船舶管路布局设计优化

范文

武汉船舶设计研究院有限公司  湖北武汉  430000 

摘要：舰船中包含了大量的管线及电气系统，在管线的布置设计中，需要考虑到后续的检修难度、日常运行的稳定性等多个方面的工作要求，从而对具体的设计结果进行优化。为提高管道布置的合理性，对管道布置的关键问题进行了分析，并给出了管道布置的优化方法。

关键词：船舶管路；布局设计；优化

引言

管路布局是船舶设计中的一个关键环节，如果管路布局不够科学，不仅会导致空间资源的消耗，还会导致维修费用的上升。在综合考虑常规船舶设计的情况下，采用最优的设计和特定的模拟验证具有很大的实用价值。按照功能管路被划分成保证航行安全的船舶管路和保证主机运行的动力管路，各种流体按照需要的方式进行输送，保证船舶的正常运行。

1.船舶管路布局优化的意义

1.1提高船舶安全性

船舶管路系统负责输送燃料、水、空气等关键介质，对于船舶的正常运行至关重要。合理的管路布局有助于减少管路系统中的潜在安全隐患，例如泄漏、堵塞等。优化后的布局可以降低因管路故障引发的事故风险，提高船舶在极端环境下的安全性能，确保船舶及船员的安全。此外，优化布局可以避免管道因过长、曲折而产生的磨损和应力集中，从而减少管道破裂的可能性。通过管路布局优化，可以实现船舶系统的安全运行，为船舶及其船员提供良好的工作和生活环境。

1.2提升船舶经济性

优化船舶管路布局可以有效降低系统的能耗和材料成本。通过对管线进行合理布置和减少不必要的弯头、接头等，可降低管路系统的阻力，提高传输效率，进而降低能源消耗。同时，合理的管路布局能够减少管线材料的使用量，缩短施工周期，降低船舶的建造成本。在船舶运营过程中，优化后的管路布局可以降低维修成本和维护难度，从而降低船舶的运营费用。综合考虑建造和运营阶段的成本，船舶管路布局优化对于提升船舶的整体经济性具有显著意义。

1.3增强船舶可靠性与易维护性

船舶管路布局优化有助于提高船舶的可靠性与易维护性。合理的管路布局可以避免管道之间的过度干扰，减少因振动、热胀冷缩等原因导致的管道破损，从而提高船舶管路系统的可靠性。此外，优化后的管路布局可以使维修和检查工作更加方便，减少维修时间和人力成本。在船舶运行过程中，易于维护的管路系统可以降低船舶在运行过程中的故障率，保证船舶的长期稳定运行。

2.船舶管路布局的准备

2.1船舶建造相关图纸的准备

熟悉图纸是船舶管路设计的主要工作，因为在船舶管路设计过程中必须按照图纸的指导来推进工作，所以对图纸的准备和熟悉能够让接下来的工作开展效率更高。在船舶管路布局的众多图纸中，船体结构图、主干电缆走向图、管路综合设计图都非常重要。在进行准备的时候，要把这些图纸进行深入研究并据此制定出科学的设计方案。

2.2船舶管路施工规范的熟悉

在船舶管路布局工作开展过程中，需要相关的施工规范来进行指导。设计人员要对这些规范加以熟悉并在施工过程中加以实施，才能让船舶管路布局工作的开展符合行业规范。所以在施工之前，船舶管路布局规范人员要对这些行业规范进行学习和研读，对于关键环节的施工细则要进行多次阅读，使其在具体施工中真正发挥作用。

3.船舶管路布局设计优化的实现途径

3.1优化方法的选取

迷宫法将整体设计布局中的重要部分划分为一个个小方格，称其为敏感单元格，之后应用相关框架包围单元格的技术对管路布局进行良好的表达。通过迷宫法这一设计方法，使得设计者对于船舶整体环境有一个极为清晰的了解，从而能够合理设计方案，有效确保工程质量。逃逸法主要用于对迷宫法中的缺陷进行弥补，从而使得船舶管路布局更加合理。所谓逃逸法即在起点位置上设置两条逃逸线，结合事先预定的规则，设置若干逃逸点，并将其设为新的起点位置，继续设置逃逸险，如此往复进行，直到目标点出现。使用这一方法进行船舶管路布局优化时，能够针对船舶整体构造进行优化，从而有效增强了对船舶管路布局平衡性的考虑，确保了船舶管路布局的有效性。

随着计算机网络的出现，网络优化算法开始被广泛应用于船舶管路优化布局中。通过网络优化，使得船舶优化设计所需时间大大减少，有效提高了船舶管路布局的优化效率。由于网络运算相比于人工运算更加准确，这就大大减少了由于运算错误导致设计方案出现误差的情况。但是由于网络运算对于船舶实际情况考虑不到位，这就导致部分运算结果不能很好地使用于实际施工中，这就需要设计师及时进行调节改进，从而确保工程能够顺利进行。

3.2优化跟踪措施

模拟分析过程，主要是采用有限元分析软件，才可以科学研究当前已经经过优化后的管路系统是否可以处于正常稳定运行状态，从而在船舶的设计中，也会通过三维建模，获得各个区域内的所有管路系统搭配方法以及船舶的本身参数。现代船舶工业中，为了降低维修难度，通常会在管线系统内配置专用的检测舱室，因此在具体的布置优化中，模拟系统也要体现出这类信息，之后研究人员是否可以在对应的空间内处于安全、高效的工作状态，以排除管路系统的故障，如果发现可以达成目的，那么就可以认为当前取得的工作效果良好。

4.管路设计优化的发展趋势

在计算机技术飞速发展的今天，船舶产品和设计体系正在朝着智能化方向的发展。过去的船舶管路功能优化配置仍要遵循技术革新，而管路布局的最佳化还需要从满足生产线需求、机器加工能力等因素来考虑。应用计算机辅助设计软件进行管路布局3D建模，这是当前各大造船企业均在采用的一种基本方式，而有不少企业在此基础上还引入和应用模拟管路的应力计算软件进行辅助优化设计。用科学的方法取代了以往的经验方法和原始的设计方法，可以极大地改善工程的效率，减少设计和建造返工的费用。

由于新型材料技术的不断发展，非焊接钢管凭借其成本低、重量轻、施工容易、维护方便等特点，逐渐得到了造船企业和船东的认可，现已广泛应用于不同类型的船舶，其应用领域也呈现出显著的增长态势。现有常规管路的设计规范也将逐步完善，以适应新材料管路的要求。

从发展的角度来看，管路布局的最佳设计要采取发展的眼光，从技术规范的认定，到管路材质、涂装方式，到管路分段、结构分段、对管路强度的影响，都要考虑对管路的优化布置，如果能够在图纸中进行改进，那么这些问题的解决，将会极大地促进管路的优化。

5.结束语

总而言之，通过对船舶管路优化布局进行认真分析，发现此项工作在船舶设计当中，是非常关键、重要的部分，在保证船舶有序、正常运行等方面起到关键作用，所以工作人员在日常工作当中，需对传统特点的船舶布局方式进行优化与更新，并且通过不断钻研与分析，设计出更具新型特点的布局优化方法，真正认识到船舶管路智能布局优化设计重要性和意义，在日后工作当中，通过不断研究，完善船舶管路性能与功能，帮助其最终真正实现持续优化。

参考文献

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