浅析船舶管系计算机辅助设计

浅析船舶管系计算机辅助设计

高明龙

南通中集太平洋海洋工程有限公司，江苏 启东  226251

摘要：管系是船舶上面的一个重要组成部分，也是船舶设计工作的一个重点部分。船舶管系的设计，是一项非常系统而且专业性比较强的工作，非常考验设计人员的功底及素养。所以，为了保证管系设计过程的科学性与合理性，计算机辅助设计是当前管系设计工作的最佳选择之一。做好船舶管系计算机辅助设计这项工作，不仅可以保证管系设计的最终质量，而且还能够较为明显地提升整个的设计效率。有鉴于此，本文简单地阐述了船舶管系的相关知识点，并对船舶管系计算机辅助设计进行了一些深入的探讨，以供参考。

关键词：船舶管系   计算机辅助设计  船舶管系放样设计

前言

有别于其他设计，船舶管系设计的专业性通常比较强，需要综合考虑船舶其他方面的设计内容，需要设计人员具备较强的综合能力和较好的大局观意识，而且还要不断加强自身的学习和改进，借以保证设计结果的合理性，以及保证船舶各项功能可以得到较为充分的发挥。在计算机技术飞速发展的当今社会，计算机辅助设计在船舶管系设计中的应用表现出极大的优势，目前来看是其他设计无可比拟的。总结起来，计算机辅助设计的质量较为可靠、设计效率比较高、设计成本也大大降低。因此，有关船舶管系计算机辅助设计的话题已经成为许多业内人士日常讨论的一个热点话题。

一、船舶管系介绍

船舶管系，大体上是指为专门用途而输送流体的成套设备，其包括检测仪表、辅助设备、辅助机械以及管路系统等等，以上这些的总称就是船舶管系。通常来讲，船舶管系较为复杂，大的方面可以分为动力管路系统、船舶管路系统，其中动力管路系统又包括液压管系、蒸汽管系、压缩空气管系、冷却管系、滑油管系、燃油管系等等管系。该类管系主要是为了保证船舶上动力设备的正常运转，为船舶的正常行驶提供动力保障。船舶管路系统又包括疏排水、供水、消防、压载等管系，这些管系的作用也非常的重要，是为了给船员提供良好的生活环境，保证船员的人身安全和生命健康。

二、船舶管系计算机辅助设计

在进行船舶管系计算机辅助设计时，为了保证设计的效率和质量，为了确保管系的功能得到正常的发挥，设计时应明确管系布置的一些基本的要求：比如保证管线路线正确，管子、附件规格、走向等等，与原理图相符；设计的路径应合理，弯头尽量的减少、路径需要最短，操作方便，并与设备、船体等没有相互之间的干涉；布置美观，管子应该横平竖直，外观保持整齐、美观，尽量避免交叉布置。如果管子走向相同的时候，应该将这些管子排成管束。

1.管系放样

（1）船舶管系放样原理

依据立体几何理论中的原理，空间中任意一个点的位置的最终确定，需要至少有三个坐标点，基于此，空间一根直线也需要使用端点坐标进行最终的表示。将坐标值和投影图有效的结合起来（如图1所示），便可以将某管段的尺寸、形状充分地展现出来，这就是管线放样依据的基本原理。

图1：空间线段投影

（2）船舶管系放样设计

在进行船舶管系计算机辅助设计的时候，需要利用到专业的软件，如AutoCAD软件，这个软件可以进行管线自动化布置、管零件的自动划分、管子零件计算等操作。布置管线的时候，首先需要对机舱空间进行合理的划分与处理，明确可供布置管线的整体空间。其次，需要借助软件计算最佳的布置路径，而后进行精确的后续计算，确保管线设计出来的各项参数符合船体实际以及规范要求。最后，需要准确确定其在机舱中的具体分布位置，注重对各管线布设细节进行进一步的优化，即，通过人机的交互，实现管路的修改操作，包括增加管路编号、删除管路节点、增加管路节点、修改节点坐标等等，确保管路放样的精确性、合理性，为实际生产工作提供有效的指导。

船舶管系计算机辅助设计时，能够自动划分管子零件，即，按照一定的约束条件，在管段直线位置将某一点作为相邻两管段零件的一个连接点，并结合连接点的实际选取合适的连接件。通常情况下，管子零件划分之后，要求首尾间的直线部分，超过弯管机的夹头长度，这一点是必须要做到的。禁止在圆弧弯管段上布置法兰。同时，需要按照一定的顺序对划分后的零件进行逐一的编号。

管子零件计算，是管系放样过程中的一项重要工作，其数据必须要保持高度的精确。计算机辅助设计时，可方便的进行相关零件的计算，包括管子规格、管子安装位置、支管信息等等。另外，借助软件系统，还可进行工时统计、材料统计等各方面的统计，保证管子零件计算的合理性与准确性，保证管线安装的质量。

2.碰撞检查

众所周知，船舶管系并不只是包含单一的种类，其包含的种类非常的繁多，也非常的复杂。细分起来，船舶管系包括各种通风管、暖气管、油路管等等，设计的时候如果不考虑管线的位置、走向、经过区域等因素，结果就会很容易发生碰撞。这时候使用计算机辅助设计的优势就可以显现出来，计算机辅助设计的运用，可以有效避免以上碰撞情况的发生，即，通过设计软件构建的船舶模型，设计人员在头脑中就会拥有更多清晰的意识，然后可以清晰地观察出各个管线的分布、经过区域等等，利用软件可显示出碰撞的位置，包括管线与管线、管线与附件等，可以供设计人员参考修改。同时，利用软件还可以做管线碰地面检查，即，检查管线弯曲是否存在碰地的可能性，并自动显示，提示设计人员进行相关的修改。另外，利用计算机还可以实现管线工艺的检查，即，对管子的可弯曲性进行深入的检查（一般要求满足表1参数要求），发现管子两端弯头间的直管段长度不足弯管机夹头长度时，软件系统会自动地快速指出错误，提示设计人员进行后续的改正。

表1 ：管子弯曲加工要求

注：D、d分别表示管子的外径与内径。

3.布置支架

在进行船舶管系设计的时候，需要对管线支架进行合理的设计，确保各类管线牢固固定。应用计算机进行辅助设计时，通过专业的设计软件，结合构建的船舶各个位置的模型，对支架布设位置尺寸进行计算，保证所用支架的合理性。同时，根据支架结构选择合适类型的管卡形式，确保管子固定牢固，满足相关的规范要求。另外，为保证支架布置的质量，计算机辅助设计时，还应注重针对一些细节的考虑，即，一般情况下应用标准支架固定管线。但对于一些要求较高的管道，应适当增加支架的数量；保证支架焊接位置承重满足相关要求，禁止在外板上以及薄围壁上焊接支架。

三、结论

船舶是现今时代的一种重要的运输工具，尤其在国际贸易方面发挥着越来越重要的作用，做好船舶各个部分的设计工作就显得尤为重要，尤其船舶管系计算机辅助设计，这种设计的应用，可以大大降低设计工作的难度，解放一些繁琐的程序，在减轻设计人员负担的同时，也可以提高设计的质量，在一定程度上推动了我国造船工业的蓬勃向前发展。因此，加强对船舶管系计算机辅助设计的研究，具有重要的现实意义。本文通过一系列的研究，最终得出以下结论：

（1）船舶管系在船舶正常行驶过程中发挥着重要作用，因此，设计时应将管系设计作为设计的重点加以落实，在明确不同管系类型以及设计要求的基础上，利用计算机进行设计。

（2）船舶管系计算机辅助设计时，一方面，要求设计人员熟练掌握船舶管系设计的规范要求，要准确把握各个设计参数。另一方面，需要设计人员认真学习设计软件的相关知识，合理设置软件的参数，保证管系放样质量。同时，需要设计人员利用软件做好管系的碰撞检查，保证管线设计的规范、合理。另外，设计人员还应该做好管系支架的设计，保证支架位置选取的合理性。

参考文献：

[1]阚加强.基于计算机辅助设计的船舶轮机管系图纸研究[J].船舶物资与市场,2022(7):15-17.

[2]陈宁,马哲树,袁志飞.船舶管系计算机辅助放样方法的研究[J].造船技术,2002(2):32-35.

[3]许贺波,邹继明.船舶管系计算机辅助设计[J].信息周刊,2019(33):0107.

作者简介：

姓名：高明龙，性别：男，出生年月：1985.08，民族：汉，籍贯：山东巨野，学历：本科，研究方向：船舶与海洋工程