肖红林 谢最伟

摘 要：管系的抗冲击性能是舰艇生命力、战斗力不可或缺的组成要素。本文总结了目前舰船在设计、建造过程中管路系统在抗冲击方面的现状，并提供了相关建议。

关键词：舰船；管系；冲击

中图分类号：U664.8 文献标识码：A

Abstract： Ability of anti-shock of the pipeline system is the fundamental factor of navy ships combat capability and survivability. This paper summarizes the status of anti-shock-designing and building of the pipeline system in the navy ship， and gives some suggestions to improve the ability of anti-shock of the pipeline system.

Key words： navy ship； pipeline system； shock

1 引言

舰船是担负国家特殊使命的一类船舶，要求能够经受起战场严酷环境的考验，如水下接触或非接触爆炸冲击、自身武器发射所带来的反座力冲击等。我国军标基于设备对舰船航行安全和连续作战能力的重要性，将设备抗冲击等级分为A级、B级、C级。诸如主机、齿轮箱、轴系、通信、导航、火控、电子对抗等设备是对舰艇安全和战斗力起决定性作用的重要设备，军标都将其列为A类抗冲击设备[1]。在工程实际中，A类抗冲击设备从论证、方案、工程设计、制造到总装，每个环节都力求抗冲击能力能达到实战要求。显然，这些重要设备、系统要发挥其战斗效能，离不开保障系统的支持，如果动力设备无油水供给保障、武备系统无冷却通风保障，则系统将很快陷于瘫痪状态，且系统的某个部分因受冲击而损坏，若无冗余设计则不太可能自动恢复，也很难人为迅速排除故障，有可能导致延误战机，甚至影响整个战局，因此这类保障系统对舰艇安全和战斗力也起着不可忽视的作用。

2 A类抗冲击管路及附件

军标规定，所有包含A类抗冲击系统或子系统的物件均应定为A类抗冲击物件，如果辅助系统对A类抗冲击系统或子系统为必不可少的重要保障，则此类辅助系统也定位为A类抗冲击系统[2]。根据这一原则，大多数A类抗冲击设备的支持保障系统都应列为A类抗冲击系统，主要包括泵、风机及相应的管路和附件。

应满足A级抗冲击能力要求的管路及附件有：

燃油或滑油加热蒸汽管系、舰船消防系统、主动力淡水冷却系统、舱底水系统、压载水系统、疏水系统、燃油注人管与转运管系、喷气燃料注人与转运系统、压缩空气系统、气幕降噪系统、液压系统、补给和接收系统、日用燃油系统、滑油系统、汽轮机蒸汽系统、主锅炉凝水和给水系统、主锅炉鼓风系统、主机空气起动系统、主机进排气系统、重要机械处所通风系统、穿水密舱壁的风管及风阀；重要舱室的通风系统；需在三防状态下关闭的通风系统及其部件[2]，如集体防护区滤毒通风装置前后的风管及附件等。

由此可以看出，舰船内遍布了大量需满足A类抗冲击要求的管路，不同舰型会有不同的A类抗冲击管路，相同舰型也会有不尽相同的A类抗冲击管路分布。但无论什么舰型，机舱区A类抗冲击要求的管路的分布是最密集的。

3 存在问题及建议

虽然标准规范中明确了这类保障系统的抗冲击要求，但在工程实际中，抗冲击要求往往只关注了泵、风机等单体设备，对整个支持保障系统的抗冲击能力，在设计和建造过程中都容易被忽略，有待改进或加强。

以上海电器科学研究所为例，该所拥有一台满足美国MIL.S.901C标准的2.7 t的中型冲击机和一台轻型冲击机，承担了我海军许多上舰设备（主要是电子设备）的冲击测试和考核工作。但据统计，在近几年的冲击试验中，没有一项与管路系统有关[3]。由此可见在提高这类管系和附件的抗冲击性能上，从舰船的设计到建造，存在以下四个方面的不足：

（1）根据GJB4000-2000的要求，列为A级或B级的设备、系统，应按GJB150.18的相关规定进行抗冲击考核鉴定或冲击动力学分析计算，以确保设备、系统满足相应的抗冲击要求。由于舰船管路繁多，其布置、走向随意性相对较大，即使是同型号舰船，不同船厂建造的舰船的管路布置也不尽相同。鉴于管系分散、走向各异的特点，其抗冲击能力不能像某些机电设备那样进行抗冲击考核鉴定，而应该是在完成管路三维放样、明确了系统的边界条件后，采用冲击动力学分析计算或选用典型的局部管路做冲击试验考核，以此来验证管系的抗冲击能力。冲击动力学分析计算是管系吊架的选型、选材及安装工艺的基础，但目前这部分工作做得还很不充分。

（2）吊架的选择普遍要求按船舶行业标准的CB/T210《风管吊架》或CB/T3780《管子吊架》配置。这两份标准规范是民用船舶管路吊架结构形式，而民用船舶与军用舰船所面临的环境大不相同，两者的应急处置能力也相距甚远，民用船舶奉行的是经济适用的原则，因此选用的吊架结构形式及材料均未考虑抗冲击要求，吊架材料均为普通碳素结构钢Q235-A，其材质较脆，在冲击环境下对材料的缺口比较敏感，交货时只考核抗拉强度、屈服点、延伸率，必要时附加冷弯试验的要求，而对舰艇很重要的抗冲击性能则不作考核[4]。该材料的优点是价格较便宜，焊接工艺性较好，很适合应用于民船，因为民船对强度要求不高，也不用考虑抗冲击要求，但对于作战舰艇则值得商榷。

（3）管系的联接形式缺乏抗冲击考量，在总体设计时一般只明确管径、材质及壁厚，对连接方式基本不作要求。船厂在做生产设计时，一般都是根据介质性质、工作压力及安装的工艺性来确定接头形式。不同的联接形式，抗冲击的能力是有明显差别的，如螺纹接头，具有连接方便、节省安装空间的优点，但缺点是抗冲击能力不足，对交变的轴向负荷也比较敏感，容易导致螺牙磨损而无法咬合，因此在A类抗冲击管路系统中，应尽量避免使用，但现实情况却不尽其然。类似情况还有风管中常采用“插柳”形式连接，这种连接形式强度低，在A类抗冲击管路系统中应绝对禁止使用。

（4）管系在确定了吊架、管径、材料后，吊架的安装布置形式就对管系的抗冲击性能起决定性作用。但总体设计时对吊架的安装形式、间隔一般都不作明确要求，多数船厂的生产设计（三维放样）深度不够，在管路放样时不考虑吊架的安装布置，出图时仅要求参照船舶行业标准CB/Z345《船舶管系布置和安装工艺要求》进行安装。将此标准应用于军用舰船，缺陷显而易见，它与CB/T210《风管吊架》及CB/T3780《管子吊架》一样，是不考虑抗冲击要求的。船厂编制的管路安装工艺，关注较多的是系统的清洁防护、防腐及附件的操纵性、可维性等问题，几乎不涉及抗冲击要求。因为图纸、工艺均无抗冲击工艺要求，导致吊架的安装布置随意性大，往往出现以下不合理的布置问题：

①吊架间距长短不一，经常出现大间距吊架布置；

②出现较长的悬臂式吊架；

③吊架远离质量集中点（如大的阀件、流量计）；

④吊架远离强度薄弱点（如接头）。

长间距布置吊架及长悬臂式吊架对于大通径管路的抗冲击性能的危害特大，因为通径大，吊架负载大，长间距布置吊架加重了吊架的受力；悬臂梁结构恶化了构件的应力分布，且悬臂梁越长，力矩越大，负载亦大，故当大通径管路不可避免地需要使用长悬臂式吊架时，应尽量采用三角架支撑；系统存在质量集中点时，在质量集中点附近应适当加强，这点对于小通径管路特别重要，因为通径小，本身的支撑作用有限，在受冲击时集中质量点的连接部位会成为一个薄弱环节，管路自身容易受到损伤，也容易碰撞相邻的设备或构件，威胁其他设备安全，因此特别需要对吊架予以加强；吊架应靠近管路强度的薄弱点，如管路接头、管路分支部位等。总之，应避免大间距吊架及长悬臂式吊架，吊架应靠近质量集中点及强度薄弱点布置，这是管路抗冲击设计、安装的重要原则。

四个方面的不足，究其原因是因为抗冲击理论专业性很强，未接受专业培训的人员很难正确把握其要求，而目前在参与设计、建造、检验等重要环节的人员当中具有相应专业背景的不多，加上相应标准规范或技术文件比较欠缺，一般只要求静态牢靠、航行时无异常振动即可。因此，应尽早开发专业高效的管路系统动态特性分析专用软件，这是对舰艇管路系统冲击进行模拟计算的最有效也易推广的方法，以弥补设计、建造人员在抗冲击理论上的不足。同时，也应加快国内相应技术标准的建立，加强设计、建造、验收方面人员的培训工作，这是提高舰船管路抗冲击能力的一项基础性工作。

4 结论

综上所述，管系的抗冲击性能是舰艇生命力、战斗力不可或缺的组成要素，但在舰船设计、建造过程中，提高管路的抗冲击能力受到诸多环节的制约，要提高舰艇管路的抗冲击能力，首先应加强对管路抗冲击能力重要性的认识，系统的抗冲击能力，是由相应的设备及其支持保障系统共同决定的，只有全面考虑才能让系统的抗冲击能力不留短板；其次，应加强基础研究，强化管路的抗冲击动力学分析计算，为管路的抗冲击设计、建造提供基础支撑，开发推广专用计算软件，从系统的角度出发，优化管材、吊架的选型，规范安装、布置及连接要求；第三，应强化军用舰船抗冲击标准体系的建设，从宏观角度规范抗冲击设计、建造工作，区别对待民用商船与军用舰船的抗冲击要求。要做到以上几点，应加大投入，从各方面保证资源需求，只有这样才可能切实落实抗冲击建造要求，提高舰艇的生命力和战斗力。

参考文献

[1] GJB4000-2000 舰船通用规范[S].

[2] GJB1060[1].1-1991舰船环境条件要求_机械环境.

[3] 上海电器科学研究所.2005年至2010年舰船设备中型冲击机冲击试验

统计资料.

[4] 工程材料实用手册[M].