CC BY
23УДК 658.512
C.B. Давыдова, к.т.н., доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
П.В. Ежов, Исполнительный директор, ООО "Си Тех".
ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДОВ И ПЛАЗОВО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
ПРОИЗВОДСТВА
В настоящей статье анализируется опыт использования отечественных систем автоматизированного проектирования. Приводится оценка влияния внедрение САПР на стандартную последовательность, качество, сроки и стоимость выполнения работ. В перспективе, математический аппарат, применяемый в системах, позволяет описывать сложные построения, автоматизировать стандартные процедуры и закладывает основу для включения в будущем блока программ предварительного проектирования с элементами оптимизационных расчетов. Наличие стандартных интерфейсов IGES, STL, DXF дает возможность строить технологические цепочки программ для решения задач по созданию новых судов.
На современном этапе развития судостроения, использование новых подходов к процессу проектирования судов является необходимостью. Внедрение новых технологий, позволяющих повысить качество работ, снизить сроки и стоимость их выполнения не дает реального эффекта без использования систем автоматизированного проектирования (САПР).
В настоящее время все больше судостроительных фирм используют в своей работе САПР, применяя их в различных областях своей деятельности. Среди кораблестроительных систем, нашедших свое место на Российских предприятиях - известные зарубежные системы, имеющих немало достоинств. Применение собственных Российских продуктов в судостроении пока ограничено и, хотя количество их не велико, они успешно конкурируют с зарубежными аналогами.
Нижегородская фирма "Си Тех" более четырех лет использует полную сквозную автоматизацию проектирования судов и плазово-технологической подготовки производства на базе отечественных САПР
Основное программное обеспечение, применяемое фирмой в своей деятельности это последние версии систем Sea Solution и КЗ-Ship.
Система Sea Solution разработана фирмой "Си Тех", основанной в 1998г. Данная работа является продолжением развития системы "АПИРС", известной в судостроении с 1994 г., и продвигавшейся ранее в отрасли нижегородской фирмой "ИГС". Система Sea Solution позволяет строить математическую модель поверхности судна, учитывая конструктивные особенности штевней, якорных ниш, каналов подруливающих устройств и т. д.
Программный комплекс автоматизированного проектирования КЗ-Ship разработан НВЦ "ГеоС", основанным в 1994 году. Предприятие является разработчиком геометрического программного обеспечения и поставщиком интегрированных решений в области систем автоматизации проектирования для различных отраслей промышленности. КЗ-Ship предназначена для дальнейшей детальной разработки проекта по разделам: конструкция корпуса, общее расположение и т.д.
Системы используются в окружении дополнительного программного обеспечения, такого как текстовые процессоры, электронные таблицы, графические редакторы,
системы раскроя металла и генерации управляющих программ для машин тепловой резки, СУБД, программы по расчетам гидростатики (Sea Hydro), прочности, ходкости
и т.д.
На начальных стадиях проектирования используют такие свойства систем, как параметризация, возможность аффинного преобразования исходной модели, расчет масс и центров тяжести, компоновка оборудования и создания реалистических видов с учетом освещенности и фактуры материалов.
Благодаря полному использованию САПР на всех этапах проектирования и технологической подготовки производства, документация по корпусу может быть выпущена в считанные недели.
Например, стандартная последовательность работ принятая в фирме "Си Тех" для целей плазово-технологической подготовки производства выглядит следующим образом.
Фирма получает сборочные чертежи блоков корпуса по электронной почте и некоторые чертежи классификационного проекта.
В Sea Solution формируется практический корпус, выполняется разбивка пазов и стыков, задаются детали наружной обшивки, каналов, ниш и т. п. После проверки деталей на разворачиваемость (отсутствие излишней деформации металла, соответствие габаритам заказного листа) формируется изометрическая схема деталей блока, спецификация, плазовая книга по пазам и стыкам блока, комплект документации для изготовления гибочных шаблонов и контуры разверток деталей для программ раскроя металла.
На основе модели корпуса, полученной в Sea Solution, конструктор, используя КЗ-Ship, формирует внутренний набор корпуса. Банк параметрических типовых деталей, профилей, вырезов и т.п. позволяет формировать полную твердотельную модель конструкции судна в течение нескольких недель. В среднем (в зависимости от размеров судна) формирование одного конструктивного блока занимает 4-5 дней работы одного конструктора.
После готовности модели проводится ее проверка и, при необходимости, доработка (трассируются трубопроводы, уточняются вырезы и т.п.). По окончании проверки процесс формирования комплекта документации для изготовления деталей занимает 1-1.5 часа и зависит лишь от производительности компьютера. Далее контуры листовых деталей с маркировочными линиями в масштабе 1:1 из обеих систем подаются в любую программу раскроя металла, воспринимающую формат DXF. Наличие маркировочной головки на машине тепловой резки существенно снижает как трудоемкость подготовки документации, так и заводскую трудоемкость, не говоря уже о существенном повышении качества корпусо-сборочных работ. К сожалению, по сведениям автора пока только одно предприятие в России - ОАО "Рыбинская судоверфь" имеет подобное оборудование, хотя на западе автоматическое нанесение маркировочных линий является стандартом.
После завершения процесса формирования карт раскроя и генерации управляющих программ, производится выпуск документации, включающей: плазовую книгу по пазам и стыкам, ведомости заказа материала, простановку позиций деталей на исходных чертежах, растяжку наружной обшивки, и т.п. Одним из интересных и непривычных видов документации является изометрическая схема собираемой конструкции с позициями деталей. Такие схемы в совокупности с общим сборочным чертежом блока, являются более наглядным и простым для использования на верфи документом.
Опыт применения вышеописанных технологий для работ по плазово-технологической подготовке производства показал, что их временный цикл и трудозатраты не выше, а порой и ниже, чем при применении импортных систем при более высоком качестве разверток листов наружной обшивки и, что немаловажно, в Российских условиях более низкой стоимости программного обеспечения на одно рабочее
место (менее 5 тыс. долл.). При выполнении проектных работ, технологии трехмерного моделирования потребовали (и позволили) изменить традиционную последовательность разработки документации, несколько увеличив трудоемкость на этапах эскизного и технического проектов, но позволив при этом в несколько раз сократить трудоемкость выпуска РКД и, что более важно - исключили ошибки, для- обнаружения которых в традиционных технологиях применяется изготовление по месту или объемное макетирование.
Стабильность работы Sea Solution и КЗ-Ship, практика их использования и наработанный опыт позволяют использовать данные системы в учебном процессе. Так учебная версия Sea Solution применяется во ВГАВТе для обучения студентов 5-го курса кораблестроительного факультета по дисциплине "Автоматизированные системы технологической подготовки производства".
Практические занятия начинаются со знакомства с элементами математической модели: задания сетки теоретического чертежа; изучения правил и возможностей построения линий и поверхностей, правил их редактирования и контроля, построение вырезов на поверхности.
Далее рассматриваются возможности формирования математической поверхности корпуса судна. Сначала используются простейшие приемы создания поверхности. На основание из так называемых каркасных линий, которыми могут служить диаметральный батокс, линия палубы, мидель шпангоут и другие линии теоретического чертежа, "натягивается" поверхность. Полученная поверхность является трехмерной, что позволяет приобрести навыки работы, как с ее проекциями, так и в изометрии.
Следующим шагом является изучение инструмента аппроксимации реализованного в системе Sea Solution. Данный метод позволяет использовать ранее разработанный теоретический чертеж. Его координаты служат основой, к которой необходимо максимально приблизить разрабатываемую поверхность. Ввод координат теоретического чертежа (аппроксимационных точек), приближение к ним созданной поверхности и дальнейшая правка поверхности являются непростой задачей, требующей определенных навыков и пространственного воображения. Тем не менее, большинство студентов кораблестроительного факультета справляется с этой задачей.
На основании результатов работы предыдущего этапа выполняется разметка элементов набора корпуса (второго дна, поперечных и продольных переборок корпуса, продольного и поперечного набора), разбивка пазов и стыков наружной обшивки. В заключении выполняется развертка листов наружной обшивки, оценивается форма развернутого листа, определяются его действительные размеры и масса.
Таким образом, на практических занятиях выполняется весь цикл работ по корпусу, начиная от разработки поверхности и заканчивая разверткой листов наружной обшивки.
В своем развитии САПР фирмы "Си Тех", "ГеоС" и их партнеры не стоят на месте. Системы Sea Solution и КЗ-Ship активно дорабатываются в части снижения трудоемкости прокладки трубопроводов, вентиляционных канатов, кабельных трасс, расширение спектра судостроительных расчетов и выпуска РКД на основе единой БД. Математический аппарат, применяемый в системах, позволяет описывать сложные построения, автоматизировать стандартные процедуры и закладывает основу для включения в будущем блока программ предварительного проектирования с элементами оптимизационных расчетов. Наличие стандартных интерфейсов 1GES, STL, DXF дает возможность строить технологические цепочки программ для решения задач по созданию новых судов.
EXPERIENSE AND PROSPECTS OF APPLICASION OF THE SOFTWARE FOR DESIGNING COURTS AND TECHNOLOGICAL PREPARATION OF MANUFACTURE S. V. Davydova, P. V. Eihov
In clause experience of use of domestic systems of the automated designing is resulted. CAD/CAM systems influences a standard sequence, quality, terms and cost of performance of works. The mathematical device allows to describe complex constructions to automate standard procedures. Standard interfaces IGES, STL, DXF allow to build programs for problems on creation of new courts.
УДК 629.12.001.2:629.122.5
М.Ю. Михаилов, аспирант, ВГАВТ. 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
АНАЛИЗ СОСТАВЛЯЮЩИХ НАГРУЗКИ МАСС АВТОМОБИЛЬНО-ПАССАЖИРСКИХ ПАРОМОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ
Приведены математические зависимости и графики для расчета специфических составляющих нагрузки масс автомобильно-пассажирских паромов внутреннего плавания.
При определении характеристик автомобильно-пассажирских паромов необходимо выполнить расчет нагрузки масс. Для этого воспользоваться измерителями составляющих нагрузки масс пассажирских и грузовых судов не представляется возможным, поскольку их конструкции отличаются от автомобильно-пассажирских паромов. Паромы имеют свои специфические конструкции (корпус, надстройка, аппарели, устройства крепления автомобилей по-походному и т.п.). Следовательно, целесообразно выполнить анализ измерителей специфических составляющих нагрузки масс паромов. С этой целью проанализированы нагрузки масс 12 проектов речных автомобильно-пассажирских паромов (табл.). '
Составляющие нагрузки масс можно определить приближенными методами, основанными на применении эмпирических формул и пересчетом с судов-прототипов. Раздел "Корпус" включает следующие составляющие
РК = Рш + Р,,ч. + Р„* + Лж + Ров + Р,у. + Р,м. + Ра, +Рс> (1)
г де Р„к - масса металлического корпуса и надстройки, т;
Р||Ч. - масса неметаллических частей корпуса и надстройки, т;
Р0.п. - масса оборудования помещений, т;
Р0, - масса окраски, цементировки, изоляции, т;
Ря „ - масса дельных вещей, т;
Рс у. - масса судовых устройств, т;
Рпм - масса палубных механизмов, т;
Рсн - масса снабжения и инвентаря, т;
Рс - масса специальных устройств, т.
Металлический корпус и надстройка включает в себя металл собственно корпуса, надстройки, подкреплений и фундаментов. Массу собственно корпуса паромов можно рассчитать по формуле
