船舶外舾装三维建模及应用

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　　摘要：一直以来，船舶舾装设计在造船工业中都没有得到充分的重视，如今人们越来越追求舒适的生活条件，对自己周围的环境要求也越来越高，并且为不断提高船舶建设生产质量与效率，因此舾装设计在船舶建造的工程中越来越重要，不仅要求外形美观，体验舒适，对于舾装件制造的精密度要求也越来越严格。
　　关键词：船舶;外舾装;三维建模;应用
　　前言
　　随着我国经济的高速发展，船舶建造生产数量与质量的要求也在不断地提升中。因此做好船舶建设生产研究，提高船舶建设生产质量与效率也就成为了船舶技术研究的重要组成部分。其中作为船舶生产的重要组成部分，舾装件管理模式的应用就成为了提高船舶建造质量的重要保障。
　　1船舶舾装件基本概念研究
　　在船舶建造过程中，舾装件主要指除船体结构部件、动力部件外的相关设备与套件。在造船生产中，船舶舾装件的特点为：一是种类较多，构成复杂;二是部件生产与安装标准化规范低;三是船舶建造流程中的工序复杂杂乱;四是融入到船舶建造各个环节，对造船质量有着不可忽视的影响。五是部件整体体积较大且以金属材质为主，重量较大。
　　2船舶舾装设计作业的简介以及舾装作业的施工特点
　　舾装在船舶建造的工程中主要是指在各个不同的施工阶段的安装工程，由于舾装作业包括了船舶制造作业的很多方面，这些方面不是仅仅属于一个工种，不同的工种之间相互联系，需要协调才能更好的完成工作，这也就为整个舾装作业施工增加了很大的难度，在整个施工过程中稍微有一些不谨慎，就很容易发生各种各样不可预料的安全事故，具有很大的危险性。各种型号的船舶型号不同，虽然有大有小，但也不可避免的存在很多要在密闭狭小的空间进行相应施工的现象，在这些空间狭小的地方进行施工会产生很多的不便，再加上通风条件较差，会导致空间里易燃易爆的气体或物质浓度过高，极易造成爆炸事故。在舾装作业的施工中经常要用到火种，在同一艘船舶上施工往往要在很多地方用到火，这也为舾装作业的施工增加了很大的难度。鉴于舾装作业在施工的过程中存在如此多的安全问题，因此在进行船舶的舾装设计的过程中要将这些因素都考虑进去，进行更加精密安全的设计。
　　3船舶外舾装三维建模及应用——以舱室绝缘为例
　　AVEVA Marine 软件（简称AM）是将Tribon M3软件和PDMS 软件融合为一个海事工业软件。AM 充分吸收了两款软件的优点，软件发布近10 年都在不断地融合和更新。AM 具有解决复杂工程设计和管理的能力，可提高工程项目设计效率和数据质量、增强数据安全性、改进项目业务协调的效率等特征。为了满足客户化需求，AM 提供了强大的二次开发功能，用户可以根据实际情况选择适合自己的开发语言。
　　3.1舱室绝缘
　　为了保障船上人员的生命和财产安全，SOLAS 公约已经明确了各个防火等级的要求，舱室绝缘可以有效地阻止、控制火灾和火势的蔓延，还可以起到隔音、隔振、防结露和保温的作用。用于舱室的绝缘材料主要有岩棉和陶瓷棉，在隔热、隔音区域选择岩棉，在A-60 等级处选用陶瓷棉。舱室钢围壁上的绝缘和水平方向的甲板敷料将舱室单独分隔出来，火灾发生时在一定时间内可以有效防止火势的蔓延。三维设计可以让设计更直观，方便不同专业之间协同工作。因为居住区舱室都有防火要求，都需要敷设绝缘，以往的设计由于工作量大，很少进行绝缘的三维建模，导致管路布置、设备安放和电缆拉放等工作没有考虑绝缘占据的位置，现场安装时发生阀门无法打开或者设备无法安装等问题，从而引起了一系列的修改。如果在前期建模时将绝缘建模，一些干涉问题在建模阶段提前发现，就会避免上述问题的发生，减少不必要的损失。所以在三维建模阶段建立绝缘模型不仅能够提高生产的准确性，也可以提高材料预估的准确性。
　　3.2绝缘建立
　　舱室的绝缘模型主要包括平面绝缘、曲面绝缘和型材上的绝缘。以往的绝缘建模是通过PANEL 建立的，在整个钢围壁上建立一整块绝缘，没有按照实际工程尺寸进行建模，因此无法统计材料用量。型材的绝缘需要先知道型材的尺寸，然后通过参数化建立型材的绝缘，由于一个板架上有许多型材，因此建模工作量大。绝缘自动建模是为了能够快速建立模型，平面上的绝缘只要按照给定的尺寸就可以实现。型材的尺寸可以通过数据抽取得到，通过抽取到的数据可以实现型材的自动建模。自动建模的思路是通过顺时针选取船体平面的四个点，由这四个点形成一个平面，将这四个点与平面法线方向形成BOX。然后在BOX 内搜索型材，对于搜索到的型材通过Data Extraction 接口抽取型材尺寸，判断面板朝向，最终建立平面和型材的绝缘。在搜索型材时，会搜索到所有与BOX 有交集的型材，只有型材的起点和终点都在BOX 内的才是目标对象，需对这些型材进行绝缘布置。对于型材而言，有POSS 和POSE 两个属性可以提取型材的开始点和结束点，但在实际工程中这两个属性为空，无法得到开始点和终点，因此采取模型抽取的方法得到型材的开始点和结束点。AM 船体模型数据的抽取依然延續了Tribon 的模式，只有部分属性数据与PDMS 一致，因此还是通过船体数据抽取的方法Data Extraction 来抽取型材的位置。Data Extraction 按照给定的语法规则来抽取数据，所要抽取的数据由模型对象类型、模型名字和模型属性组合而成，用分隔符“.”确定层级关系。型材的位置坐标用以下语法抽取数据：HULL.PANEL（s）.STIFFENER（i）.END（i）.POI ， 其中PANEL 是型材所在板架名，STIFFENER 是型材的序号，END 是型材的两个端点。通过数据抽取的方法得到的是型材二维平面坐标，需要转换成三维坐标后才能使用。在AM 中每个部件都有CSGBOX 的属性，通过DbElement 的GetDoubleArray 方法得到CSGBOX的属性值，该方法得到一个长度为6 的数组，前三位和后三位分别是BOX 的对角点坐标，再将对角点坐标与之前抽取的二维坐标进行判断可以计算出型材的三维坐标和型材面板的朝向，然后进行型材绝缘的创建，用PML 语言编写，程序中定义了每块平面绝缘和型材绝缘的尺寸，设计人员可以根据实际情况进行修改。型材绝缘有两种形式，一种是n 字形，另一种是几字形，根据需求选择型材的绝缘形式。点击选择平面点图标可以与三维模型交互，平面点选择完成后点击OK 按钮就会按照指定的区域建立平面绝缘和型材绝缘。根据绝缘数量的统计向绝缘厂家进行订货，统计的准确性直接影响了整个船舶的造价。以往在CAD 上进行统计的方法不够直观，预估量不够准确，往往需要给出30%的余量，这就造成了不必要的损失。通过三维建模后的绝缘模型能给出较为准确的数量，通过程序直接将绝缘安装分类进行统计，包括数量和面积。
　　结束语
　　综上所述，AM 为客户化开发提供了丰富的接口，使得用户能够根据自身需求开发所需功能。舱室绝缘布置的开发能够帮助设计人员快速准确地建立绝缘模型，并为绝缘订货提供依据。目前的开发还有缺陷，没有考虑门窗开孔位置绝缘的处理，后续会进一步完善使绝缘布置更加准确。
　　参考文献：
　　[1]马红燕，张光明.浅谈舾装件集配中心管理[J].江苏船舶，2014（01）.
　　[2]刘颖妍.产品导向型的船厂物资管理[J].物流科技，2016（08）
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