性等进行归纳评价，计算出管路与各设备、舱壁等障碍物之间的最短维修间隔，完成船舶管路布局优化的经济性方针，增强一切管路布局的合理性。
（3）构建牢靠的多管路数学模型。根据可修理的船只管路布局优化方针的完成，需要对管路模型以及修理人员活动范围、不同专业东西的活动空间等实施重点的考虑。因此，需要结合计算机系统三维空间模仿剖析软件的效果，完成船只管路多管路数学模型的有效构建。
（4）严格控制实验中呈现跑冒滴漏的现象。①传统实验中，低压管路选用2.3倍压力进行24h实验，高温管路选用1.5倍压力实施24h实验，选用目视巡视法测定管道的漏液状况。此种模式简单呈现实验过程对管路的损坏。改善办法可选用1.2倍压力予以实验，并选用分布式的探头实施实验数据的采集，在对管路损坏最小的状况下实施实验；②适当添加实验的投入，实验中用到的关键设备尽可能选用優质资料，尽量削减因为选材不妥形成实验设施损坏而导致跑冒滴漏现象，并要充分考虑实验时周围所在的环境；③对露天设备管系等需求采纳预控办法，因为这些实验设备所在条件较恶劣，故可以供给油脂维护带等，做好跑冒漏滴的防止作业，降低实验时出现相似现象的可能性；④实验时尽可能运用原厂零件，原厂阀门以及管道不只比替代品更经用，并且也最能真实反映船只作业时的状况，使实验更有意义；⑤实验现场有必要很多装备各种类型的U型卡及密封圈等，风水胶管装置时有必要运用密封圈，在接头进行对接时，要尽量保证接头部位无缺、类型合适、密封圈匹配，重要部位要运用专用密封圈，然后削减漏气漏液等现象的出现；⑥尽量在实验地点装备活口扳手，当呈现接头松动时，要抓紧时间禁锢，坚决禁止运用破损的高压胶管。
结语：
船舶的设计质量和制造质量是造船人的生存之本，应考虑如何优化设计。完善船舶系统功能是所有船舶设计人员必须面临的课题。本文所介绍的船舶管系的设计内容和考虑方法将为类似船舶的设计提供参考。
参考文献：
[1]王运龙，王晨.船舶管路智能布局优化设计[J].上海交通大学学报，2015（03）.
[2]王锋.船舶管路综合布局优化探究[J].中国水运（下半月），2015（05）.
关键词：船舶管系；基本设计；详细设计；优化
1导言
船舶压载水系统、调平控制系统、货舱海水消防系统、货舱舱底水系统对船舶航行安全极为重要，也被称为保船系统，是船舶安全航行的重要保障，其中压载水系统更是为船舶提供生存基础。鉴于压载水系统在船舶航行中的重要性，其在设计时需考虑的因素较多，具有较大难度，下述内容主要围绕该系统展开。
2船舶管系基本设计
船舶管系的根本规划，关系着后续规划流程的展开。因而，需要重视船舶管路布局优化中的管系初步规划设计，增强管路实践应用中整体布局的合理性。船舶管系初步规划主要包含：（1）挑选牢靠的管材。像船舶管系中常用的无缝钢管、不锈钢管以及GRE管等，都要保证资料选取的有用性。此外，管子的大学、壁厚以及运用所能接受的最大压力、与温度等，都要适应其作业环境；（2）各阀件的有用选取。结合管子的大小，挑选正确的阀件类型，保证原料以及压力等无误，以及运用中能够到达船舶稳定作业的实践需求；（3）各附件的有用选取。经过对吸进口、仪表以及滤器等不同附件类型的挑选，将管路有效作业寿命最大化。此外，也要对管路的走向安置实施重点考虑，优化管系的初步规划设计方案。
3船舶管系详细设计
以某大型船舶为例，该船型由于其用途的广泛性，已成为世界上每一支航运队伍必备的船型。
3.1压载设备介绍
该船为多用途船，装货的多样性决议了本船设有较多的压载舱。全船总共设置了46个压载舱，其间船只货舱区域有 44个，此外两个压载舱为艏尖舱以及艉尖舱。压、排载是经过两台容量为500m3/h压载泵来完成，因为排量不大，采用一般的电动离心泵。压载水扫舱是由1台容量为50m3/h的喷射泵来完成的，此喷射泵由机舱内的消防泵驱动。另外，本船压载体系用的是双效果电动液压遥控阀。在发生电力出现问题时，电动液压遥控阀失效坚持，不会主动复位。本船为压载水体系规划了集中控制用的压载控制台，安置在驾驭室内，以此能够长途操作压载泵及阀门，完成压载体系的一切操作。
3.2压载及排载管路设计
压载水体系主流规划设计主要是选用主支管型规划以及环型管路规划设计。主支管型规划的主要缺陷是主管路由两个泵共用，当管子泄漏时，压载水体系无法操作。而环形管路规划的两根主管能够与两台压载泵互用，任何一侧主管泄漏，只影响单侧舱室的压排水操作，另一侧不受影响，供给冗余度然后下降危险。考虑多用途船装货的多样性，要求压排载操作也要多样，因而环型管路规划是比较合适的。
本船压载水系统选用的是环形管路，即在双层底管弄以及机舱内安置环型压载主管，主管上联接支管到每一压载舱，经过管路中的压载泵以及对应压载舱的遥控阀门吸入和排出压载水。此外，扫舱用的喷射器接入压载管路，兼用压载管路作为扫舱管，完成全船的扫舱操作。
3.3压载管路口径的选取
标准上对压载管的口径没有特殊的要求，规划设计时一般根据经验或者参照规划设计手册中要求的管内流速2m/s-3m/s作为规划设计的根据，再结合预选压载泵的排量，进行预选管子。然后实施管路的阻力核算，得到压载泵的静压头。以此成果验证作业点，若与预选的点偏离较远，则需调整管路口径，然后再次核算管路阻力，如此屡次重复直到核算值与预选值相差不大停止。本船最终的核算成果为压载主管：DN250；压载支管为DN100（6个压载舱同时压排载）。
3.4压载水的控制和管理
依照IMO要求，船只压载水办理要满足D-1要求。因为本船的压载舱有46个，数量许多，而且结构比较规则，选用传统的次序置换法以及溢流法都能到达良好的作用。可是依据船东意愿，本船将在D级冰区航行，要避免压载舱内的水结冰损坏船体结构。考虑到此要素，在压载水交流的方法选取上，溢流法最符合要求，既能完成压载水交流，又能在冰区航行时料理压载舱内水一向处在活动状况不会结冰，此外又为船厂降低了成本，不需要额定考虑防冰冻办法。
3.5压载水处理系统的设计
压载水条约已于2017年9月生效并强制施行，为习惯压载水条约（D-2）的要求，考虑本船装置压载水处理体系。对于压载水处理办法，船东倾向选用过滤TECHCROSS的压载水处理体系，此体系选用电解灭菌。挑选此厂家的另一原因是本船的机舱空间小，而且设备却是许多，有必要挑选装置空间小的一套设备，TECHCROSS的压载水处理体系能够满足此要求。
4船舶管系生产设计
生产设计是基于详细设计原理图，利用软件，建出船舶管系的3D模型。通过在模型中检查管路完整性、碰撞干涉等，在现场施工前，甚至在图纸下发前，完成管路设计检验，减少不必要的设计失误，从而控制生产成本，提高设计效率。目前船舶行业主流的管系3D建模软件有鹰图、AM等。
5船舶管路布局优化措施
（1）结合维修可达性的要求，构建完善的船舶管路布局数学模型，增强一切设备旁维
修管道的设置合理性，确保维修空间的足够性，为各保护点的合理设置供给必要的参阅信息。
（2）构建牢靠的单管路数学模型，对管路的拆卸、管路维修操作的可行性等进行归纳评价，计算出管路与各设备、舱壁等障碍物之间的最短维修间隔，完成船舶管路布局优化的经济性方针，增强一切管路布局的合理性。
（3）构建牢靠的多管路数学模型。根据可修理的船只管路布局优化方针的完成，需要对管路模型以及修理人员活动范围、不同专业东西的活动空间等实施重点的考虑。因此，需要结合计算机系统三维空间模仿剖析软件的效果，完成船只管路多管路数学模型的有效构建。
（4）严格控制实验中呈现跑冒滴漏的现象。①传统实验中，低压管路选用2.3倍压力进行24h实验，高温管路选用1.5倍压力实施24h实验，选用目视巡视法测定管道的漏液状况。此种模式简单呈现实验过程对管路的损坏。改善办法可选用1.2倍压力予以实验，并选用分布式的探头实施实验数据的采集，在对管路损坏最小的状况下实施实验；②适当添加实验的投入，实验中用到的关键设备尽可能选用優质资料，尽量削减因为选材不妥形成实验设施损坏而导致跑冒滴漏现象，并要充分考虑实验时周围所在的环境；③对露天设备管系等需求采纳预控办法，因为这些实验设备所在条件较恶劣，故可以供给油脂维护带等，做好跑冒漏滴的防止作业，降低实验时出现相似现象的可能性；④实验时尽可能运用原厂零件，原厂阀门以及管道不只比替代品更经用，并且也最能真实反映船只作业时的状况，使实验更有意义；⑤实验现场有必要很多装备各种类型的U型卡及密封圈等，风水胶管装置时有必要运用密封圈，在接头进行对接时，要尽量保证接头部位无缺、类型合适、密封圈匹配，重要部位要运用专用密封圈，然后削减漏气漏液等现象的出现；⑥尽量在实验地点装备活口扳手，当呈现接头松动时，要抓紧时间禁锢，坚决禁止运用破损的高压胶管。
结语：
船舶的设计质量和制造质量是造船人的生存之本，应考虑如何优化设计。完善船舶系统功能是所有船舶设计人员必须面临的课题。本文所介绍的船舶管系的设计内容和考虑方法将为类似船舶的设计提供参考。
参考文献：
[1]王运龙，王晨.船舶管路智能布局优化设计[J].上海交通大学学报，2015（03）.
[2]王锋.船舶管路综合布局优化探究[J].中国水运（下半月），2015（05）.