三維設計對深水半潛平臺項目的應用

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[摘要]現代化船舶平臺設計制造的基礎特征和信息化發展之間存在著一定的局限性，在這一基礎上進行協同化設計顯得非常重要且必要。隨著近些年計算機技術的持續性發展及其在船舶設計領域的廣泛應用，有許多關鍵技術均可以應用于深水半潛平臺項目的設計，其中PDMS、TRIBON、NAPA、CATIA以及CADDSS等軟件均可以作為深水半潛平臺項目的三維設計軟件，其具備獨特的技術優勢，但是因為系統之間的密封性，導致數據之間存在一定的交互性障礙。對此，為了進一步提高深水半潛平臺項目的綜合設計水平，本文簡要分析深水半潛平臺項目當中三維設計的研究與應用，希望可以為相關設計者提供幫助。

[關鍵詞]深水半潛平臺項目；三維設計；研究與應用

船舶設計屬于一項大型且復雜化的工程，在計算機技術沒有成熟之前船舶設計主要是基于螺旋上升的設計方式為主，其設計難度高并且設計時間長、設計成果還存在比較多質量風險問題。隨著計算機技術的持續發展，深水半潛平臺項目的設計過程不僅周期壓縮的短，同時設計流程也更加規范，但是因為船舶結構越發復雜，想要在短時間內高質量的完成深水半潛平臺項目設計任務仍然存在較高的難度。對此，探討深水半潛平臺項目中三維設計的研究與應用具備顯著實踐性價值。

1深水半潛平臺項目采用三維設計的價值

在船舶企業的設計與制造過程中，需要高度重視設計平臺的應用，在設計過程進行有效管理的同時，需要嚴格落實數據的交換以及數據的共享化管理。為了進一步提升船舶的整體建設質量并降低船舶的建設成本，需要高度重視船舶在設計期間的三維模型應用從而提高整體設計效益。目前來看，深水半潛平臺項目當中三維設計應用價值主要體現在三個方面：1)深水半潛平臺項目中采用三維設計方式可以實現對系統中資源的合理整合，同時軟件本身屬于多樣化的，企業可以應用平臺實現對軟件系統的有效整合，促使所有軟件均可以發揮相應的技術優勢，從而加快設計綜合效率與質量可靠性[1]；2)深水半潛平臺項目中采用三維設計方式可以更好的實現對模型數據的管理，在船舶的開發和設計期間會形成大量的數據，這一些數據可以有效展現船舶設計與制造期間的重點與關鍵信息，但是其中每一個軟件所生成的信息并不是統一性的，這也就導致信息管理難度明顯提升，同時軟件處于持續更新、更換以及升級過程中還會導致嚴重的數據丟失，此時應用三維平臺可以更好的實現對數據的統一化規劃與管理，從而提高對數據的利用效率；3)深水半潛平臺項目中應用三維設計方式可以更好的提高平臺一體化的設計水平，軟件設計的成果應當保持關聯性特征，在修改部分數據的同時也會牽扯到一些其他的數據，應用三維設計平臺方式可以實現統一性的管理數據，可以有效規避大多數數據修改形成錯誤，并且對于平臺一體化的設計形成重要的影響力。

2深水半潛平臺項目中三維設計技術方案

平臺的設計屬于多方面且帶有較多特征，其分別是以概念設計、整體規劃設計、深化設計以及生產深化設計等不同環節。在這一些部分具備相互關聯性特征，并呈現出螺旋上升性表現。在船舶的外形和結構設計期間，借助三維軟件可以更好的實現對數據以及資源的整合。下面分別介紹兩種軟件在三維設計的流程，以便更好的為相關設計者提供幫助。1)PDMS三維軟件對于深水半潛平臺項目的設計流程如下：PDMS作為大型工程項目的三維設計，它具有很強的建立工程，校核碰撞，管理及傳送數據功能。可用它來完成鋼結構布置及設計，設備布置，管道布置及設計，電纜及托架布置，暖通管道布置等多方面的三維設計，將設計結果以最直觀，最準確的形式反饋給設計者，對于核對干涉，檢查碰撞，各專業協調設計起著相當大的作用。其大體流程如下：a)制定整體設計流程設計流程是總體專業所要完成設計工作，系統的規劃出整體的布局。使用PDMS軟件首先要制定設計流程，并且要將問題及需求及時的反饋與各個專業，協同考慮。b)創建初始軸網創建初始軸網結構，主要包括為平臺主尺度，各個外板面，水平桁，強肋位的輔助線。c)建立結構模型PDMS結構建模由于其相對易于上手，使用比較廣泛。其基本單元僅為兩類：板與型材。由于結構板架間連接方式眾多，為提高建模效率可遵循有主到次，由外向內，由大到小，由板到型材這幾種順序：d)新建或導入主要設備及建立附屬平臺并定位導入設備模型，包括主要的工藝設備、吊裝類、泵類設備以及工藝設備的附屬操作平臺、鐵舾（梯子欄桿等）、設備基座等，并根據已有的軸線進行設備定位，并向相關專業提資。e)建立初始管道模型并建立主要管道設備和附屬平臺根據流程圖進行初始管道路徑建模，并規劃出閥門位置及操作平臺，再根據初始配管方案，進行支架布置，如有大型燃氣、通風管道需要將大型閥門設備模型及附屬平臺建立，并向相關專業提資。f)建立電纜線路模型、電纜托架、安全通道及地排等電氣、機械、安全等專業可以根據前期布置建立電纜線路模型、電纜托架、消防通道等模型，并向相關專業提資。h)細化詳設結構模型，整體核查干涉圖7PDMS細化結構模型，整體核查干涉i)出圖2)CATIA三維軟件對于深水半潛平臺項目的設計流程如下：a)系統框架CATIA屬于三維平臺的核心系統，其具備比較突出的作用與意義，可以借助Automation技術開發船體的外形，同時可以完成船體的基本結構設計，借助XML中間格式文件，可以實現系統的集成化構建，同時船舶設計功能模塊可以劃分為五個部分，同時船舶設計表達可以應用通用模型實現對平臺的建設。b)核心平臺在深水半潛平臺項目三維設計期間，在前期進行研究時可以進行測試和對比，下面以CATIA作為核心平臺進行設計。首先該軟件屬于通用性的CAD軟件，船舶設計的造型功能非常龐大，同時操作簡單、精度也相對較高，在轉換軟件期間也可以更好的保障模型及其精度。CATIA軟件可以提供較多的二次開發接口，同時資料相對比較豐富，這也可以為軟件開發降低難度。在接口方面可以提供標準化的文件格式，同時可以實現輸出標準的文件格式，借助CATIA軟件可以構建船舶的模型庫、板材庫以及設備庫，能夠有效提高設計綜合效率并降低建模的難度。同時CATIA軟件具備比較強大的發展空間，屬于提高深水半潛平臺項目三維設計綜合水平的有效途徑[2]。c)模型接口方案船舶三維設計平臺方面最為重要的功能便是數據交換性功能，其能夠實現模型的共享，同時CAX系統的數據接口主要涉及到三種，分別為專用、通用以及統一性模型三種。專用的格式數據交換主要是為三維模型的映射以及轉換為主，基于特性系統CAD當中的DWG格式、CATIA軟件以及CATpart等，通用的數據標準可以通過DXF、STEP以及LGES等，這一些數據格式屬于中性化的，其不依賴于任何系統。統一性產品模型數據交換屬于不同系統應用相同數據管理的軟件，同時還能夠實現跨平臺的設計。船舶設計牽涉到的因素非常多，其本身屬于一個復雜的綜合物體，對其進行設計時方案具備復雜化的綜合性特征，這一些問題包含了流體靜力學、水動力以及結構等多方面知識，只有將學科高度優化和融合，才可以更好的完成船舶設計。在模型表達方面，船舶設計的不同階段對應設計知識應當保持高自由度，設計階段的設計知識非常多，設計自由度卻比較低。在設計期間可以以毫米作為單位完成建模，同時基于不同軟件可以實現對單位制的設計，其可以維持毫米級標準，但是對于不同三維軟件設計的幾何體參數數據精度要求并不相同，同時可以達到四位小數點的有效值標準。在整體模型方面，基于多學科的優化方式，可以突出落實管系、電氣、設備等模型建設，同時基于ship為跟元素，基于整體船體，同時以Shape作為外形模型，hull作為結構模型，subdivsion作為分艙模型，從而完成整體設計任務。

3結語

綜上所述，深水半潛平臺項目當中合理應用三維設計軟件能夠更加快速且合理的完成船舶設計任務，能夠顯著提高船舶的綜合設計水平，可以在設計期間做到更加徹底、創新以及高水平。借助過程性重組，可以有效提升船舶制造期間的質量水平并降低建設成本。對此，在今后需要進一步探究軟件的應用方式，針對船舶設計三維平臺的關鍵性技術進行合理的分析，尤其是做好數據接口方案以及模型之間信息傳遞方式、建模方式等研究，進一步強化深水半潛平臺項目的三維設計綜合水平，為我國深水半潛平臺設計以及建造的發展提供支持。

參考文獻

[1]楊志國.水運工程施工船舶管理系統軟件設計與實現[J].中小企業管理與科技(下旬刊)，8，No.7(04):142-143.

[2]張華，郭哲璐，周舟，等.基于PDM系統的船舶生產設計多項目管理模式研究[J].新技術新工藝，8，No.3(08):-.

[3]吳祥勇.PDMS與Tekla在鋼結構三維設計中的應用研究[C].AVEVA論文專刊.2.

[4]潘謹.PDMS建級程序的優化[C].AVEVA論文專刊.20.

[5]黃增宏黎明紅郭曉克.三維設計流程和管理模式的研究[C].AVEVA論文專刊.4.

作者：張文博 董寶輝 楊亮 喬曉國 胡海峰 單位：海洋石油工程股份有限公司