船舶管系计算机辅助设计探究

林忠威

摘要：管系是船舶上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较强的工作，非常考验设计人员的功底和素养。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设计的效率。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 

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的自动化布置、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，要按照一定的顺序对划分后的零件进行逐一的编号。

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，可以有效避免以上这一碰撞情况的发生，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的清晰的意识，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

弯曲半径	4.0D	3.5D	3.0D	2.5D	2.0D
超前值	0.41d	0.38d	0.33d	0.28d	0.25d

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：

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