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基于CATIA V6的船舶管路三维设计研究

2017/7/27    来源:互联网    作者:卢永进  宋一淇  林锐  陈捷捷      
关键字:CATIAV6  管路设计  三维设计  出图  定制开发  
为有效推进CATIA V6软件的船舶工程化应用,通过基础资源库配置、管路设计、二维出图和应用开发4个方面进行管路三维设计研究。从工程技术表人手,系统介绍了CATIA V6面向二维驱动三维管路设计的资源配置和建库策略。结合船舶研制背景,详细分析了CATIA V6管路设计流程,并总结出工程设计应用经验。同时,为弥补通用软件在工程设计中的不足,开展了面向二维出图和快速建库的定制开发,且在工程实践中具有较好的操作性和稳定性。

    0 引 言

    在船舶设计领域,三维设计技术正在不断推广应用。由于船舶管路系统的复杂性,且设计水平难以满足船厂放样工艺,使得数字化设计技术相对滞后。当前,CADDS5,FORAN,TRIBON 等专用软件和CATIA V5通用软件已先后引入国内并应用于船舶设计,并取得了一定成效,但与全面三维设计还有一定距离。

    管路设计是船舶设计的一个重要组成部分。CATIA V6作为法国达索公司近年来推出的产品,居世界CADCAECAM 领域的领导地位,与CATIA V5存在很大差异,该软件提供了从管路原理图绘制到三维放样的功能,可满足轮机专业的建模基本需求。按照不同的设计阶段,CATIA V6管路系统设计包括资源配置、二维符号绘制、原理图设计、管附件三维建库、管路三维设计、生产信息提取等内容。但其设计和生产管理模式与我国存在差异,并在资源配置、出图等方面不符合国内船舶研制需要,尚待嵌入设计流程并进行定制开发。为此,分析CATIA V6基础资源库配置、管路设计、管路出图等关键技术,并对出图与建库进行定制开发以提高船舶管路设计效率和质量。

    1 基础资源库配置

    工程技术表是基础资源库配置的基础,包括标准体系表、公称通径表、压力等级表、材料种类表、材料表、端部类型表、三维部件子类表、管材外径表、管材壁厚表、管材规格尺寸表、弯管弯模倍数表、管材弯模直径表、管材弯模半径规格表和最短管材长度表等一系列资源表。这些资源表不仅为后续管附件建库提供数据,还对管附件赋予相应属性。创建时务必充分考虑数据的准确性和完整性。

    基于技术表数据, 通过参数化模型与设计表关联,批量生成管材、阀件模型并存人标准件库。针对具体管路系统,创建规格过滤器,筛选出设计所选管材和附件。同时,定义对应系统的规格书,将工程技术表和规格过滤器嵌入其中,再将所用技术表、规格书和标准件库关联到资源集,最后绑定到设计项目,具体操作流程如图1所示。配置资源库时,用户应在熟悉船舶管路系统和标准规范的基础上,根据设计需求进行相关设置工作。

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    图1 CATIA V6三维管路设计流栏

    为实现二维驱动二三维设计,应增设二维部件子类表、部件子类映射表,而部件子类映射表由二维部件子类表和三维部件子类表派生而成,如图2所示。同时,创建二维与三维设备和管附件并存人库中,确保二维设备符号属性中Predefined Part Number项内容为对应三维模型名称。否则,在管路设计过程中,会因映射失败而无法实现二维驱动三维设计。

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    图2 二维与三维部件子类之间的映射关系

    2 管路设计

    在技术设计阶段,根据轮机专业系统划分,构建对应的特征树,创建二维符号并入库。同时,设计人员结合不同系统开展原理图绘制工作,插入设备、阀件等符号,连接管线,从而形成系统原理图。进入施工设计阶段,主要着手详细的三维设备与管路附件建模、入库,并结合实船布置和加工工艺进行管路放样,最后实现三维管路转二维出图。在整个设计过程中,二维原理图与三维管路设计相关联;管线与管材、附件的属性必须相互匹配, 当管线属性变化时,与之对应的管材、附件也需做出相应调整。

    为确保船厂有效运用三维管路施工设计成果,在技术和工艺层面应实现与生产建造深度融合。在CATIAV6管路三维设计时,应对舱室设备、基座、管路及电缆进行总体规划和三维综合布置平衡,有效运用知识工程技术,综合考虑工艺优化,具体措施如下:

    1)在三维管路设计过程中应引入全局规划、综合布置概念,尽量避开风管与主干电缆以及人孔、梯子、门和通道,以确保实船管路集中布置,且整齐、美观;

    2)考虑空间利用最大化,对于铺板和内底间的管路,应自下而上,管径由大到小,分层布置;舷侧管路要沿纵向结构平行布置,而穿过甲板时改为沿垂直布放;合理采用直角阀代替直通阀;

    3)管路阀件应集中布置,合理优化,同时便于船员观察和操作,不影响船员通行与检修;

    4)合理考虑阀件的特殊要求,如安全阀、止回阀、节流阀、减压阀、给水调节阀、流量计尽量安装在水平管段而非垂直管段上;

    5)管路设计时尽量使用30、45、60、90等标准弯头,以减小流体阻力,提高船厂管段加工效率;

    6)法兰按每3-5 m长度布置1对,相邻管路法兰布置平齐成品字形或阶梯型。

责任编辑:张纯子
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