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摘要：基于虚拟现实技术，通过运用AM软件，对船舶管系进行建模和虚拟装配。该方法对船舶管系设计进行优化提供了视觉上的判断，并实现了通过虚拟现实技术对船舶管系装配过程的模拟，不仅有利于船舶设计人员与实际操作工人间的沟通，还可以减少船舶生产中管系的废返率，提升船厂的生产效率，具有较强的实际意义。
关键词：船舶管系；三维建模；虚拟装配
在船舶的设计和生产过程中，船舶管系的设计与装配部分占有十分重要的位置。现代大型船舶的管路系统有30多个，管子数量约为15 000根左右。由于管路系统的种类繁杂、数量较大，船舶管子的制装过程在整个舾装工程中占了20%以上的工作量，同时废返率占管子总数的8%～15% 。有些船厂在管子入船组装前都要提前在车间对管系进行组装，以此来对管系进行干涉检验等相关检验。这样的方法虽然保证了船舶管系的正常的设计与装配，但也相应的增加了船舶生产、设计的工作量，降低了船厂的生产效率，增加了管系的废返率。随着虚拟现实技术和计算机技术的不断发展，对船舶管系进行建模，再对装配过程进行虚拟操作成为现实，这将有效地减少船舶生产、设计的工作量和管系的废返率，提升船厂的生产效率。
一、船舶管路三维建模
船舶管路系统非常庞杂，管子与零件数量众多。因此，在建模过程中容易造成不同种类管系混接的情况，整体建模也容易使模型太大影响到软件的稳定性。因此，可以按照管路的不同系统、不同模块或者是不同的工艺装配过程分别建模，建模完成后再进行合成。由于AM软件具有良好的兼容性以及强大的前、后期处理能力，所以采用AM对船舶管系进行建模。
1.1船舶管系的布置
在管系建模前，首先应明确管系的走向与布置。在管系布置时，应该注意管系的完整性和正确性，以确保最终的模型与设计建造中的管系布置相同，同时在管系布置中应注意以下几个问题。
（1）管系布置合理性。如所有的淡水管路不得通过油舱，以免管子有破损或渗漏情况发生时，对水质产生污染。同样，油管路也不得通淡水舱。燃油舱柜的空气管、测甭管等管路应避免通过居住舱室、贮藏舱室等相关舱室。
（2）管系布置安全性。如油管、蒸汽管和水管等，应避免布置在配电板及其他电器设备的周围，油管还应避免在锅炉、蒸汽管及废气管等管路的上方通过。
（3）管系布置完整性。如燃油管系应具有燃油净化系统、燃油日用系统和燃油输送系统等，同时，管子、阀门等附件设备完备，以保证各系统能够正常的运行。
（4）管系布置可操作性。如装在管路间的阀门要留出相应的操作空间，管路之间、管路与设备之间要具有合适的距离以方便操作人员工作的进行。
（5）管系布置可维护性。如管路与设备、舱壁等保持合适的距离以方便装卸、检查和维修，同时在适当的部位对管子及相关附件、设备等装设放泄阀，以利于排放管内剩余气体或液体。
1.2船舶管系的建模
在AM中进行建模时，可将其他软件（如Tribon，Foran） 中所需要的可兼容模型导入并加以调整，再对剩余部分进行建模。建模过程如图1所示。
三、建模过程作业阶段划分基本原则（组立/先行/总段/船台/码头/单元）
建模过程作业阶段划分基本原则：首先要根据船舶舾装作业先后顺序，将舾装作业阶段划分为组立、先行、总段、船台、码头和单元阶段其次，作业阶段划分应注意作业流程的合理性和施工的方便性；第三，管子作业阶段划分应从施工的立场出发，一切服从于高效率、高质量、短施工期和确保安全。
组立阶段（C阶段）组立阶段是指在分段组立制作阶段。考虑在分段制作完后无法放入分段内安装的一些管件、舾装件等，同时考虑施工工艺的合理性而安装的舾装件。先行阶段（B阶段）先行阶段又称分段预舾装阶段。大部分的管件及部分舾装件在此阶段安装结束；在此阶段分段通常处于倒置或侧放位置，所有甲板反面和侧壁上的管件和舾装件，均可划分在此阶段安装，在划分时要注意所有安装舾装件和管件不得超出分段边缘。总组阶段（P阶段）总组阶段是指两个或两个以上分段进行总组后，进行舾装安装的阶段。此阶段主要安装一些分段合拢管及处于两个合拢分段之间的舾装件；在起吊能力允许的情况下，分段正面的单元、管路、设备基座和一些小型设备，均可划分到此阶段。船台阶段（D阶段）船台阶段是指在船台搭载安装阶段。此阶段主要安装大型设备、总段搭载之间的合拢管、上下平台之间的舾装件、主机排烟管以及一些仪表、传感器和小铜管等。码头阶段码头阶段是指船下水后的安装阶段。该阶段管系专业基本没有划分。但是在船台阶段没有安装完的一些小部件可以继续此阶段安装。单元阶段（U阶段）单元阶段属于预舾装的范畴，根据船舶布置特点，按《船舶单元方案纲要指导文件》进行单元划分，同时考虑公司安装场地的起重、运输能力和进舱方法，确保管系单元的吊装；使原本在露天分段、总组段或船上进行安装作业的管子，在固定场所进行组装，组装好后整体吊装到指定位置安装定位。
四、结语
应用虚拟现实技术和计算机技术对船舶各系统进行虚拟仿真已经逐步成为国内造船行业的一个重要的发展方向，对船舶管系装配过程进行虚拟仿真，有利于船舶设计人员与实际操作工人间的沟通，减少实际装配中的错误，减少船舶生产中管系的废返率，提升船厂的生产效率，也在一定程度上优化了船舶管系的配置，提升船舶设计的质量。同时，该方法还可用于教学实践中，以提升学生的认知和理解能力。综合来看，该方法的应用具有较强的实际意义。
参考文献：
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论文作者:张宇中
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/24
标签：阶段论文; 船舶论文; 建模论文; 管路论文; 船台论文; 作业论文; 过程论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;