【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的一种管道敷设
的系统,特别是一种发动机管道敷设系统。
技术介绍
发动机外部有数以百计的导管和电缆以及各种形式的卡箍,导管空间走向非常复杂,因此管道敷设工作非常复杂。而且由于集成了全部发动机零组件,导管空间曲线的确定很困难。管道敷设时,要考虑导管和导管、导管和附件之间的最小距离要求以及对发动机外廓尺寸限制。目前发动机管道敷设依然主要依靠设计人员人工知识和经验甚至是直觉,通过试制金属样机的试验方法对管道敷设的结果予以验证,工作量繁重。发动机管道系统设计不同于一般系统设计,是大量建立在知识和经验的基础上的复杂综合系统。发动机管道系统的设计难度巨大,逻辑复杂,主要表现在以下几个方面:管道数量巨大:一般发动机包括100~200余根管道,数百个固定管道的卡箍,数十组线缆;需要在受限狭小不规则空间进行三维走向敷设,长短不一、粗细不等、多层次交叉;附件多功能复杂:发动机的外部附件数量多达50余个,系统复杂,结构外形不规则,实现功能包括燃油供应、润滑、冷却、防冰、控制、传动、液压动作、信号传输等;多种工艺要求:管道系统需要满足制造工艺、安装、维护和更换要求、振动及强度要求、热力疲劳及热变形要求和电气要求等;多学科交叉:管道的设计计算涉及流体力学、热力学、材料力学、结构力学、振动力学、控制学、测试技术、计算机仿真技术和制造技术等多种学科。某些要求严格的管道还涉及流固耦合等复杂热力计算。经对现有技术文献的检索发现,日本德岛大学科技学院的Ito,Teruaki在《Journal of Intelligent Manufacturing》(智能制造期刊)(1 ...
【技术保护点】
一种发动机管道敷设系统,其特征在于,包括:接口模块、三维敷设空间的二维展开模块、管道敷设密集区域识别排序模块、不可敷设区域图生成模块、凸包绕障计算模块,其中: 接口模块负责实现发动机管道敷设系统与三维设计软件之间的数据交换,将三维设计软件中的设计参数生成发动机管道敷设系统能够识别的TXT文本格式并进行储存,将发动机管道敷设系统得到的管道敷设结果生成三维设计软件能够识别的TXT文本格式并由三维设计软件生成三维管道敷设模型; 三维敷设空间的二维展开模块是指将发动机及其附件的设计模型经过接口模块转化成TXT文本并从中提取几何信息,沿发动机轴流方向周向展开,将其原有正交的笛卡儿坐标转换成正交的柱坐标,用二维方式表示三维的敷设空间; 管道敷设密集区域识别排序模块是指根据发动机及其附件的设计模型的要求以及管道属性的要求进行管道敷设区域的疏密识别和管道的敷设顺序的设定,设定的顺序包括:由内而外分层顺序、由密到疏分区域顺序、由粗到细分管径顺序、由短到长顺序; 不可敷设区域图生成模块是根据三维敷设空间的二维展开模块和管道敷设密集区域识别排序模块得到的结果,将管道敷设的条件和约束转化为统一可见的不可敷设区 ...
【技术特征摘要】
1、一种发动机管道敷设系统,其特征在于,包括:接口模块、三维敷设空间的二维展开模块、管道敷设密集区域识别排序模块、不可敷设区域图生成模块、凸包绕障计算模块,其中:接口模块负责实现发动机管道敷设系统与三维设计软件之间的数据交换,将三维设计软件中的设计参数生成发动机管道敷设系统能够识别的TXT文本格式并进行储存,将发动机管道敷设系统得到的管道敷设结果生成三维设计软件能够识别的TXT文本格式并由三维设计软件生成三维管道敷设模型;三维敷设空间的二维展开模块是指将发动机及其附件的设计模型经过接口模块转化成TXT文本并从中提取几何信息,沿发动机轴流方向周向展开,将其原有正交的笛卡儿坐标转换成正交的柱坐标,用二维方式表示三维的敷设空间;管道敷设密集区域识别排序模块是指根据发动机及其附件的设计模型的要求以及管道属性的要求进行管道敷设区域的疏密识别和管道的敷设顺序的设定,设定的顺序包括:由内而外分层顺序、由密到疏分区域顺序、由粗到细分管径顺序、由短到长顺序;不可敷设区域图生成模块是根据三维敷设空间的二维展开模块和管道敷设密集区域识别排序模块得到的结果,将管道敷设的条件和约束转化为统一可见的不可敷设区域图表示在二维展开图上,将每个条件和约束转化为图上的一个不可敷设区域,每条管道在敷设前都会生成各自的不可敷设区域图,不可敷设区域图包括该管道敷设的各种设计信息和约束信息;凸包绕障计算模块是指利用凸包方法获得管道在不可敷设区域图中绕障的最短路径并生成管道中心线轨迹。2、根据权利要求1所述的发动机管道敷设系统,其特征是,所述的三维敷设空间的二维展开模块,是指将三维笛卡儿空间模型用圆柱坐标进行两位展开,将三维甚至更高维的问题映射到二维平面中,以降低问题建模的复杂程度,对于轴流式发动机,发动机和安装舱都为类柱体,而管道的敷设走向都在类柱面上,管道的中心线是在类柱面上形成的三维空间曲线,将发动机及其附件的设计模型沿其轴流方向周向展开,将其原有正交的笛卡儿坐标转换成同样正交的柱坐标,即(x,y,z)变成(θ,r,h),其中以x方向作为θ的起点和终点。3、根据权利要求1所述的发动机管道敷设系统,其特征是,所述的管道敷设密集区域识别排序模块,其按照由内而外分层顺序敷设管道,具体如下:对内机匣表面到安装短舱之间的空间沿r方向分成n+1个层,每根管道根据每两次维修更换的平均间隔小时数由长到短排序,根据数量级分配到n+1个层里使每根管道都对应一个层;相反的每个层都对应相应的管道。4、根据权利要求1所述的发动机管道敷设系统,其特征是,所述的管道敷设密集区域识别排序模块,其按照由密到疏分区域顺序敷设管道,具体如下:针对每一层,对其上的管道的起始点和终止点连测地曲线,在柱面展开后表现为直线段,求其相互的交点,具体采用输出敏感算的平衡二分查找树方法,使用一条扫描线沿θ或h增大方向进行扫描,与当前扫描线相交的每条线段,都按照次序,存放在平衡二分查找树T的某片叶子处,只要输入始末点集S,经过计算就得到输出S中各线段之间的所有交点及穿过各交点的线段信息,对其沿(θ,h)进行网格划分,划分以该层最粗管道直径的三倍作为依据,每个始末点及交点都落在某个(dθ,dh)的网格内,根据每个区域内包含的始末点和交点个数对网格进行编号,数字越大表示交点越多,也意味着该区域管路越密集,先敷设管路密集的区域,后敷设管道稀疏的区域。5、根据权利要求1所述的发动机管道敷设系统,其特征是,所述的管道敷设...
【专利技术属性】
技术研发人员:殷跃红,周晨,王承恩,
申请(专利权)人:上海交通大学,
类型:发明
国别省市:31[中国|上海]
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