一种船舶管系模型设计方法与流程

1.本技术涉及船舶建造技术领域，具体而言，涉及一种船舶管系模型设计方法。


背景技术：

2.船舶管系是为全船服务的管路系统，主要包括压载水系统、舱底水系统、消防系统、透气测深系统和生活用水系统等。现行船舶制造业中，船舶管系生产设计人员一般承担多种类型的船舶管系设计任务，包括散货船、集装箱船、液化天然气船、科考船、公务船等，涉及船舶船东遍布全球，船舶入籍各种船级社。
3.船舶管路的布局设计是船舶生产设计过程中的重要组成部分，占据了超过一半的设计工时，提升船舶管系生产设计的设计质量对船舶制造业竞争力的提高具有重要的工程意义。
4.目前，船舶行业主要采用管路三维建模软件平台构建管路设计模型。但同时由于管路设计受设计人员的不同，在不同的设计人员根据不同的设计经验进行设计时，不能产生相同的设计结果，造成所产生的设计结果差异极大。并且管路系统复杂物量巨大，在船厂接单前期设计状态不可控，且需要保证后续施工周期的技术状态下，管系生产设计如何在急剧压缩的设计周期下设计效率及质量成为很大的提升瓶颈。
5.综上所述，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

6.本技术实施例的目的在于提供一种船舶管系模型设计方法，其能够提供船舶管系中将设备、管路等部件进行单元化、参数化自动布置的设计方法。
7.本技术具体提供了一种船舶管系模型设计方法，包括以下步骤：
8.s1、获取船舶管系的类型，根据所述类型选取控制系统图模板。所述控制系统图模板内的部件至少包括连接管路、设备、阀附件及仪表。
9.s2、将所述控制系统图模板中的每个部件匹配对应的标准模型块，将每个所述标准模型块匹配一个配置表及参数约束条件。
10.s3、获取所述船舶管系的参数约束条件，根据所述船舶管系的参数约束条件调整所述标准模型块的参数约束条件，并重置所述配置表。根据调整后的参数约束条件及配置表调节每个所述标准模型块，并获取调节后的模型块的几何信息。
11.s4、根据多个所述模型块的几何信息获取船舶管系对应的三维模型。
12.在一种实施方式中，在步骤s1中，还包括以下步骤：
13.s11、根据船舶管系的类型获取所述控制系统图中设备的类型、个数以及多个所述设备之间布置的相对位置关系。
14.s12、布置多个所述连接管路将多个所述设备进行连接。
15.s13、分别在每个所述连接管路上对应设置阀附件、单元支撑件及仪表。
16.在一种实施方式中，所述配置表内的参数包括可变参数和不可变参数。
17.在一种实施方式中，在步骤s3中，所述调整所述标准模型块的参数约束条件包括：在所述可变参数的预定数值范围内，根据所述船舶管系的最小布置要求选取所述可变参数，以使所述可变参数选取最小值，并依据所述最小值重置所述配置表。
18.在一种实施方式中，所述配置表内至少包括：每个所述部件与部件库中匹配的每个模型块的id信息。
19.在一种实施方式中，所述连接管路的配置表内至少包括：所述连接管路的管径、类型以及材质。
20.在一种实施方式中，在步骤s4中，还包括：根据每个所述部件的配置表统计每个所述部件的id信息，并获取多个所述部件的清单。
21.在一种实施方式中，在步骤s4中，还包括以下步骤：
22.s41、获取所述船舶管系的管系布置总体积。
23.s42、根据所述管系布置总体积以及每个所述模型块的几何信息调节并确定每个所述模型块的布置位置。
24.s43、连接多个所述模型块生成所述船舶管系的三维模型。
25.在一种实施方式中，所述几何信息至少包括所述模型块的体积和位置信息。
26.在一种实施方式中，所述控制系统图模板中的每个部件均从部件库中选取，所述部件库内至少包括以供选取的不同规格的设备、管材、阀件、管路支架、管附件。
27.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
28.在本技术的技术方案中，可用于大多数的民用船舶管系设计中，可以降低设计人员修改布置方案的次数，提高设计效率及设计质量，避免因经验不足造成的设计错误。通过参数条件约束和模板的结合，完成船舶管理的三维模型标准化设计，利于推广使用。并且依据此种设计方法，模板可以根据需要进行扩展及更新，对缩短船舶管系生产设计周期提升质量有着重要意义。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为根据本技术实施例示出的一种船舶管系模型设计方法的流程图；
31.图2为图1中船舶管系模型设计方法的步骤s1的一种方法流程图；
32.图3为图1中船舶管系模型设计方法的步骤s4的一种方法流程图；
33.图4为根据本技术实施例示出的一种船舶管系模型设计方法的船舶高低温淡水系统的控制系统图；
34.图5为根据本技术实施例示出的一种船舶管系模型设计方法的船舶高低温淡水系统的船舶管系模型图；
35.图6为根据本技术实施例示出的一种船舶管系模型设计方法中连接管路的三维模型图。
36.附图标记说明：
37.1、第一管路法兰；2、管路三通；3、第二管路法兰；4、管段；5、连接法兰。
具体实施方式
38.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.根据本技术提供的一种船舶管系模型设计方法，参见图1，包括以下步骤：
41.s1、获取船舶管系的类型，根据船舶管系的类型选取控制系统图模板。控制系统图模板内的部件至少包括连接管路、设备、阀附件、仪表、垫片、管支架及管夹部件。
42.具体的，本实施例中选取基于船舶高低温淡水系统进行三维模型设计。基于船舶高低温淡水系统中主机缸套水冷却功能单元应用，分析船舶高低温淡水系统原理，根据船舱布置要求及原理中设备功能，如图4所示，确定模板内的部件主要包括：主机缸套水冷却器a，主机缸套水冷却泵b，主机淡水预热器c，三通温控阀d，除气筒e，主机缸套水预热泵f等。
43.s2、将控制系统图模板中的每个部件匹配对应的标准模型块，将每个标准模型块匹配一个配置表及参数约束条件。
44.具体的，参数约束条件至少包括：管路附件焊缝间距约束条件设定、管路定型弯头选取原则条件约束、阀件布置朝向条件约束、阀件布置高度条件约束、管路材质与管附件材质匹配条件约束、管附件标准选择约束条件、管材与管附件尺寸匹配条件约束、设备维修空间条件约束、管路支架与管路的对应约束条件。
45.在部件库中包括不同规格的设备、管材、阀件、管路支架、管附件等，以供选取。配置表中至少包括以下信息：每个部件与部件库中匹配的每个模型块的id信息。对每个连接管路进行管路编号或者对阀附件进行阀件编号等，考虑通过编号进行标记，以便后续统计。因此，id信息中至少包括：管路编号信息、管路的管材信息、管路表面处理的匹配信息、阀件编号、阀件的匹配信息、管材与管附件的匹配关系。
46.s3、获取船舶管系的参数约束条件，根据船舶管系的参数约束条件调整标准模型块的参数约束条件，并重置配置表。由于每个标准模型块的几何信息可以根据配置表及参数约束条件进行调整，因此，根据调整后的参数约束条件及配置表调节每个标准模型块，并获取调节后的模型块的几何信息。
47.需要说明的是，其中几何信息包括模型块的体积、位置信息等。
48.s4、如图5所示，根据多个模型块的几何信息获取船舶管系对应的三维模型。
49.本技术提供的船舶管系模型设计方法，可用于大多数的民用船舶管系设计中，可以降低设计人员修改布置方案的次数，提高设计效率及设计质量，避免因经验不足造成的设计错误。通过参数条件约束和模板的结合，完成船舶管理的三维模型标准化设计，利于推
广使用。并且依据此种设计方法，模板理论上可以根据需要进行扩展及更新，对缩短船舶管系生产设计周期提升质量有着重要意义。
50.需要说明的是，本技术中的模板在应用过程中需要人工干预的工作较少，对于不同设备厂家的情况，可以依据不同的厂家设置对应的模型模板，以达到利用率最高的情况。
51.在一种实施方式中，在步骤s1中，还包括以下步骤：
52.s11、根据船舶管系的类型获取控制系统图中设备的类型、个数以及多个设备之间布置的相对位置关系。
53.s12、通过布置多个连接管路将多个设备进行连接。
54.s13、分别在每个连接管路上对应设置阀附件、单元支撑件及仪表等。
55.需要说明的是，根据船舶管系的类型配置多个船舶管系的控制系统图的模板库。具体包括：根据不同船舶管系的特点，考虑设备布置空间等因素后，将可布置在一起的设备进行集中布置，连接设备的管路、阀件、仪表布置在设备周围，所有的设备、管路及附件由管路支架及设备基座框架等部件连接为一个稳固的整体，此布置方案的模板应满足一次吊装安装要求，同时满足设备及阀件的安装使用要求。模型模板应涵盖所在系统中尽量多的设备及阀附件，布置集中紧凑，所用管路长度最短。最后，对于船舶管系图模板进行可行性评估后，完成船舶管系的控制系统图的模板库的建立。
56.根据船舶管系配置部件库，控制系统图模板中的每个部件均从部件库中选取，部件库内至少包括以供选取的不同规格的设备、管材、阀件、管路支架、管附件。
57.在一种实施方式中，在步骤s2中，参数约束条件包括可变参数和不可变参数。根据不同设计要求的船舶管系对可变参数部分进行调节。
58.具体的，可变参数包括：根据设备、管路制造、安装要求设定的最小布置要求，包括以下部分：设备的维修空间、阀件的朝向、管路焊缝间距、管路绝缘厚度、管路间距、管路标准、管路外径、管路材质、管路壁厚、阀附件标准规格、管附件标准规格、吊装最小干涉要求、安装最小间距要求、管材及管附件对应关系、管路垫片选用原则、支架管夹匹配原则等。
59.在一种实施方式中，在步骤s3中，调整标准模型块的参数约束条件包括：在可变参数的预定数值范围内，根据船舶管系的最小布置要求选取可变参数，以使可变参数选取最小值，并依据最小值重置配置表。
60.在一种实施方式中，在步骤s4中，还包括以下步骤：
61.s41、获取船舶管系的管系布置总体积。
62.s42、根据管系布置总体积以及每个模型块的几何信息调节并确定每个模型块的布置位置。
63.s43、连接多个模型块生成船舶管系的三维模型。
64.在一种实施方式中，在步骤s4后，根据每个部件的配置表统计每个部件的信息以及获取多个部件的清单信息，以满足后续采购等需求。
65.需要说明的是，在步骤s4后，检查多个模型块的内在关联关系，并提示修正错误关系，以提高本技术的设计准确性后，交付至设计员处。
66.在一种连接管路的三维模型设计的实施方式中，如图6所示，在其中一个连接管路的模型块中包括：一个管路三通2，在管路三通2的两端连接第一管路法兰1和第二管路法兰3，在管路三通2的中间的下端连接管段4，管段4的另一端与连接法兰5连接。
67.在部件库中匹配处该连接管路的模型块包括：第一管路法兰1、第二管路法兰3和连接法兰5的标准为gb/t9115-2010，型号为rf，规格为10250，材质为q235b。根据此属性对应部件库中唯一部件，此部件外形尺寸为标准尺寸，为不可变参数。
68.其中，管路三通2的标准为gb/t12459-2017，型号为ts，规格为250x250，材质为q235b，此属性对应部件库中唯一部件，此部件外形尺寸为标准尺寸，为不可变参数。管段4的标准为gb/t8163-2018，规格为273x7.0(外径壁厚)，材质为q235b，此属性对应部件库中唯一部件，此部件直径和壁厚不可变，长度可变。
69.该连接管路的参数约束条件为：
70.1、所有部件材质必须一致。
71.2、所有部件规格属性中通径/外径属性必须一致，通径为250mm，配置中通径对应的外径为273mm。
72.3、管路法兰的压力属性必须为10公斤，规格10250表示10公斤压力、通径为250mm的法兰。
73.4、所有部件标准不可变，使用模板标准。
74.5、管子长度使用定长(模板中初始长度由设计人员设定)，当随着三通部件及法兰部件在不同外径选取导致的外形变化时，必须满足以下约束要求：l1需大于等于75mm，l2为整数，末尾为0，当l1小于75mm时，l2在初始设计尺寸基础上变大至l1大于等于75mm，同时保证l2末位数为0。
75.连接管路的配置表信息根据项目的原理图获取，至少包括外径、壁厚、材质。
76.设计人员根据该连接管路的参数约束条件以及管路外径、壁厚、材质等，从模型块库内选取对应的模型块，选取的模型块用于生成船舶管系中连接管路的三维模型。
77.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。