浅谈船体分段复杂吊装方案自动化设计方法及运用

浅谈船体分段复杂吊装方案自动化设计方法及运用
摘要在船舶制造当中，除了一些小船采用整体建造外，中大型船舶都是采用分段建造工艺。

随着科学技术不断发展，当今船体结构也变得愈加复杂，这也提高了船体分段的吊装难度。

基于此，本文以自动化技术为手段，探究自动化船体分段复杂吊装方案与设计方法。

关键词船体分段；复杂吊装方案；自动化设计；应用
前言
船体分段吊装是当今船舶建造中十分重要的一项工作，主要内容包括船体翻身、位移等，良好的吊装工作可以保障船舶建造周期、安全、质量。

为了能够保障船舶建造工作可以顺利进行，要求制造厂提前制定更加严谨、科学的吊装方案。

在设计吊装方案时，要重点加强可行性、合理性进行分析，确保吊装工作的效率和安全。

分段吊装需要反复对船体的尺寸、重量、重心、结构等各项参数进行考量，由于其中所涉及的因素较多，所以采用普通的Tribon等软件无法完全实现自动化，给吊装工作带来了极大的影响。

这就需要采用更加高效、安全的自动化设计方案，对Tribon软件进行优化、灵活运用，为船舶建造提供更加有利条件。

1 船體分段吊装中的自动化设置
1.1 吊点设置
例如在风电船体吊装过程中，通常都是采用反造法工艺，这就需要找出吊装船体的吊点，这也是风电船体吊装方案中的重点内容。

在吊点设置中，虽然使用软件技术可以计算船体中心点的理论值，但是依然要结合大量的人工经验，对吊点设置方案进行设计。

其主要流程为：①选择分段；②数据抽取；③判别关键位置；④选择布置方法；⑤生成吊点自动化方案；⑥选择对应规格的眼板类型；⑦布置眼板；⑧在Tribon中检查结果，是否符合吊装要求；⑨如果符合要求则完成设计，如果不符合要求则重新回到第四环节重新进行计算（如图1）[1]。

1.2 吊点位置识别与动态调整
为了能够提高吊装的安全性，就必须要精准的辨别吊点的位置，这就要对吊装位置进行分段区分。

其实施流程如下（以船体x，y，z轴进行计算）：
（1）信息获取。

打开Tribon软件，选择Vitesse二次开发工具，设定吊点信息采集区域，并对这些区域的板架信息进行采集，主要包括板架质量、分段名称、中心标、框架参数等，采用三维数值的形式进行保存，也就是x，y，z轴的形式。

（2）提出特殊板架。

将目标分段的板架当中挑选出具有特殊性的分段板架，如板架x轴长度限定阈值；z轴长度大于限定阈值。

通过软件计算出横梁、横舱
壁板架，并以板架的x轴为基础，对x轴进行分段划分，并标出特殊位置。

（3）吊点自动化设置。

如在风电船体要进行甲板分段吊装，则需要对甲板进行分段，其中主要包括纵舱壁框架、甲板系统、横舱壁系统以及加强部件。

在自动化设置当中，需要在双层底与夹板、甲板与甲板之间安装立柱，同时也要在双层底和甲板之间安装舱壁。

并采用8点吊装的规划方案，在甲板面上设计5个T40型的眼板、3个D40眼板、3个T40眼板（安装到纵舱壁）。

2 船体分段复杂吊装的虚拟模型构建
以Tribon软件作为基础，将船舶的模型进行分段处理，并转化为三维DXF 格式文件，将文件导入到3ds Max软件当中，输入模型比例设置成为1：1。

根据船舶龙门吊图纸，明确龙门吊模型当中14个重要的参数，包括轨道距离、主梁与地面高度、主梁自身高度、运行机构长度等。

进行得到建立吊具的6个模型参数，主要包括Box、Cylinder、Boolean等[2]。

3 船体分段吊装方案系统开发
船体分段吊装设计系统主要是采用了C语言设计，也就是结合吊装自动化以及仿真两个方面进行研究（如图4）。

其具体的设计思路为：①吊装系统可以自动规划模块，采用Tribon软件当中的Data Extraction信息抽取运算分段重量重心数据，之后采用access路径对吊装眼板进行设计和规划，从而实现系统自动化设计的第一步；②将吊装设计板块信息文件输入到3ds Max当中，采用3D建模系统仿真设计吊装的整个过程，设计人员可以根据3D模型找出本方案设计中的问题，并进行改进。

该系统优势表现在：①可以将分段信息数据直接传输到数据库当中，并且直接可以被系统所用，不需要再次进行人工输入；②眼板库中可以直接提供眼板模型，可以直接使用规划方案，不需要再次进行建模程序；③在系统当中集中船体每段算法，从而实现自动化设计；④吊装虚拟算法在实际应用中变通性好，十分适合船体吊装设计[3]。

4 结束语
综上所述，采用自动化技术对船体分段吊装方案进行设计，能够有效虚拟船体吊装的整个流程，并且通过3D建模的手段掌握技术缺陷，降低了人工设计的影响，吊装方案设计也变得更加效率、精度更高，适应性非常强，值得进一步推广。

参考文献
[1] 李瑞，汪骥，刘玉君，等.船体分段复杂吊装方案自动化设计方法及应用[J].计算机集成制造系统，2015，21（12）：3119-3126.
[2] 秦书明.船体分段复杂吊装方案自动化设计方法及应用[J].工业，2016，（12）：264-265.
[3] 张小明.船舶分段吊装方案自动化设计方法研究及程序开发[D].大连：大连理工大学，2014.。