CN112199808B - 一种船舶管路快速设计系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种船舶管路快速设计系统，包括知识数据库子系统、快速设计工具子系统、设计校核子系统及PLM服务器；知识数据库子系统包括项目配置模块、用户权限配置模块、版本管理模块及知识数据库；快速设计工具子系统包括管附件选取模块、明细表生成模块、接口名称对照表生成模块、管路标注模块、技术要求编写模块及动态数据缓存模块；设计校核子系统包括流体阻力计算模块和连接性检查模块；知识数据库与管附件选取模块相连接，动态数据缓存模块分别与明细表生成模块、流体阻力计算模块、连接性检查模块及PLM服务器相连接；提高了设计人员的工作效率和质量；系统具备规则匹配、连接性检查功能，信息自动判断能力，对错误设计进行报错和提醒，减少了出错率。

Description

一种船舶管路快速设计系统和方法

技术领域

本发明属于船舶轮机设计技术领域，特别涉及一种船舶管路快速设计系统和方法。

背景技术

船舶管路系统作为船舶的重要组成部分，是量大面广的“血管”类系统，主要包含为推进装置服务的动力管路和为全船服务的船舶管路。通常管路由管材、阀件和附件组成，其中，附件分法兰、螺纹接头、连接件、密封件等通用型附件和测深单元、甲板漏水口、滤器、通风附件等专用型附件。

在管路设计过程中，需掌握系统及主要设备技术状态，了解组成设备对流体介质的需求和接口，明确本系统与其它系统的接口，结合系统功能和介质流速等要求选取合适的管径，根据系统组成设备的布置位置确定图纸布局，选取绘图比例。根据设备具体位置和接口，进行管线连接，并选择合适的阀附件以满足系统功能需求。同时，管路设计需要满足相应的规则，例如，同一系统的管材与阀附件材料应相匹配，材料强度和腐蚀性能均不得低于管路，连接形式应根据管内介质压力合理选择；同一系统设计时尽可能减少管系材料、阀附件种类，以提高管路的互换性。

由于管路设计图纸量大、标注信息多、物料统计繁琐，同时，受技术状态不确定的影响修改频繁。为便于对船舶管路系统进行快捷设计，梳理设计用管材、阀附件的标准数据，绘图管线和阀附件图元，清理性能计算、管附件匹配和标注等，以统一知识工程库的形式存储。在设计过程中，便于设计者调用和选取，辅助完成管附件匹配、明细表生成、技术要求绘制等功能。本系统和方法对管路设计知识进行综合有效管理与运用，能提高管路设计效率并有助于知识经验的传承。

发明内容

本发明的目的在于解决管路设计对设计者要求较高、查阅标准规范频繁、效率低下的问题，提供一种避免上述缺陷、基于统一知识数据源的船舶管路快速设计系统和方法。

本发明采用的技术方案是：一种船舶管路快速设计系统，该系统包括知识数据库子系统、快速设计工具子系统、设计校核子系统及PLM服务器；

所述知识数据库子系统用于进行知识数据库构建和维护,包括项目配置模块、用户权限配置模块、版本管理模块及知识数据库,知识数据库包含标准数据库、匹配规则库和基本图元库；项目配置模块、用户权限配置模块、版本管理模块分别进行项目配置、权限设置和标准数据版本管理功能；

所述快速设计工具子系统包括管附件选取模块、明细表生成模块、接口名称对照表生成模块、管路标注模块、技术要求编写模块及动态数据缓存模块；

所述设计校核子系统包括流体阻力计算模块和连接性检查模块；流体阻力计算模块从知识数据库中获取管路信息从而开展各管段和附件的阻力计算；连接性检查模块对管路进行连接性检查；

所述知识数据库与管附件选取模块相连接，动态数据缓存模块分别与明细表生成模块、流体阻力计算模块、连接性检查模块及PLM服务器相连接；所述明细表生成模块、接口名称对照表生成模块、管路标注模块及技术要求编写模块之间依次连接；

所述连接性检查模块检查管路系统连接性的步骤为：

步骤一：根据管路系统原理图，确定各管线段的相互联通关系和管线段端点坐标信息；

步骤二：对于所有管线段含有的M个端点进行排序，其中，M是大于等于2的整数；

步骤三：按管线段端点顺序，从第一个管线段端点开始，以端点为中心创建正方形几何域，正方形边长为k倍图面最小管线间距，获取正方形几何域内所有线段和曲线的数据信息，统计出线段数为N，其中，N是大于等于1的整数；

步骤四：判断N值，若等于1，且几何域内无任何曲线，则标记该管线段，对下一管线段端点执行分析；否则进行后续分析；

步骤五：依次判断管线段端点与几何域内其他N-1条管线段之间的位置关系，计算端点到每条管线段的最短距离，若最短距离为0，进一步判断含该端点管线段是否与相应管线段共线，若存在共线，则标记两条管线段；否则不作任何处理；若最短距离大于0，判断该端点是否属于其它管线段，若不属于其他管线段，则标记两条管线段，否则不作任何处理，直至循环判断管线段端点与其他N-1条管线段之间的位置关系结束；

步骤六：依次循环执行步骤三、四和五，直到所有管线段的M个端点执行结束。

进一步的，所述知识数据库子系统的知识数据库为可配置知识库，按知识数据类别进行存储，并结合标准发布和数据更新进行实时维护。

进一步的，所述快速设计工具子系统基于CAD系统运行，并将设备、管路、阀附件等属性信息存入PLM系统；其中，明细表生成模块进行明细栏创建、明细内容生成和总重量统计；接口名称对照表生成模块进行明细栏创建、接口内容自动生成等；管路标注模块进行管线、阀附件和设备接口等自动标注；技术要求模块根据预定义模板自动生成技术要求。

进一步的，所述标准数据库包括各种管材和阀附件的标准号、材料、型号规格以及重量等信息；匹配规则库基于梳理标准规格和技术要求，通过配置文件制定匹配性检查规则，检查规则主要包括通过识别流体介质选取合适管路材质的材质检查规则，判断相连接的管材与阀附件压力等级是否合适的压力检查规则，判断相连接的管材与阀附件通径是否相等的通径检查规则，用于检查管路系统中材质、压力、通径等是否满足规范要求；基本图元库包括各种管材和阀附件的设计图元，符合CAD绘制要求。

进一步的，所述步骤三中k的取值范围为2＞k≥1.9。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：面向船舶管路设计构建了完善的管路标准数据库、匹配规则库和基本图元库。在设计过程中，结合系统设备布置位置，通过选取管线和阀附件二维符号即可开展绘图，实现了管附件、接口标注的自动生成，能快速开展明细表创建、自动编号、内容生成和总重量统计，根据预定义模板自动生成技术要求，提高了设计人员的工作效率和质量。同时，系统具备规则匹配、连接性检查功能，实现设计信息自动判断能力，对错误设计进行报错和提醒机制，大大减少了设计出错率。

附图说明

图1是船舶管路快速设计系统的基本架构示意图。

图2是船舶管路快速设计方法工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明：

请参照图1、图2，一种船舶管路快速设计系统，该快速设计系统是一个KE/CAD/PLM(KE为知识工程，PLM为产品生命周期管理)集成系统。

该系统具体包括知识数据库子系统1、快速设计工具子系统2、设计校核子系统3及PLM服务器4；

所述知识数据库子系统1用于进行知识数据库构建和维护,包括项目配置模块11、用户权限配置模块12、版本管理模块13及知识数据库14,知识数据库14包含标准数据库、匹配规则库和基本图元库；项目配置模块11、用户权限配置模块12、版本管理模块13分别进行项目配置、权限设置和标准数据版本管理功能；

所述快速设计工具子系统2包括管附件选取模块21、明细表生成模块22、接口名称对照表生成模块23、管路标注模块24、技术要求编写模块25及动态数据缓存模块26；

所述设计校核子系统包括流体阻力计算模块31和连接性检查模块32；流体阻力计算模块31从知识数据库中获取管路信息从而开展各管段和附件的阻力计算；连接性检查模块32对管路进行连接性检查；

所述知识数据库14与管附件选取模块21相连接，动态数据缓存模块26分别与明细表生成模块22、流体阻力计算模块31、连接性检查模块32及PLM服务器4相连接；所述明细表生成模块22、接口名称对照表生成模块23、管路标注模块24及技术要求编写模块25之间依次连接；

其中，连接性检查模块32检查管路系统连接性的步骤为：

步骤一：根据管路系统原理图，确定各管线段的相互联通关系和管线段端点坐标信息；

步骤二：对于所有管线段含有的M个端点进行排序，其中，M是大于等于2的整数；

步骤三：按管线段端点顺序，从第一个管线段端点开始，以端点为中心创建正方形几何域(这里的几何域指在平面图用线段圈定的图幅范围)，正方形边长为k倍图面最小管线间距，(考虑到管线之间的间距，k的取值范围为2＞k≥1.9)获取正方形几何域内所有线段和曲线的数据信息，统计出线段数为N，其中，N是大于等于1的整数；

步骤四：判断N值，若等于1，且几何域内无任何曲线，则标记该管线段，对下一管线段端点执行分析；否则进行后续分析；

步骤五：依次判断管线段端点与几何域内其他N-1条管线段之间的位置关系，计算端点到每条管线段的最短距离，若最短距离为0，进一步判断含该端点管线段是否与相应管线段共线，若存在共线，则标记两条管线段；否则不作任何处理；若最短距离大于0，判断该端点是否属于其它管线段，若不属于其他管线段，则标记两条管线段，否则不作任何处理，直至循环判断管线段端点与其他N-1条管线段之间的位置关系结束；

步骤六：依次循环执行步骤三、四和五，直到所有管线段的M个端点执行结束。

所述知识数据库子系统的知识数据库为可配置知识库，按知识数据类别进行存储，并结合标准发布和数据更新进行实时维护。

所述快速设计工具子系统基于CAD系统运行，并将设备、管路、阀附件等属性信息存入PLM系统；其中，明细表生成模块进行明细栏创建、明细内容生成和总重量统计；接口名称对照表生成模块进行明细栏创建、接口内容自动生成等；管路标注模块进行管线、阀附件和设备接口等自动标注；技术要求模块根据预定义模板自动生成技术要求。

所述标准数据库包括各种管材和阀附件的标准号、材料、型号规格以及重量等信息；匹配规则库基于梳理标准规格和技术要求，通过配置文件制定匹配性检查规则，检查规则主要包括通过识别流体介质选取合适管路材质的材质检查规则，判断相连接的管材与阀附件压力等级是否合适的压力检查规则，判断相连接的管材与阀附件通径是否相等的通径检查规则，用于检查管路系统中材质、压力、通径等是否满足规范要求；基本图元库包括各种管材和阀附件的设计图元，符合CAD绘制要求。

上述船舶管路快速设计系统的设计方法，包括如下步骤：

步骤1、根据具体船舶产品配置或更新知识数据库14；

步骤2、系统数据输入和信息选择，输入信息包括流体介质、系统流量、介质粘度、设备接口直径和最大允许压降等；

步骤3、系统自动计算，开展系统管线绘制；

步骤4、选取并调用合适的阀附件进行绘制；

步骤5、从知识数据库中获取管路信息从而开展各管段和附件的阻力计算，判断流体阻力是否满足允许压降，若满足，执行步骤6，否则转向步骤4；

步骤6、检查管路连接性，并显示管线两端与设备连接状态，若连接性完好，执行步骤7，否则转向步骤4；

步骤7、开展明细信息设置，如输入明细表比例，插入点位置选取；

步骤8、自动调用明细表模板，自动创建明细内容和计算总重量；

步骤9、开展接口信息设置，如输入接口名称对照表比例；

步骤10、自动调用接口名称对照表模板，生成接口明细内容；

步骤11、开展标注设置，根据标准对象位置确定指引线起点坐标；

步骤12、结合指引线起点位置，计算出标注内容插入点位置；

步骤13、根据标注内容计算指引线横线两端坐标或圆圈圆心，并自动生成指引线；

步骤14、按预定义的绘图格式赋予标注内容；

步骤15、根据图纸比例输入放大倍数，可自动生成技术要求；

步骤16、汇总形成的管路设计数据，存放于PLM服务器端，供用户在后续相关设计中使用；

步骤17、结束。

本设计系统可推送相关规格且符合绘制要求的图元，具备匹配和标注功能，可进行相关性能计算和连接性检查，通过提取管路属性信息以实现明细统计，并生成接口名称对照表和技术要求，能够满足船舶管路系统通用设计，系统安全可靠、设计质量高、运行效率好。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种船舶管路快速设计系统，其特征在于：该系统包括知识数据库子系统(1)、快速设计工具子系统(2)、设计校核子系统(3)及PLM服务器(4)；

所述知识数据库子系统(1)用于进行知识数据库构建和维护,包括项目配置模块(11)、用户权限配置模块(12)、版本管理模块(13)及知识数据库(14),知识数据库(14)包含标准数据库、匹配规则库和基本图元库；项目配置模块(11)、用户权限配置模块(12)、版本管理模块(13)分别进行项目配置、权限设置和标准数据版本管理功能；

所述快速设计工具子系统(2)包括管附件选取模块(21)、明细表生成模块(22)、接口名称对照表生成模块(23)、管路标注模块(24)、技术要求编写模块(25)及动态数据缓存模块(26)；

所述设计校核子系统包括流体阻力计算模块(31)和连接性检查模块(32)；流体阻力计算模块(31)从知识数据库中获取管路信息从而开展各管段和附件的阻力计算；连接性检查模块(32)对管路进行连接性检查；

所述知识数据库(14)与管附件选取模块(21)相连接，动态数据缓存模块(26)分别与明细表生成模块(22)、流体阻力计算模块(31)、连接性检查模块(32)及PLM服务器(4)相连接；所述明细表生成模块(22)、接口名称对照表生成模块(23)、管路标注模块(24)及技术要求编写模块(25)之间依次连接；

所述连接性检查模块(32)检查管路系统连接性的步骤为：

步骤一：根据管路系统原理图，确定各管线段的相互联通关系和管线段端点坐标信息；

步骤二：对于所有管线段含有的M个端点进行排序，其中，M是大于等于2的整数；

步骤三：按管线段端点顺序，从第一个管线段端点开始，以端点为中心创建正方形几何域，正方形边长为k倍图面最小管线间距，获取正方形几何域内所有线段和曲线的数据信息，统计出线段数为N，其中，N是大于等于1的整数；

步骤四：判断N值，若等于1，且几何域内无任何曲线，则标记该管线段，对下一管线段端点执行分析；否则进行后续分析；

步骤五：依次判断管线段端点与几何域内其他N-1条管线段之间的位置关系，计算端点到每条管线段的最短距离，若最短距离为0，进一步判断含该端点管线段是否与相应管线段共线，若存在共线，则标记两条管线段；否则不作任何处理；若最短距离大于0，判断该端点是否属于其它管线段，若不属于其他管线段，则标记两条管线段，否则不作任何处理，直至循环判断管线段端点与其他N-1条管线段之间的位置关系结束；

步骤六：依次循环执行步骤三、四和五，直到所有管线段的M个端点执行结束。

2.如权利要求1所述的船舶管路快速设计系统，其特征在于，所述知识数据库子系统的知识数据库为可配置知识库，按知识数据类别进行存储，并结合标准发布和数据更新进行实时维护。

3.如权利要求1所述的船舶管路快速设计系统，其特征在于，所述快速设计工具子系统基于CAD系统运行，并将设备、管路、阀附件属性信息存入PLM系统；其中，明细表生成模块进行明细栏创建、明细内容生成和总重量统计；接口名称对照表生成模块进行明细栏创建、接口内容自动生成；管路标注模块进行管线、阀附件和设备接口自动标注；技术要求模块根据预定义模板自动生成技术要求。

4.根据权利要求1所述的船舶管路快速设计系统，其特征在于：所述标准数据库包括各种管材和阀附件的标准号、材料、型号规格以及重量信息；匹配规则库基于梳理标准规格和技术要求，通过配置文件制定匹配性检查规则，检查规则主要包括通过识别流体介质选取合适管路材质的材质检查规则，判断相连接的管材与阀附件压力等级是否合适的压力检查规则，判断相连接的管材与阀附件通径是否相等的通径检查规则，用于检查管路系统中材质、压力、通径是否满足规范要求；基本图元库包括各种管材和阀附件的设计图元，符合CAD绘制要求。

5.根据权利要求1所述的船舶管路快速设计系统，其特征在于：所述步骤三中k的取值范围为2＞k≥1.9。

6.根据权利要求1～5任一权利要求所述的船舶管路快速设计系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据具体船舶产品配置或更新知识数据库(14)；

步骤2、系统数据输入和信息选择，输入信息包括流体介质、系统流量、介质粘度、设备接口直径和最大允许压降；

步骤3、系统自动计算，开展系统管线绘制；

步骤4、选取并调用合适的阀附件进行绘制；

步骤5、从知识数据库中获取管路信息从而开展各管段和附件的阻力计算，判断流体阻力是否满足允许压降，若满足，执行步骤6，否则转向步骤4；

步骤6、检查管路连接性，并显示管线两端与设备连接状态，若连接性完好，执行步骤7，否则转向步骤4；

步骤7、开展明细信息设置，包括输入明细表比例，插入点位置选取；

步骤8、自动调用明细表模板，自动创建明细内容和计算总重量；

步骤9、开展接口信息设置，包括输入接口名称对照表比例；

步骤10、自动调用接口名称对照表模板，生成接口明细内容；

步骤11、开展标注设置，根据标准对象位置确定指引线起点坐标；

步骤12、结合指引线起点位置，计算出标注内容插入点位置；

步骤13、根据标注内容计算指引线横线两端坐标或圆圈圆心，并自动生成指引线；

步骤14、按预定义的绘图格式赋予标注内容；

步骤15、根据图纸比例输入放大倍数，可自动生成技术要求；

步骤16、汇总形成的管路设计数据，存放于PLM服务器端，供用户在后续相关设计中使用；

步骤17、结束。

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