三维设计对深水半潜平台项目的应用

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[摘要]现代化船舶平台设计制造的基础特征和信息化发展之间存在着一定的局限性，在这一基础上进行协同化设计显得非常重要且必要。随着近些年计算机技术的持续性发展及其在船舶设计领域的广泛应用，有许多关键技术均可以应用于深水半潜平台项目的设计，其中PDMS、TRIBON、NAPA、CATIA以及CADDSS等软件均可以作为深水半潜平台项目的三维设计软件，其具备独特的技术优势，但是因为系统之间的密封性，导致数据之间存在一定的交互性障碍。对此，为了进一步提高深水半潜平台项目的综合设计水平，本文简要分析深水半潜平台项目当中三维设计的研究与应用，希望可以为相关设计者提供帮助。

[关键词]深水半潜平台项目；三维设计；研究与应用

船舶设计属于一项大型且复杂化的工程，在计算机技术没有成熟之前船舶设计主要是基于螺旋上升的设计方式为主，其设计难度高并且设计时间长、设计成果还存在比较多质量风险问题。随着计算机技术的持续发展，深水半潜平台项目的设计过程不仅周期压缩的短，同时设计流程也更加规范，但是因为船舶结构越发复杂，想要在短时间内高质量的完成深水半潜平台项目设计任务仍然存在较高的难度。对此，探讨深水半潜平台项目中三维设计的研究与应用具备显著实践性价值。

1深水半潜平台项目采用三维设计的价值

在船舶企业的设计与制造过程中，需要高度重视设计平台的应用，在设计过程进行有效管理的同时，需要严格落实数据的交换以及数据的共享化管理。为了进一步提升船舶的整体建设质量并降低船舶的建设成本，需要高度重视船舶在设计期间的三维模型应用从而提高整体设计效益。目前来看，深水半潜平台项目当中三维设计应用价值主要体现在三个方面：1)深水半潜平台项目中采用三维设计方式可以实现对系统中资源的合理整合，同时软件本身属于多样化的，企业可以应用平台实现对软件系统的有效整合，促使所有软件均可以发挥相应的技术优势，从而加快设计综合效率与质量可靠性[1]；2)深水半潜平台项目中采用三维设计方式可以更好的实现对模型数据的管理，在船舶的开发和设计期间会形成大量的数据，这一些数据可以有效展现船舶设计与制造期间的重点与关键信息，但是其中每一个软件所生成的信息并不是统一性的，这也就导致信息管理难度明显提升，同时软件处于持续更新、更换以及升级过程中还会导致严重的数据丢失，此时应用三维平台可以更好的实现对数据的统一化规划与管理，从而提高对数据的利用效率；3)深水半潜平台项目中应用三维设计方式可以更好的提高平台一体化的设计水平，软件设计的成果应当保持关联性特征，在修改部分数据的同时也会牵扯到一些其他的数据，应用三维设计平台方式可以实现统一性的管理数据，可以有效规避大多数数据修改形成错误，并且对于平台一体化的设计形成重要的影响力。

2深水半潜平台项目中三维设计技术方案

平台的设计属于多方面且带有较多特征，其分别是以概念设计、整体规划设计、深化设计以及生产深化设计等不同环节。在这一些部分具备相互关联性特征，并呈现出螺旋上升性表现。在船舶的外形和结构设计期间，借助三维软件可以更好的实现对数据以及资源的整合。下面分别介绍两种软件在三维设计的流程，以便更好的为相关设计者提供帮助。1)PDMS三维软件对于深水半潜平台项目的设计流程如下：PDMS作为大型工程项目的三维设计，它具有很强的建立工程，校核碰撞，管理及传送数据功能。可用它来完成钢结构布置及设计，设备布置，管道布置及设计，电缆及托架布置，暖通管道布置等多方面的三维设计，将设计结果以最直观，最准确的形式反馈给设计者，对于核对干涉，检查碰撞，各专业协调设计起着相当大的作用。其大体流程如下：a)制定整体设计流程设计流程是总体专业所要完成设计工作，系统的规划出整体的布局。使用PDMS软件首先要制定设计流程，并且要将问题及需求及时的反馈与各个专业，协同考虑。b)创建初始轴网创建初始轴网结构，主要包括为平台主尺度，各个外板面，水平桁，强肋位的辅助线。c)建立结构模型PDMS结构建模由于其相对易于上手，使用比较广泛。其基本单元仅为两类：板与型材。由于结构板架间连接方式众多，为提高建模效率可遵循有主到次，由外向内，由大到小，由板到型材这几种顺序：d)新建或导入主要设备及建立附属平台并定位导入设备模型，包括主要的工艺设备、吊装类、泵类设备以及工艺设备的附属操作平台、铁舾（梯子栏杆等）、设备基座等，并根据已有的轴线进行设备定位，并向相关专业提资。e)建立初始管道模型并建立主要管道设备和附属平台根据流程图进行初始管道路径建模，并规划出阀门位置及操作平台，再根据初始配管方案，进行支架布置，如有大型燃气、通风管道需要将大型阀门设备模型及附属平台建立，并向相关专业提资。f)建立电缆线路模型、电缆托架、安全通道及地排等电气、机械、安全等专业可以根据前期布置建立电缆线路模型、电缆托架、消防通道等模型，并向相关专业提资。h)细化详设结构模型，整体核查干涉图7PDMS细化结构模型，整体核查干涉i)出图2)CATIA三维软件对于深水半潜平台项目的设计流程如下：a)系统框架CATIA属于三维平台的核心系统，其具备比较突出的作用与意义，可以借助Automation技术开发船体的外形，同时可以完成船体的基本结构设计，借助XML中间格式文件，可以实现系统的集成化构建，同时船舶设计功能模块可以划分为五个部分，同时船舶设计表达可以应用通用模型实现对平台的建设。b)核心平台在深水半潜平台项目三维设计期间，在前期进行研究时可以进行测试和对比，下面以CATIA作为核心平台进行设计。首先该软件属于通用性的CAD软件，船舶设计的造型功能非常庞大，同时操作简单、精度也相对较高，在转换软件期间也可以更好的保障模型及其精度。CATIA软件可以提供较多的二次开发接口，同时资料相对比较丰富，这也可以为软件开发降低难度。在接口方面可以提供标准化的文件格式，同时可以实现输出标准的文件格式，借助CATIA软件可以构建船舶的模型库、板材库以及设备库，能够有效提高设计综合效率并降低建模的难度。同时CATIA软件具备比较强大的发展空间，属于提高深水半潜平台项目三维设计综合水平的有效途径[2]。c)模型接口方案船舶三维设计平台方面最为重要的功能便是数据交换性功能，其能够实现模型的共享，同时CAX系统的数据接口主要涉及到三种，分别为专用、通用以及统一性模型三种。专用的格式数据交换主要是为三维模型的映射以及转换为主，基于特性系统CAD当中的DWG格式、CATIA软件以及CATpart等，通用的数据标准可以通过DXF、STEP以及LGES等，这一些数据格式属于中性化的，其不依赖于任何系统。统一性产品模型数据交换属于不同系统应用相同数据管理的软件，同时还能够实现跨平台的设计。船舶设计牵涉到的因素非常多，其本身属于一个复杂的综合物体，对其进行设计时方案具备复杂化的综合性特征，这一些问题包含了流体静力学、水动力以及结构等多方面知识，只有将学科高度优化和融合，才可以更好的完成船舶设计。在模型表达方面，船舶设计的不同阶段对应设计知识应当保持高自由度，设计阶段的设计知识非常多，设计自由度却比较低。在设计期间可以以毫米作为单位完成建模，同时基于不同软件可以实现对单位制的设计，其可以维持毫米级标准，但是对于不同三维软件设计的几何体参数数据精度要求并不相同，同时可以达到四位小数点的有效值标准。在整体模型方面，基于多学科的优化方式，可以突出落实管系、电气、设备等模型建设，同时基于ship为跟元素，基于整体船体，同时以Shape作为外形模型，hull作为结构模型，subdivsion作为分舱模型，从而完成整体设计任务。

3结语

综上所述，深水半潜平台项目当中合理应用三维设计软件能够更加快速且合理的完成船舶设计任务，能够显著提高船舶的综合设计水平，可以在设计期间做到更加彻底、创新以及高水平。借助过程性重组，可以有效提升船舶制造期间的质量水平并降低建设成本。对此，在今后需要进一步探究软件的应用方式，针对船舶设计三维平台的关键性技术进行合理的分析，尤其是做好数据接口方案以及模型之间信息传递方式、建模方式等研究，进一步强化深水半潜平台项目的三维设计综合水平，为我国深水半潜平台设计以及建造的发展提供支持。

参考文献

[1]杨志国.水运工程施工船舶管理系统软件设计与实现[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，8，No.7(04):142-143.

[2]张华，郭哲璐，周舟，等.基于PDM系统的船舶生产设计多项目管理模式研究[J].新技术新工艺，8，No.3(08):-.

[3]吴祥勇.PDMS与Tekla在钢结构三维设计中的应用研究[C].AVEVA论文专刊.2.

[4]潘谨.PDMS建级程序的优化[C].AVEVA论文专刊.20.

[5]黄增宏黎明红郭晓克.三维设计流程和管理模式的研究[C].AVEVA论文专刊.4.

作者：张文博 董宝辉 杨亮 乔晓国 胡海峰 单位：海洋石油工程股份有限公司