采用AM系统推进结构详细设计工作_黎相森_.pdf

-24-作者简介：黎相森（1987-），男，高级工程师，船舶结构设计。罗秋珍（1989-），女，高级工程师，船舶结构设计。房玉石（1986-），男，工程师，船体建造。采用采用 AMAM 系统推进结构详细设计工作系统推进结构详细设计工作黎相森罗秋珍房玉石(广船国际技术中心、生产管理中心)摘要：通过介绍结构详细设计工作流程，并结合 AM 系统的应用，推进结构详细设计，推行船舶优化布置，提高详细设计出图效率，并为后续生产设计提供模型数据。关键词：AM 系统；结构出图；详细设计；生产设计DOI：10.3969/j.issn.2095-4506.2023.01.0070前言船舶结构详细设计是在满足船舶功能及总体性能要求的前提下，通过结构设计使船舶在寿命期间强度、刚度、稳定性等均能满足使用的要求。船舶结构详细设计的内容决定了其设计计算任务的繁重。随着世界船舶市场对高技术含量、高附加值船舶需求的加大，各国船舶业间的能力竞争日趋激烈。现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、计算机化方向发展。为了缩短船舶产品研发周期、降低设计成本，提高船舶结构详细设计效率已提上日程。经过实际项目的实践经验，AM 系统的应用能有效降低船舶设计的复杂型和多专业交叉型引起的设计冲突，对推进详细设计工作有着非常重要的意义。1船体结构模型搭建1.1详细设计条件输入在结构详细设计展开前，需具备总布置图、规格书、机舱布置图、中剖面图、内壳布置图、设计参数、分段划分图、线型和舱容图等总体布置资料。1.2AM 结构建模流程（1）AM 系统初始化。根据总布置图和船舶设计参数，在 AM 系统中建立目标项目专用的工程项。为了简化建模，结合区域图和分段划分图的要求，在 AM 系统中进行系统初始化，可以按区域分为下列几个大区域分段，如艉部段、机舱段、货舱段、艏部段和上建段。（2）建立初步的货舱结构模型。将粗光顺线型数据导入 AM 系统中，进行外板骨材初步布置。接着根据内壳布置图，建立内壳模型，根据现场工艺要求，尽可能减少内壳折角缝数量，提高现场生产效率。根据中剖面图，建立平行中体货舱模型，并向货舱艏艉两端延伸。（3）建立初步的艏艉、机舱及上建模型。根据总布置图和机舱布置图，建立艏艉、机舱及上建初步的结构模型，至此，全船主要模型搭建完成，如图 1 所示。1.3详细设计规范校核与优化（1）详细设计规范校核。利用 AM 模型导出横截面的 PDF 文件或外板和内壳纵骨的定位坐标，然后输入规范校核软件里，如 DNV 船级社规范校核软件 Nautics，可以较为准确地建立外板和内壳纵骨，然后进行规范强度校核。另外，对于较为复杂的梁系结构，可以通过量取模型的坐标，建立较为准确的 3D-BEAM 模型，以进行复杂梁系强度校核。从这点看，AM 系统为详细设计规范校核提供较好的输入和修改平台。（2）详细设计优化。利用 AM 系统的三维可视化互动平台，进行详细设计优化，如艏部抨击区域的双层底肋板板厚优化，通过优化肋板的通道孔位置，尽可能减少肋板厚度，降低空船重量，并反馈至 AM 系统里，舾装和船体互相沟通确认通道孔的位置；如压载舱梯道孔布置优化，舾装在 AM 系统布置梯子，梯道开孔有可能在结构高应力区，导致结构需要加厚，现可在 AM 系统提前发现问题，尽可能避免开孔落在高应力区；如内壳上下折角优化，三线对中节点改为压圆节点，通过建立完整的内壳模型，工法和现场介入，技术和现场互相沟通确认节点的实施的方案。2舾装设备布置和工序前移2.1AM 舾装模型布置详细设计阶段全专业介入，平衡优化指标是我们优化设计流程的重要一步。全船结构模型为船、机、电、内外舾多专业详细设计的并行和协作提供三维可视化的工具，可顺利的开展后续工作。随后，结构专业可以展开区域结构图的二维三视图出图工作，同时，舾装专业可以在 AM 系统上通过不同的设计模块开始布置主要设备模型，如主机模型、轴系模型，货油舱和压载舱梯道等，如图 2、图 3、图4所示。AM系统成为了详细设计各专业间相互沟通、协议的一个三维可视化的平台，可随时干涉检查，综合平衡，有效地解决因协调不充分给后续生产设黎相森罗秋珍房玉石：采用 AM 系统推进结构详细设计工作-25-计带来不必要的设计返工和修改等问题。另外，其他专业可在详细设计阶段，通过设备布置检查与结构干涉的问题，优化设备和舱室布置，提前考虑预舾装托盘，为工序前移提供基础，由此也进一步的推进结构详细设计工作，提高设计效率。2.2舾装详细设计协议舾装专业设备布置完后，根据当前结构框架模型，进行详细设计阶段协议，如提供压载舱、货舱油梯道开孔大小和位置，油管吊机座位置，加油站油槽对甲板横梁的高度要求，机舱逃生通道布置，机舱斜梯布置，甲板面系泊布置等，这一系列协议的提供，能快速推进结构详细设计，减少后续生产设计的协议修改，从而提升了整个项目设计的质量。2.3工艺工法提前布局在 AM 系统里，工艺工法可提前布局，首先，可实现机舱、艉部和艏部等复杂分段划分优化，对疑难杂症逐步清理，甚至可根据模型优化总段划分及船坞的吊装顺序。其次，对分段 DAP 工艺研讨及策划，实现舱室单元模块化。第三，进行一体化吊码和高位支撑的建模。这些流程的创新，大大推进船体生产设计的进程，减少了分段后续的修改。3结构详细设计出图和模型拆分3.1详细设计出图通过在 AM 系统剖出对应区域结构的三视图剖面图，然后导出 CAD 格式文件，可大量减少以往单靠 CAD 出图时出现三视图不对应的错误。船体结构详细设计图数量繁多，绘制工作量较大。由于 AM系统导出的 CAD 文件无论是线型还是颜色，都不美观整洁，也不利于后续修改调整，因此，我们根据船体结构制图要求制定了一个CAD出图图层、线型、图形符号等标准，此出图标准规定具有颜色鲜明、图线分类清晰等特性，为绘制和阅读船体结构图纸提供了便利，也加快了出图速度。3.2CAD 快捷工具开发与应用为了将 AM 系统导出图纸快速的转换为标准的图 1全船框架模型示意图图 2上甲板中部加油站布置示意图图 3主机布置示意图GSI SHIPBUILDING TECHNOLOGY广船科技2023 年第 1 期(总第 164 期)-26-船体结构图，我们对 CAD 软件进行了二次开发。通过 CAD 二次开发，编写了许多 CAD 应用程序，例如一键刷新更换 AM 图层、快速标注规格以及建立各种肘板等，提高了详细设计出图效率。3.3AM 系统模型拆分在详细设计工作接近尾声时，经过各专业协调修改后，船体结构模型已较为完整，为了减少后续生产设计建模工作量，通过 AM 系统管理员，将现有框架模型拆分为数个分段，详细设计模型就可自动转变为生产设计模型，在此模型基础上，增加坡口、精度、端部形式等生产设计所需的信息，便可开展生产设计出图工作，大大提高生产设计效率。目前模型拆分时还存在一些不足：（1）只能按 X/Y/Z 方向切割分段，如分段线为斜线或不规则形状，那么分段线需要设计人员修正；（2）拆分模型时，AM 系统时常报错，不易成功，导致某些分段生产设计就需要按分段划分图重新建模；（3）拆分模型时，会常出现骨材端切报错等。4结束语采用 AM 系统推进结构详细设计，不仅提供一个三维可视化平台，在设计阶段容易进行结构布置、节点调整和减少狭小空间的存在，还减少 CAD 出图时三向视图不对应的错误，并通过二次开发 CAD 的应用，实现快速刷图和出图，提高详细设计出图效率和质量，缩短详细设计周期。另外，在 AM 系统里，船体专业和舾装专业共享平台，让协议沟通提前至详细设计阶段，将协议问题提前暴露出来，在一定程度上加快了生产设计进程和提高生产设计的质量。此外，借助 AM 平台，工艺工法提前布局，优化分段划分，实现舱室单元模块化以及一体化吊码和高位支撑等工装件提前建模，减少了船体生产设计后续的修改。最后，通过拆分详细设计模型，形成了若干个生产设计分段，减少后续生产设计分段建模的工作量，并缩短生产设计周期。未来，如果 AM 模型可以实现一键导入各船级社规范校核软件里，实现快速建模和校核，以及 AM 模型转换成有限元模型，那么借助 AM 系统这个平台推进详细设计，会更加方便快捷。投稿日期：2021-7-1图 4集控室布置示意图黎相森罗秋珍房玉石：采用 AM 系统推进结构详细设计工作