三維設(shè)計對深水半潛平臺項目的應(yīng)用
時間:2022-11-29 08:55:23
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[摘要]現(xiàn)代化船舶平臺設(shè)計制造的基礎(chǔ)特征和信息化發(fā)展之間存在著一定的局限性,在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)同化設(shè)計顯得非常重要且必要。隨著近些年計算機(jī)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展及其在船舶設(shè)計領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,有許多關(guān)鍵技術(shù)均可以應(yīng)用于深水半潛平臺項目的設(shè)計,其中PDMS、TRIBON、NAPA、CATIA以及CADDSS等軟件均可以作為深水半潛平臺項目的三維設(shè)計軟件,其具備獨特的技術(shù)優(yōu)勢,但是因為系統(tǒng)之間的密封性,導(dǎo)致數(shù)據(jù)之間存在一定的交互性障礙。對此,為了進(jìn)一步提高深水半潛平臺項目的綜合設(shè)計水平,本文簡要分析深水半潛平臺項目當(dāng)中三維設(shè)計的研究與應(yīng)用,希望可以為相關(guān)設(shè)計者提供幫助。
[關(guān)鍵詞]深水半潛平臺項目;三維設(shè)計;研究與應(yīng)用
船舶設(shè)計屬于一項大型且復(fù)雜化的工程,在計算機(jī)技術(shù)沒有成熟之前船舶設(shè)計主要是基于螺旋上升的設(shè)計方式為主,其設(shè)計難度高并且設(shè)計時間長、設(shè)計成果還存在比較多質(zhì)量風(fēng)險問題。隨著計算機(jī)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,深水半潛平臺項目的設(shè)計過程不僅周期壓縮的短,同時設(shè)計流程也更加規(guī)范,但是因為船舶結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜,想要在短時間內(nèi)高質(zhì)量的完成深水半潛平臺項目設(shè)計任務(wù)仍然存在較高的難度。對此,探討深水半潛平臺項目中三維設(shè)計的研究與應(yīng)用具備顯著實踐性價值。
1深水半潛平臺項目采用三維設(shè)計的價值
在船舶企業(yè)的設(shè)計與制造過程中,需要高度重視設(shè)計平臺的應(yīng)用,在設(shè)計過程進(jìn)行有效管理的同時,需要嚴(yán)格落實數(shù)據(jù)的交換以及數(shù)據(jù)的共享化管理。為了進(jìn)一步提升船舶的整體建設(shè)質(zhì)量并降低船舶的建設(shè)成本,需要高度重視船舶在設(shè)計期間的三維模型應(yīng)用從而提高整體設(shè)計效益。目前來看,深水半潛平臺項目當(dāng)中三維設(shè)計應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在三個方面:1)深水半潛平臺項目中采用三維設(shè)計方式可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中資源的合理整合,同時軟件本身屬于多樣化的,企業(yè)可以應(yīng)用平臺實現(xiàn)對軟件系統(tǒng)的有效整合,促使所有軟件均可以發(fā)揮相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)勢,從而加快設(shè)計綜合效率與質(zhì)量可靠性[1];2)深水半潛平臺項目中采用三維設(shè)計方式可以更好的實現(xiàn)對模型數(shù)據(jù)的管理,在船舶的開發(fā)和設(shè)計期間會形成大量的數(shù)據(jù),這一些數(shù)據(jù)可以有效展現(xiàn)船舶設(shè)計與制造期間的重點與關(guān)鍵信息,但是其中每一個軟件所生成的信息并不是統(tǒng)一性的,這也就導(dǎo)致信息管理難度明顯提升,同時軟件處于持續(xù)更新、更換以及升級過程中還會導(dǎo)致嚴(yán)重的數(shù)據(jù)丟失,此時應(yīng)用三維平臺可以更好的實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化規(guī)劃與管理,從而提高對數(shù)據(jù)的利用效率;3)深水半潛平臺項目中應(yīng)用三維設(shè)計方式可以更好的提高平臺一體化的設(shè)計水平,軟件設(shè)計的成果應(yīng)當(dāng)保持關(guān)聯(lián)性特征,在修改部分?jǐn)?shù)據(jù)的同時也會牽扯到一些其他的數(shù)據(jù),應(yīng)用三維設(shè)計平臺方式可以實現(xiàn)統(tǒng)一性的管理數(shù)據(jù),可以有效規(guī)避大多數(shù)數(shù)據(jù)修改形成錯誤,并且對于平臺一體化的設(shè)計形成重要的影響力。
2深水半潛平臺項目中三維設(shè)計技術(shù)方案
平臺的設(shè)計屬于多方面且?guī)в休^多特征,其分別是以概念設(shè)計、整體規(guī)劃設(shè)計、深化設(shè)計以及生產(chǎn)深化設(shè)計等不同環(huán)節(jié)。在這一些部分具備相互關(guān)聯(lián)性特征,并呈現(xiàn)出螺旋上升性表現(xiàn)。在船舶的外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計期間,借助三維軟件可以更好的實現(xiàn)對數(shù)據(jù)以及資源的整合。下面分別介紹兩種軟件在三維設(shè)計的流程,以便更好的為相關(guān)設(shè)計者提供幫助。1)PDMS三維軟件對于深水半潛平臺項目的設(shè)計流程如下:PDMS作為大型工程項目的三維設(shè)計,它具有很強(qiáng)的建立工程,校核碰撞,管理及傳送數(shù)據(jù)功能??捎盟鼇硗瓿射摻Y(jié)構(gòu)布置及設(shè)計,設(shè)備布置,管道布置及設(shè)計,電纜及托架布置,暖通管道布置等多方面的三維設(shè)計,將設(shè)計結(jié)果以最直觀,最準(zhǔn)確的形式反饋給設(shè)計者,對于核對干涉,檢查碰撞,各專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)計起著相當(dāng)大的作用。其大體流程如下:a)制定整體設(shè)計流程設(shè)計流程是總體專業(yè)所要完成設(shè)計工作,系統(tǒng)的規(guī)劃出整體的布局。使用PDMS軟件首先要制定設(shè)計流程,并且要將問題及需求及時的反饋與各個專業(yè),協(xié)同考慮。b)創(chuàng)建初始軸網(wǎng)創(chuàng)建初始軸網(wǎng)結(jié)構(gòu),主要包括為平臺主尺度,各個外板面,水平桁,強(qiáng)肋位的輔助線。c)建立結(jié)構(gòu)模型PDMS結(jié)構(gòu)建模由于其相對易于上手,使用比較廣泛。其基本單元僅為兩類:板與型材。由于結(jié)構(gòu)板架間連接方式眾多,為提高建模效率可遵循有主到次,由外向內(nèi),由大到小,由板到型材這幾種順序:d)新建或?qū)胫饕O(shè)備及建立附屬平臺并定位導(dǎo)入設(shè)備模型,包括主要的工藝設(shè)備、吊裝類、泵類設(shè)備以及工藝設(shè)備的附屬操作平臺、鐵舾(梯子欄桿等)、設(shè)備基座等,并根據(jù)已有的軸線進(jìn)行設(shè)備定位,并向相關(guān)專業(yè)提資。e)建立初始管道模型并建立主要管道設(shè)備和附屬平臺根據(jù)流程圖進(jìn)行初始管道路徑建模,并規(guī)劃出閥門位置及操作平臺,再根據(jù)初始配管方案,進(jìn)行支架布置,如有大型燃?xì)狻⑼L(fēng)管道需要將大型閥門設(shè)備模型及附屬平臺建立,并向相關(guān)專業(yè)提資。f)建立電纜線路模型、電纜托架、安全通道及地排等電氣、機(jī)械、安全等專業(yè)可以根據(jù)前期布置建立電纜線路模型、電纜托架、消防通道等模型,并向相關(guān)專業(yè)提資。h)細(xì)化詳設(shè)結(jié)構(gòu)模型,整體核查干涉圖7PDMS細(xì)化結(jié)構(gòu)模型,整體核查干涉i)出圖2)CATIA三維軟件對于深水半潛平臺項目的設(shè)計流程如下:a)系統(tǒng)框架CATIA屬于三維平臺的核心系統(tǒng),其具備比較突出的作用與意義,可以借助Automation技術(shù)開發(fā)船體的外形,同時可以完成船體的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計,借助XML中間格式文件,可以實現(xiàn)系統(tǒng)的集成化構(gòu)建,同時船舶設(shè)計功能模塊可以劃分為五個部分,同時船舶設(shè)計表達(dá)可以應(yīng)用通用模型實現(xiàn)對平臺的建設(shè)。b)核心平臺在深水半潛平臺項目三維設(shè)計期間,在前期進(jìn)行研究時可以進(jìn)行測試和對比,下面以CATIA作為核心平臺進(jìn)行設(shè)計。首先該軟件屬于通用性的CAD軟件,船舶設(shè)計的造型功能非常龐大,同時操作簡單、精度也相對較高,在轉(zhuǎn)換軟件期間也可以更好的保障模型及其精度。CATIA軟件可以提供較多的二次開發(fā)接口,同時資料相對比較豐富,這也可以為軟件開發(fā)降低難度。在接口方面可以提供標(biāo)準(zhǔn)化的文件格式,同時可以實現(xiàn)輸出標(biāo)準(zhǔn)的文件格式,借助CATIA軟件可以構(gòu)建船舶的模型庫、板材庫以及設(shè)備庫,能夠有效提高設(shè)計綜合效率并降低建模的難度。同時CATIA軟件具備比較強(qiáng)大的發(fā)展空間,屬于提高深水半潛平臺項目三維設(shè)計綜合水平的有效途徑[2]。c)模型接口方案船舶三維設(shè)計平臺方面最為重要的功能便是數(shù)據(jù)交換性功能,其能夠?qū)崿F(xiàn)模型的共享,同時CAX系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口主要涉及到三種,分別為專用、通用以及統(tǒng)一性模型三種。專用的格式數(shù)據(jù)交換主要是為三維模型的映射以及轉(zhuǎn)換為主,基于特性系統(tǒng)CAD當(dāng)中的DWG格式、CATIA軟件以及CATpart等,通用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可以通過DXF、STEP以及LGES等,這一些數(shù)據(jù)格式屬于中性化的,其不依賴于任何系統(tǒng)。統(tǒng)一性產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換屬于不同系統(tǒng)應(yīng)用相同數(shù)據(jù)管理的軟件,同時還能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺的設(shè)計。船舶設(shè)計牽涉到的因素非常多,其本身屬于一個復(fù)雜的綜合物體,對其進(jìn)行設(shè)計時方案具備復(fù)雜化的綜合性特征,這一些問題包含了流體靜力學(xué)、水動力以及結(jié)構(gòu)等多方面知識,只有將學(xué)科高度優(yōu)化和融合,才可以更好的完成船舶設(shè)計。在模型表達(dá)方面,船舶設(shè)計的不同階段對應(yīng)設(shè)計知識應(yīng)當(dāng)保持高自由度,設(shè)計階段的設(shè)計知識非常多,設(shè)計自由度卻比較低。在設(shè)計期間可以以毫米作為單位完成建模,同時基于不同軟件可以實現(xiàn)對單位制的設(shè)計,其可以維持毫米級標(biāo)準(zhǔn),但是對于不同三維軟件設(shè)計的幾何體參數(shù)數(shù)據(jù)精度要求并不相同,同時可以達(dá)到四位小數(shù)點的有效值標(biāo)準(zhǔn)。在整體模型方面,基于多學(xué)科的優(yōu)化方式,可以突出落實管系、電氣、設(shè)備等模型建設(shè),同時基于ship為跟元素,基于整體船體,同時以Shape作為外形模型,hull作為結(jié)構(gòu)模型,subdivsion作為分艙模型,從而完成整體設(shè)計任務(wù)。
3結(jié)語
綜上所述,深水半潛平臺項目當(dāng)中合理應(yīng)用三維設(shè)計軟件能夠更加快速且合理的完成船舶設(shè)計任務(wù),能夠顯著提高船舶的綜合設(shè)計水平,可以在設(shè)計期間做到更加徹底、創(chuàng)新以及高水平。借助過程性重組,可以有效提升船舶制造期間的質(zhì)量水平并降低建設(shè)成本。對此,在今后需要進(jìn)一步探究軟件的應(yīng)用方式,針對船舶設(shè)計三維平臺的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行合理的分析,尤其是做好數(shù)據(jù)接口方案以及模型之間信息傳遞方式、建模方式等研究,進(jìn)一步強(qiáng)化深水半潛平臺項目的三維設(shè)計綜合水平,為我國深水半潛平臺設(shè)計以及建造的發(fā)展提供支持。
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作者:張文博 董寶輝 楊亮 喬曉國 胡海峰 單位:海洋石油工程股份有限公司
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