船舶加热盘管在船舶庞大的管路系统中占有一定的比重,但是船舶的管路三维布置设计还是通过手工一根根布置操作完成,其效率较低。为此,本文开展船舶加热盘管自动布置技术探索和研究。通过采用“S”型的路径规划方案布置管路和路径回溯算法来判断路径规划终止条件,完成空间内探路,以出口管路算法形成完整路径。最后应用加热盘管的总长度优化算法,达到设计长度要求。通过在三维平台开发和模型验证结果表明,船舶加热盘管自动布置系统可以缩短设计时间80%以上,取得良好效果。
The ship heating pipe occupies a certain proportion in the huge piping system of the ship, but the three-dimensional piping layout design of the ship is completed by manual one-by-one arrangement operation, which is inefficient.Therefore, this paper carries out exploration and research on automatic routing technology of ship heating pipe.Firstly, by using the "S" type route planning plan to arrange pipelines and path traceback algorithm to judge the termination conditions of path planning, the space exploration is completed.The complete path is formed by the outlet pipeline algorithm again.Finally, the total length of heating pipe is optimized to meet the design length requirements.The results of three-dimensional platform development and model test show that the automatic routing system of ship heating pipe can shorten the design time by more than 80% and achieve good application results.
2021,43(5): 92-96 收稿日期:2020-04-24
DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2021.05.019
分类号:U662.9
基金项目:教育部、财政部重大科研项目资助项目(教技函[2013]35号)
作者简介:许晓东(1981-),男,工程师,研究方向为船舶智能制造和数字化设计应用
参考文献:
[1] ZHU D, LATOMBE J C. Pipe routing=path planning (with many constraints)[C]//Proceedings of the 1991 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Sacramento, California: 1991: 1940−1947.
[2] 张广林, 胡小梅, 柴剑飞, 等. 路径规划算法及其应用综述[J]. 现代机械, 2011, 165(5): 85–90
[3] 简毅, 高斌, 张月. 一种室内扫地机器人全遍历路径规划方法研究[J]. 传感器与微系统, 2018, 37(1): 37–39
[4] 王素琴, 王飞, 袁建平, 等. 基于双向RRT算法的管线路径规划及建模仿真[J]. 太原理工大学学报, 2018, 49(6): 839–845
[5] 董宗然, 林焰. 基于最短路径快速算法的船舶管路自动敷设方法[J]. 计算机集成制造系统, 2014, 20(12): 52–62
[6] 吴宏超, 刘检华, 唐承统, 等. 基于改进A*算法的管路自动布局设计与优化方法[J]. 计算机集成制造系统, 2016, 22(4): 79–88
[7] 范小宁, 林焰, 纪卓尚. 船舶管路三维布局优化的变长度编码遗传算法[J]. 中国造船, 2007, 48(1): 86–94
[8] 樊江, 马枚, 杨晓光. 航空发动机外部管路自动敷设研究[J]. 机械设计, 2003, 07: 21–23
[9] 中国船舶工业总公司. 油舱蒸汽加热系统计算方法: CB/T 3373-2013[S]. 北京: 中国船舶工业综合技术经济研究院, 2014.
[10] 赵波, 许晓达, 李全昆. 油船货油舱蒸汽加热系统设计及相关技术应用[J]. 船海工程, 2019, 48(2): 62–65, 70
[11] 赵晓东, 鲍方. 清洁机器人路径规划算法研究综述[J]. 机电工程, 2013, 30(11): 1440–1444
[12] 简毅, 高斌, 张月. 一种室内扫地机器人全遍历路径规划方法研究[J]. 传感器与微系统, 2018, 37(1): 32–34