基于SB3DS系统的散货船燃油系统管路放样

2020-01-13吴璇璇

船舶职业教育 2019年6期

吴璇璇

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

管系放样即为船舶管系生产设计，从现代造船业的船舶生产总流程的角度来看，管系放样生产质量的高低决定船舶建造的质量，同时也是衡量建造时长的决定性因素。船舶生产厂商，作为以盈利为目的的经营方，按照与船东签约的订单时效，如果能够在船舶生产设计过程中有效缩短生产时长，就能够有效协调造船生产计划，相应缩短船舶生产周期，从而增加船厂的经济效益。而传统的“样棒弯管法”由于其方式的机械性、效率的滞后性、更改制造的复杂性等缺点，除了在船体合拢阶段现场放样外，已经大体上被计算机放样所取代。文中提到的SB3DS放样软件就是这样一款专门用于船舶放样生产的集成性软件系统工具[1]。

1 船舶管系计算机放样

计算机放样的优点是显而易见的：放样过程精确，数据自动存储、自上而下整体传递，设备模型可以直接调用，虽然前期设计周期较长，但加工预制过程短，现场工作量大大减少。且具备数据库的优越性在于不同的厂家和企业可以直接调用标准件库内数据，一旦有企业使用新型连接件，可以更改升级数据库[2]。同时，计算机放样软件内一般配备全套的实体库模型，设计过程中的设备布置变得简易且直观，明显降低了有关设备领域的图形处理工作量，并且能够直接打印小票图。

常用的船舶生产设计软件包括：航空航天企业广泛应用的CAD/CAE/CAM一体化软件CATIA，模具行业三维设计的主流软件UG，世界上销量最大的三维建模及渲染软件3D Studio Max，造船界应用最为广泛的Tribon M3，专门用于军用舰船包括航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、潜艇以及FPSO、海洋平台的FORAN，沪东中华开发的SPD套料模块以及文中用到的中船611开发的SB3DS船舶三维设计软件。

2 船舶建造三维设计系统

SB3DS船舶三维设计软件的功能主要包括：船体背景快速建模功能、管系三维建模功能、管支架三维设计功能、风管三维建模与数据处理功能。其中船体快速背景模块是以船体结构二维图为基础，使用数据快速生成实体船体背景，以此作为船舶管系放样的初始背景。而管子三维建模模块作为管系放样生产的主要模块具备船舶管路创建、附件连接件的插入、管子编号、生成剖面图等功能，完成管路布置及附件设计后能够添加相应的支架[3]。

该设计系统不仅能够构建管路并直接定义管路壁厚、材质、表面处理方式、加工区域等管路基本数据，而且能够直接在管路中间加设法兰、套管、异径接头等连接件，同时还可以调用截止阀、闸阀、漏水口、海水滤器等附件，最明显的优点是：这些调用的附件及阀件的实体来自于系统自带的数据库，并不需要再次使用CAD建模绘制。该系统自带三大数据库，分别是标准件库、实体库及设计统计数据库。标准件库采用的ACCESS关联式数据库管理系统，不仅能够满足调用数据的功能，而且可以根据建模实体设备、附件的变化将数据库中的数据进行更改；实体库的实用性能较好，能够直接在管系设计中调用相应实体，而且实体图形的法兰连接位置定位准确，一一对应船上设备法兰安装孔；在三大数据库中，标准件库与实体库都是在设计开始前就存在的，只用统计数据库根据设计模型中涉及的管路系统的建模开始而自动生成，并且数据随着模型的更改而变化，其自动传递数据的功能大大简化了设计阶段的数据统计工作。

现阶段，随着数字化造船技术的不断发展，出现了无纸化造船技术。2019年3月22日中船集团江南造船（集团）有限责任公司为交通运输部东海航海保障中心建造的大型航标船下水。该艘船舶作为全球首艘使用无纸化建造模式建造的船舶，其成功下水为数字化造船开启了新的里程。而在船厂建造的整个流程建造中周期的13%～17%为管系的制造与安装。一直以来制约船舶管系建造过程效率的关键是数据的粗制化，安装过程的数据误差与定位弯曲的尺寸不准确，尤其是对于管路系统复杂的舱室其管路整体布置的准确性难以保障导致其生产周期较长。使用管系放样软件进行生产设计，弥补了这些短板，尽管船舶管系计算机放样设计的前期建模周期相对较长，但是其显著提高了船舶管系的生产效率，缩短了生产周期。

3 放样实例

放样设计以4300DWT散货船机舱燃油系统为例，使用SB3DS放样软件进行无纸化造船。该放样模式不仅设计精确，而且数据的存储与传递可以随着整个周期长时间存在，且更改与更新过程更为简便。由于其统计数据库自动生成与更新的特性，船舶管系从生产设计到加工过程的数据系统且完整，可以作为指导其他相近船舶建造的母型船数据支撑。

3.1 放样设计图纸资料

4300DWT散货船机舱燃油系统放样设计所需的图纸包括：4300DWT散货船机舱总布置图、4300DWT散货船机舱燃油系统设计图、4300DWT散货船机舱分段船体结构图。图1为4300DWT散货船机舱总布置主视及左视图、俯视图。

图1 4300DWT散货船机舱总布置主视及左视图

4300DWT散货船机舱燃油系统设计图均为船舶设计院在详细设计阶段设计生成的详细设计图纸，而4300DWT散货船机舱分段结构图则为设计院在生产设计船体部分生成的船体零件结构图纸。这些图纸是进行船舶机舱放样设计的前提和依据，在设计绘制这些图纸的过程中，可以参考相近船型的设计数据，而设计完成的4300DWT散货船设计图纸及数据又可以作为储备母型船设计数据进行备选使用。

机舱布置图选用左视图、俯视图的原因主要是为了确认机舱内的相关设备，保证主机、油泵、循环油柜等燃油系统相关设备位于机舱的准确位置，以便在考虑机舱实际空间与功能的基础上，进行下一步的放样设计。

3.2 资料及相关说明书

在整个放样实施案例的过程中，使用到的相关资料包括《钢质海船入级规范（2018）—轮机分册》《船舶管系布置和安装通用技术条件—管系分册》、4300DWT散货船《船舶主机说明书》等。

3.3 放样步骤

步骤一：运行SB3DS系统软件，新建工程及用户名，运行AUTOCAD程序，在新建的的工程目录下调入4300DWT散货船机舱分段结构图的CAD模型。

步骤二：将4300DWT散货船机舱分段船体结构中除了复板零件结构外均设为隐藏状态，便于进行机舱设备及燃油管路系统的布置设计。

步骤三：根据4300DWT散货船总布置图及机舱设备布置图，参照《钢质海船入级规范（2009）—轮机分册》内关于机舱设计的相应要求，以及其船书要求，参考相应母型船3900DWT散货船设备布置特点在新船船体复板上导入设备实体，设备实体导入顺序原则一般为从主机开始，接着导入机舱柴油发电机模型，然后导入燃油管路系统中的循环油柜、沉淀柜、分油机、澄油机，最后导入整套系统中的滤器、泵、阀等其他辅助机械。导入的设备模型为设备厂商提供的实体模型，模型与实际设备比例为1：1，一旦导入的设备与详细设计生产预留的机舱设备尺寸不相符，及时更改选用的机舱燃油系统设备。辅机设备实体导入效果如图2所示。