[发明专利]发动机管道敷设系统

说明书

技术领域

本发明涉及的一种管道敷设技术领域的系统，特别是一种发动机管道敷设系统。

背景技术

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)(1999年3月第一期)上发表的(“Genetic algorithm approach to piping route path planning”)(用于管道敷设规划的遗传方法)，该文中首先提出在管道敷设规划中使用遗传方法，在二维平面内搜索管道的最优路径取得了进展。但该编码方式和遗传操作算子，导致在杂交和变异操作中产生了大量的非法解，引起十分繁琐的修补工作，影响了方法的收敛性能，该方法只考虑管道路径最短，只解决了管道的物理干涉问题，但并没有顾及管道系统的实际工艺要求和普通技术人员实际经验。

发明内容

本发明的目的在于克服现有管道敷设技术中的不足，提出了一种发动机管道敷设系统，根据多种管道敷设约束条件在更短的时间内解决管道敷设绕障的最短路径问题，有效解决复杂管道敷设问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：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。