船舶外舾裝三維建模及應(yīng)用

何玉萍

摘要：一直以來，船舶舾裝設(shè)計在造船工業(yè)中都沒有得到充分的重視，如今人們越來越追求舒適的生活條件，對自己周圍的環(huán)境要求也越來越高，并且為不斷提高船舶建設(shè)生產(chǎn)質(zhì)量與效率，因此舾裝設(shè)計在船舶建造的工程中越來越重要，不僅要求外形美觀，體驗舒適，對于舾裝件制造的精密度要求也越來越嚴格。

關(guān)鍵詞：船舶;外舾裝;三維建模;應(yīng)用

前言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，船舶建造生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量的要求也在不斷地提升中。因此做好船舶建設(shè)生產(chǎn)研究，提高船舶建設(shè)生產(chǎn)質(zhì)量與效率也就成為了船舶技術(shù)研究的重要組成部分。其中作為船舶生產(chǎn)的重要組成部分，舾裝件管理模式的應(yīng)用就成為了提高船舶建造質(zhì)量的重要保障。

1船舶舾裝件基本概念研究

在船舶建造過程中，舾裝件主要指除船體結(jié)構(gòu)部件、動力部件外的相關(guān)設(shè)備與套件。在造船生產(chǎn)中，船舶舾裝件的特點為：一是種類較多，構(gòu)成復(fù)雜;二是部件生產(chǎn)與安裝標準化規(guī)范低;三是船舶建造流程中的工序復(fù)雜雜亂;四是融入到船舶建造各個環(huán)節(jié)，對造船質(zhì)量有著不可忽視的影響。五是部件整體體積較大且以金屬材質(zhì)為主，重量較大。

2船舶舾裝設(shè)計作業(yè)的簡介以及舾裝作業(yè)的施工特點

舾裝在船舶建造的工程中主要是指在各個不同的施工階段的安裝工程，由于舾裝作業(yè)包括了船舶制造作業(yè)的很多方面，這些方面不是僅僅屬于一個工種，不同的工種之間相互聯(lián)系，需要協(xié)調(diào)才能更好的完成工作，這也就為整個舾裝作業(yè)施工增加了很大的難度，在整個施工過程中稍微有一些不謹慎，就很容易發(fā)生各種各樣不可預(yù)料的安全事故，具有很大的危險性。各種型號的船舶型號不同，雖然有大有小，但也不可避免的存在很多要在密閉狹小的空間進行相應(yīng)施工的現(xiàn)象，在這些空間狹小的地方進行施工會產(chǎn)生很多的不便，再加上通風(fēng)條件較差，會導(dǎo)致空間里易燃易爆的氣體或物質(zhì)濃度過高，極易造成爆炸事故。在舾裝作業(yè)的施工中經(jīng)常要用到火種，在同一艘船舶上施工往往要在很多地方用到火，這也為舾裝作業(yè)的施工增加了很大的難度。鑒于舾裝作業(yè)在施工的過程中存在如此多的安全問題，因此在進行船舶的舾裝設(shè)計的過程中要將這些因素都考慮進去，進行更加精密安全的設(shè)計。

3船舶外舾裝三維建模及應(yīng)用——以艙室絕緣為例

AVEVA Marine 軟件（簡稱AM）是將Tribon M3軟件和PDMS 軟件融合為一個海事工業(yè)軟件。AM 充分吸收了兩款軟件的優(yōu)點，軟件發(fā)布近10 年都在不斷地融合和更新。AM 具有解決復(fù)雜工程設(shè)計和管理的能力，可提高工程項目設(shè)計效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量、增強數(shù)據(jù)安全性、改進項目業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)的效率等特征。為了滿足客戶化需求，AM 提供了強大的二次開發(fā)功能，用戶可以根據(jù)實際情況選擇適合自己的開發(fā)語言。

3.1艙室絕緣

為了保障船上人員的生命和財產(chǎn)安全，SOLAS 公約已經(jīng)明確了各個防火等級的要求，艙室絕緣可以有效地阻止、控制火災(zāi)和火勢的蔓延，還可以起到隔音、隔振、防結(jié)露和保溫的作用。用于艙室的絕緣材料主要有巖棉和陶瓷棉，在隔熱、隔音區(qū)域選擇巖棉，在A-60 等級處選用陶瓷棉。艙室鋼圍壁上的絕緣和水平方向的甲板敷料將艙室單獨分隔出來，火災(zāi)發(fā)生時在一定時間內(nèi)可以有效防止火勢的蔓延。三維設(shè)計可以讓設(shè)計更直觀，方便不同專業(yè)之間協(xié)同工作。因為居住區(qū)艙室都有防火要求，都需要敷設(shè)絕緣，以往的設(shè)計由于工作量大，很少進行絕緣的三維建模，導(dǎo)致管路布置、設(shè)備安放和電纜拉放等工作沒有考慮絕緣占據(jù)的位置，現(xiàn)場安裝時發(fā)生閥門無法打開或者設(shè)備無法安裝等問題，從而引起了一系列的修改。如果在前期建模時將絕緣建模，一些干涉問題在建模階段提前發(fā)現(xiàn)，就會避免上述問題的發(fā)生，減少不必要的損失。所以在三維建模階段建立絕緣模型不僅能夠提高生產(chǎn)的準確性，也可以提高材料預(yù)估的準確性。

3.2絕緣建立

艙室的絕緣模型主要包括平面絕緣、曲面絕緣和型材上的絕緣。以往的絕緣建模是通過PANEL 建立的，在整個鋼圍壁上建立一整塊絕緣，沒有按照實際工程尺寸進行建模，因此無法統(tǒng)計材料用量。型材的絕緣需要先知道型材的尺寸，然后通過參數(shù)化建立型材的絕緣，由于一個板架上有許多型材，因此建模工作量大。絕緣自動建模是為了能夠快速建立模型，平面上的絕緣只要按照給定的尺寸就可以實現(xiàn)。型材的尺寸可以通過數(shù)據(jù)抽取得到，通過抽取到的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)型材的自動建模。自動建模的思路是通過順時針選取船體平面的四個點，由這四個點形成一個平面，將這四個點與平面法線方向形成BOX。然后在BOX 內(nèi)搜索型材，對于搜索到的型材通過Data Extraction 接口抽取型材尺寸，判斷面板朝向，最終建立平面和型材的絕緣。在搜索型材時，會搜索到所有與BOX 有交集的型材，只有型材的起點和終點都在BOX 內(nèi)的才是目標對象，需對這些型材進行絕緣布置。對于型材而言，有POSS 和POSE 兩個屬性可以提取型材的開始點和結(jié)束點，但在實際工程中這兩個屬性為空，無法得到開始點和終點，因此采取模型抽取的方法得到型材的開始點和結(jié)束點。AM 船體模型數(shù)據(jù)的抽取依然延續(xù)了Tribon 的模式，只有部分屬性數(shù)據(jù)與PDMS 一致，因此還是通過船體數(shù)據(jù)抽取的方法Data Extraction 來抽取型材的位置。Data Extraction 按照給定的語法規(guī)則來抽取數(shù)據(jù)，所要抽取的數(shù)據(jù)由模型對象類型、模型名字和模型屬性組合而成，用分隔符“.”確定層級關(guān)系。型材的位置坐標用以下語法抽取數(shù)據(jù)：HULL.PANEL（s）.STIFFENER（i）.END（i）.POI ， 其中PANEL 是型材所在板架名，STIFFENER 是型材的序號，END 是型材的兩個端點。通過數(shù)據(jù)抽取的方法得到的是型材二維平面坐標，需要轉(zhuǎn)換成三維坐標后才能使用。在AM 中每個部件都有CSGBOX 的屬性，通過DbElement 的GetDoubleArray 方法得到CSGBOX的屬性值，該方法得到一個長度為6 的數(shù)組，前三位和后三位分別是BOX 的對角點坐標，再將對角點坐標與之前抽取的二維坐標進行判斷可以計算出型材的三維坐標和型材面板的朝向，然后進行型材絕緣的創(chuàng)建，用PML 語言編寫，程序中定義了每塊平面絕緣和型材絕緣的尺寸，設(shè)計人員可以根據(jù)實際情況進行修改。型材絕緣有兩種形式，一種是n 字形，另一種是幾字形，根據(jù)需求選擇型材的絕緣形式。點擊選擇平面點圖標可以與三維模型交互，平面點選擇完成后點擊OK 按鈕就會按照指定的區(qū)域建立平面絕緣和型材絕緣。根據(jù)絕緣數(shù)量的統(tǒng)計向絕緣廠家進行訂貨，統(tǒng)計的準確性直接影響了整個船舶的造價。以往在CAD 上進行統(tǒng)計的方法不夠直觀，預(yù)估量不夠準確，往往需要給出30%的余量，這就造成了不必要的損失。通過三維建模后的絕緣模型能給出較為準確的數(shù)量，通過程序直接將絕緣安裝分類進行統(tǒng)計，包括數(shù)量和面積。

結(jié)束語

綜上所述，AM 為客戶化開發(fā)提供了豐富的接口，使得用戶能夠根據(jù)自身需求開發(fā)所需功能。艙室絕緣布置的開發(fā)能夠幫助設(shè)計人員快速準確地建立絕緣模型，并為絕緣訂貨提供依據(jù)。目前的開發(fā)還有缺陷，沒有考慮門窗開孔位置絕緣的處理，后續(xù)會進一步完善使絕緣布置更加準確。

參考文獻：

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