船舶管系-4-船舶管系放样.ppt
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1、船舶管系放样,任务一 船舶管系放样认知 任务二 管系放样符号认知 任务三 船舶管系放样手段 任务四 弯管参数的计算 任务五 管 系 放 样 任务六 管路布置基本规范 任务七 管系放样软件简介,1、能力目标 能绘制管系布置图;能绘制管子零件图;能利用管系放样软件进行放样设计。2、知识目标 了解管子放样的工艺过程;掌握管系放样的基本符号;掌握管系放样基本原理;掌握管系放样的步骤;掌握管路布置的基本规范;了解计算机管系放样软件。,活动设计,在专用学习室和专用船舶设计室里进行,给学生一条船舶的资料,给出船舶管系原理设计图的资料,给学生进行分组,利用管系放样软件进行某一区域的综合布置图的设计、管系安装图
2、、管子零件图、管子支架布置图、各种管理图表的设计。采用学生先讨论、教师讲解,学生再设计的过程,对于软件的操作,要求学生能独立完成任务,对原理设计中不合理的地方,要求学生能提出修改意见,最后再来进行成果展示和评价。参考学时 18学时+60学时的综合实训,情境一船舶管系放样认知,传统现场取样 设计部门从事管系原理图和管系布置图的设计,只提供管系的大致走向。而管系的确切走向、管子的制造与安装,由生产部门在船体合拢、设备定位后进行。管子的制造则按“样棒弯管”法进行。这种方法不仅使管子的制造与管路安装质量差、劳动强度大、造船周期长,且不利于实现管系的“预制预装”。,现代管系放样 管系放样是在详细设计完成
3、后,根据船、机、电、管等原始资料,在样台或图纸及计算机上,用投影几何的方法,按一定的比例,在预先放好的船体型线结构图上布置主机、辅机、轴系、各种机械设备的位置,再根据管系原理图布置整个管路及电缆、通风管道等,这种全部管系的实际布置图放样总图(管系综合布置图),不仅要求确定每根管子在船上的位置、形状和管子的连接形式及数量,同时还要计算出每根管子的曲形参数。,管系放样的优点,1、在船体开工建造的同时(甚至在开工之前),即可进行管子的预制预装,可以大大缩短工期,提高造船效率。2、大量的船内现场工作移到车间或外厂协作完成。工作条件好,安全可靠,加工质量高。3、一次性上船安装,减少了不必要的重复劳动,大
4、大减轻劳动强度。4、能统筹安排管线,做到合理美观,有利于优化管理和精简节约。5、管系参数及空间计算等可以采用计算机技术取代人工计算管系参数,进一步提高了工作效率和准确度。,管系放样的发展阶段,6070年代 在木地板上以1:1的比例画各种船体背景,画各种机械设备外形及与管路相接的接口,进行管子系统放样,当时用的计算工具是计算尺,这种方法需要的工作场地大,放样人员蹲在地板上进行操作,劳动强度很大。,7080年代 在工作台上用长涤伦薄膜以1:10的比例画船体背景,画各种机械设备外形及与管路相接的接口,进行管子系统放样,这种方法比上种工作场地小,减轻了放样人员的劳动强度。,8090年代 把涤伦薄膜铺设
5、在图板上,以1:201:25的比例分区综合放样。所谓综合放样,就是在小小的绘图板上,船体、电器、机械三大专业的放样设计一起进行,综合协调,把很多将会在生产中出现的问题,在绘图板上解决。在这个舞台上,放样人员按建造方针、管理部门和生产车间的要求,提供各种建造阶段的施工图纸和托盘。由于此时还没有采用计算机放样,有些设计要求,很难在有限的设计周期内实现。这个时期只是生产设计的初期阶段。,90年代后 全国较大的造船都用计算机放样,把设计图中的管子数椐、管子附件数据等输送到计算机系统,通过计算机辅助设计,解决了管子零件弯管程序计算量和出图量很大的难题,大大缩短了生产设计周期,计算机放样节约人力和时间,提
6、高了设计水平,开辟了生产设计的新纪元。,情境二 管系放样符号认识,在管系布置施工图中,为了简化绘图,均以实线代表管子,用折线代替管子弯头(大直径管子有时也用三线图绘出),用适当一定的符号表示管系中的附件、阀件等,并辅之以必要的尺寸标注和文字说明来表达管系的几何形状、具体尺寸和安装位置。管系布置施工图常用的符号归纳起来有四种。因目前所采用的符号尚未完全统一,这里只列举一些常用的基本符号,供参考。,管子弯头基本符号,管子基本弯头有两种 弯曲成90的角尺弯和不等于90的别弯。小于90的别弯用得很少。由于这两种弯头在平面图上有各种不同的布置位置,因比其弯头符号也有相应的变化,归纳起来有六种基本情况。如
7、表4-1所示。,表4-1 管子弯头基本符号,在绘制管子弯头符号时必须注意以下两点:(1)符号中的圆、半圆的直径等于所表示管子的外径,应按比例画在管路布置施工图上。(2)半圆的开口对着投影面上面的管子,离投影面远的管子画至圆心,离投影面近的管子画至圆周。,支管符号,管路上的支管也需用符号加以规定。一般支管端必有连接件(如法兰、螺纹、套管等),这些连接件的画法应统一采用管子附件符号来表示。管路上的支管类型大致可分为三种:垂直支管(与主管垂直)、平行支管(与主管平行)、斜支管(与主管成一定角度)。这些支管的符号如表4-2所示。,表4-2 管子支管符号,管子连接件符号,常用的管子连接件有:法兰连接、螺
8、纹接头、软管接头、套管接头等,此外还有异径管及通舱管件等。这些连接符号如表43所示。,表43管子连接符号,法兰的螺孔数目,船舶管子连接件中以普通法兰使用最广,根据螺孔数目,法兰可分为两类:一类螺孔数为4的整数倍;一类螺孔数为的非整数倍,例如螺孔数为n=6和n=8,,图4-1 法兰螺孔数,如图4-1所示。由图可见,无论是孔或孔,它们都对称于线,但线转过90(法兰不动)至位置,8孔法兰的螺孔对线仍是对称的,而6孔法兰则不同,此时有一对螺孔落在线上,因此有必要对法兰螺孔进行标注。此问题通常是针对螺孔数目是4的非整数倍法兰而言。,法兰螺孔的标注方法,以布置图的管子中心线为基准,当法兰螺孔的投影有一个落
9、在中心线上时,称为“单”,而对称分布在中心线两边时,称为“双”。通常不论管子朝什么方向,法兰上相注“单”或“双”都是按照这个规定。图纸没有具体注明时一律按“双”的要求焊接法兰。但是螺孔数为4的非整数倍法兰,虽然一般均按“双”孔布置,而当管子具有上正或下正管时,无论是“单”或“双”均必须加以标注,以免混淆而造成不必要的差错。法兰螺孔位置符号如表4-4所示。,表4-4 法兰螺孔位置符号,管子附件符号,这里指的附件是除上述连接件以外的各种阀件、阀箱、器具、旋塞等,在施工安装图上必须把它们按比例绘出,并应注意将主要尺寸标于图中。表4-5列出了常见阀件的符号,其他的附件符号这里就不一一列出。,表4-5
10、管子附件符号,情境三 船舶管系放样手段,管系放样的基本原理 由解析几何可知,空间任一点的位置必须由三个坐标才能确定,如图4-2中A点的位置可用x,y,z表示。推广而言,空间一根直线段AB也可端点坐标值表示。把坐标值与投影图结合起来,就可以用一个或两个视图清楚地表达出空间某一管段的几何形状及具体尺寸,这就是管系放样的基本原理。,图 4-2 A点的空间位置,图4-3 空间线段的投影,管系放样基本手段,放样符号 在管系放样图中,仅用一段实线来代表一根管子,为表现其空间形状和走向,还需要一定形式的符号才能反映出它的几何形状。管系放样中所需的符号详见本章第二节。管系放样基准面 管系放样符号解决了用平面图
11、形来代表一个空间管系(管段、弯头、附件、连接件等)的问题,但是要确定该管系在空间的确切位置,还必须知道它的坐标值,要确定坐标值就必须知道原始坐标轴,即确定基准面。,.横向基准面 横向基准面用以确定管系在左舷或右舷的坐标,一般以船体的纵舯剖面作为横向基准面。纵舯剖面可用符号表示,“”表示左舷,“”表示右舷。例如200mm,即表示左舷距船体纵舯剖面200mm处。.纵向基准面 纵向基准面用以确定管系在船舶纵向坐标值,即首、尾方向位置,一般以船舶某一肋位或某横隔舱壁作为纵向基准面标注时应具体标明某一肋位号,“”表示自该肋位向大号肋位方向,“”表示自该肋位向小号肋位方向,例如“36200”表示36号肋骨
12、向35号肋骨200mm处。,3.高度基准面 高度基准面用以确定管系在高度方向上的坐标值,一般以船体的基线作为高度基准面,在管路上标注200mm,表示此管路上某一段或某一点距基线200mm。对于大型船舶,它具有的甲板层次较多,为了简化尺寸标注和安装时度量方便,根据各层平面管系放样的要求,也可直接选择某层甲板平面作为高度基准面。为了避免混淆起见,可在高度差数值前面加上不同的符号(见表4-6),例如“平+200”,表示此管段在平台甲板上方200mm处。双层底船,机舱花铁板以下的管子均以内底作为高度基准面,但某些船舶内底板厚度不一致,船中部较厚,舷边较薄,此时以内底板作为高度基准面一律以内底板下边线起
13、算,这一点对机舱采用区域性单元组装工艺特别重要,因为区域性单元在内场组装时,其高度坐标在放样时由内底板下边线为准;在安装时,换算至花铁板的上边线为准。花铁板上边线与内底板下边线是等距离的,无论是设备定位、管子定位,其高度尺寸均不会受内底板厚度变化的影响。对于某些单底船或有斜内底的船舶,只能以平面作为高度基准面。在机舱部分放样时,可根据需要换算至花铁板平面的标注高度。,表4-6 各层平台符号,尺寸标注,1.机械设备的安装定位尺寸 机械设备的安装定位尺寸通常在机械设备布置图上已经注明,在安装管子前,机械设备均已安装就绪,因此,有关的定位尺寸在放样图上可省略;只有在采用区域性单元组装时,这些尺寸在区
14、域性单元组装图上仍应注明。2.船体结构上的开孔定位尺寸 这是指通至双层底舱、舷旁以及附于船体结构上的油水舱进出管的定位尺寸。安装管子之前,根据图中注明的定位尺寸预先开孔。3.管子的定位尺寸 沿船舶纵向布置的管子,在直管段上须注有距舯的尺寸;沿船舶横向布置的管子,在直管段上注有距某肋位的尺寸;平行布置的管子须注有管子的间距;带弯头的管子须注出弯头两边的高度定位尺寸。,尺寸标注方法,1.无支管的管子尺寸标注,图4-4 双定伸弯管子尺寸标,2.支管尺寸标注(1)垂直支管,图4-5 垂直支管管子尺寸标,(2)平行支管,图4-6 平行支管尺寸标注,(3)斜支管,图4-7 斜支管尺寸标注,(4)圆弧支管,
15、图4-8 圆弧支管尺寸标注,管子余量的尺寸标注,图4-9 管子余量尺寸标,管子安装尺寸标注,图4-10 管子安装尺寸标注,表4-7 管端方向符号,情境四 弯管参数的计算,弯管参数计算分两部分:一部分是关于管段实长、弯曲角和旋转角的计算;一部分是关于弯头的起弯点和管长总长度以及无余量下料长度的计算。弯管参数的方法:图解法和计算法两种。,图解法 利用平面投影图,根据所给出的具体条件,在图上增加必要的辅助线,利用几何关系作出所需的参数,然后用直尺、量角器等工具直接量出。用图解法求得的弯管参数的精确度,常常取决于作图比例的大小和作图的精确度。计算法 根据所给出的管路各点的坐标值(或相对值),应用几何和
16、三角函数或矢量代数进行人工计算,也可以应用电子计算机进行计算。计算的精确度只取决于给定的坐标值,与图形的绘制准确度无关。,弯 角,管子的弯角是指一根直管子要弯成一定形状时,管子的一端所弯过的角度,一般用表示,见图4-11所示。如果用弯管机弯管,先将管子夹持在点A,随着弯模旋转,A移至A(见图4-12)。这时管段PA和AQ与弯模处于相切位置,A和A是切点(即管子起弯点),弯角就等于弯模所旋转的角度,即=AOA。所以在使用弯管机弯管时,只要掌握好弯模旋转的角度,就能得到所需要的弯角。管子的弯角数n与管段数n的关系为n=n-1。除弯头的弯角=180外,一般地讲弯角180,具体计算方法如下:,图411
17、 管子弯角,图412弯角在弯模上形成过程,1.当弯角所在平面平行于投影面时,则投影角与弯角相等,如图4-13所示。tg=arctg(4-1),图413 平行于投影面的弯角,2、当弯角所在平面不平行投影面时,则投影角不等于弯角,如图4-14所示。图中:QF是QR在管段PSQ所在平面内的投影;RF垂直于上述平面;RE垂直于SQ并与SQ的延长线相交于E。显然,EFQE,并且QE=x,EF=y,RF=z。tg=(4-2)=arctg(4-3),图414 不平行于投影面时的弯角,长度计算,1、管段实际长度 PS和SQ是管段中心线的长度,称为管段的实长,通常用l表示。当弯角所在平面平行于投影面时,投影长与
18、管段实长相等(见图4-13)。L=(4-4)当弯角所在平面不平行于投影面时,投影长不等于管段实长(见图4-14),此时管段实长应为 L=(4-5)AS和SA是圆外一点S向圆引的两条切线(见图4-12)。当弯模半径为R时,AS=SA=Rtg(4-6),2、弯头圆弧长度 弯头圆弧长度等于弯模圆心角为时所对应的圆弧头。当弯模半径为R时,L弧长=2R 0.01745R(4-7)设弯头的切线长和圆弧长之差为l,则 l=2Rtg-0.01745R(4-8)在算出了弯角后,就可根据弯模半径求出切线长和弯头圆弧长。其中,弯模半径R应根据管子外径D从工厂实际数据查得。,3、下料长度图416 管子下料长度 下料长
19、度就是弯制成形的管子的总长。理论上,它是各直管段长度和弯头圆弧长度的总和。在弯制管子时,弯头部分的圆弧长度因材料塑性变形等原因而略有伸长,所以实际下料长度应该比理论长度略短一些。当自动弯管机采用“先焊后弯”的工艺流程时,实际下料长度更是必须给出的一个参数。,转 角,相邻两弯头所在平面之间的夹角。当弯曲形管子的弯管段数大于3时,就可能有转角存在。转角数n与管段数n之关系为 nn-2(4-11),平面中的双别弯,图417 一个平面内的双别弯,斜别弯,图418 斜别弯,从以上实例可以说明转角的概念为:构成每一个弯头的相邻两管段可以组成一个平面,相邻两个弯头所在平面间的夹角称为转角,通常用表示;尾段向
20、首段的旋转方向即为转角的旋转方向。旋转方向 顺时针和逆时针。对于顺时针旋转,在转角前面另上“+”;对于逆时针旋转,在转角前面加“-”。当=180时,不需注明方向,因为无论怎样转动,其结果是一样的。由于求转角是一项较为复杂的计算工作,而经常遇到的恰又是=0、90、180三种情况。以下先介绍这类转角的基本规律,然后再介绍几种求转角的方法。,1.特殊类型的转角(1)转角为0时,三段管子在同一平面内,且首、尾段在中段的同侧,如图4-17所示。因为首、尾段在中段(靠尾侧)的垂直平面内的投影重合,所以=0。(2)转角为180时,三段管子在同一平面内,且首、尾段在中段的两侧,如图4-19所示。因为首、尾段在
21、中段(靠尾侧)的垂直平面内的投影在相反的方向的延长线上,所以=180。,图4-19 180的转角图形,(3)转角为90时,首、中段所在与尾、中段所在平面互相垂直,如图4-20所示。因为首、尾段在中段(靠尾侧)垂直平面内的投影是直角,所以=90。图4-20中(a)、(d)、(e)是顺转90;(b)、(c)、(f)是逆转90。,图4-20 90的转角图形,2、直角斜别弯 直角斜别弯是一种典型的带有二个不在同一平面的弯头的管子。它有图4-21所示的四种基本情况。四种基本情况以左段为首段,分别作出它们的左侧视图。,图421 直角斜别弯的基本图形,平行管束差值计算,图4-22 平行管束的差值计算 在实际
22、工作中,不论是在剖视图或平面图上布置系统时,为了合理安排管路走向,增强管路布置的条理性,保持管路走向的整齐美观,不少的布置都采用二根以上管子的平行或集束布置的方案,如图4-22所示。图中(a)为三根平行管绕开人孔盖;(b)为五根平行管送至各不同的舱室或舱面,例如液压泵站或二氧化碳灭火室通出的管子,为了简化管子的制造工作,在管子的外径相同时,一般均采用同一弯曲半径。由图可见,各管子在转折点均错开一个长度差值。通常在第一根管子布置好后,相邻的管子均按此差值进行布置。,情境五管系放样,准备工作范围及内容(一)熟悉有关图纸(1)熟悉船体型线图、肋骨线型图和型值表,了解船体空间形状。(2)由船体基本结构
23、图,了解纵桁、强横梁、扶强材、加强筋、支柱、液舱布置及海底门开孔位置等情况。(3)由上层建筑的布置图和结构图以及舱室布置图和有关舾装、敷料图,熟悉船体房间结构、门窗位置、房间家具布置等。(4)由机舱布置图,了解主(辅)机设备、箱柜等布置情况;了解花铁板、平台等高低位置;还要了解电气设备的布置情况。(5)由管系原理图了解管系原理及性能,熟悉图纸中各设备、附件的构成及在系统中的具体作用;了解各系统之间的相互关系。(6)熟悉电缆图纸,注意消磁电缆和主干电缆的具体布置(高低及宽度、厚度等尺寸)。(7)熟悉主、辅机械设备的基座结构图,非标准产品的外形图及总图,了解花铁板以上空间情况,便于空间管路合理布置
24、。,(二)资料的准备(1)轮机说明书(包括动力管系及其它主要管系的说明书)。(2)主机和发电机组说明书(包括注有油、水、气各系统进出口定位尺寸的总图或外形图)。(3)其它辅机的说明书(如空压机、分油机、泵等)。(4)船用阀件产品样本或手册,以及国标、部标的有关管路附件的样本。(5)工厂常用的有关管子规格及弯模半径表等。除了上述主要的图纸资料外,为了在管路布置过程中求解坐标点,还必须准备好数学用表。,设计标准与文件的制订 要做好管系综合布置图的设计工作,必须制订有关生产设计的标准与文件,这是保证设计质量和提高工作效率的重要措施,如对管系代号、符号、尺寸标注、管子间距、管材标准、附件标准、连接件标
25、准和简略画法等都应有统一的规定。,综合布置方案的确定,船舶管路综合布置有许多可供选择的形式,如分层布置、区域布置等,但最终选择形式应视船舶类型、吨位大小、机舱布置状况,并联系工厂的实际生产工艺及船舶营运操纵而定。在一般情况下,一艘新建船舶的机电舾装布置,是在确定舾装工艺的前提下,按船舶类型进行区域、空间、层次的划分,选择最佳布置形式。,管系综合布置图的绘制,(一)机舱管系综合布置图的绘制(1)按选定的比例,根据船体结构图绘制综合布置图所需的各层平面图。(2)按相同的比例,并遵照机械设备的标定尺寸,在此图上画出全部有关机械设备的外型图,其中特别要画出各个机械设备的管路进出口位置,按所选定的基准,
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