船舶的横摇运动的数学模型为:
e e e Dh N J Dh N J J αααφφφφφφφφ++?=++?+ 22)(
1）求μ：
若干模型试验资料表明，在线性范围内，无舭龙骨的船05.0~035.0=μ；有舭龙骨的船07.0~055.0=μ。本次建模中取06.0=μ。
（2）求h ：
船舶初稳性高B h )05.0~04.0(=，规范要求集装箱船h 应大于0.3m ，其他船型可取小些，但也需大于0.15m 。
故：m h 72.01804.0=?=，
满足规范要求。
（3）有效波倾φK 和重心高度g Z ：
根据若干客船资料表明，对于船型一般且重心位置适中的船舶，在谐摇附近的规则波中有效波倾系数可近似表示为： d Z K g 60
.013.0+=φ
式中：g Z 为由基线算起的重心高度；
d 为船舶的吃水。
由于这个公式简单且具有一定的准确性，我国海船稳性规范中对一般民用船舶，在计算有效波倾时采用了这个公式。为了使φK 不过分小又不能大于1，规范中对d Z g 加了附加的条件，即d Z g 的比值超过1.45时取1.45，小于0.917时取0.917. 所以，d Z g 取1，则有m d Z g 61=?=，
73.060.013.060.013.0=+=+=d Z K g
φ 惯性矩xx I ：
由杜埃尔公式：
()
g xx z B d D I 22412+= 将D ，B ，g Z 的值代入上式得：
()()
)(10358.264188.91210926.54122722622s m kg z B d D I g xx ???=?+??=+= 无因次衰减系数μ是表征横摇性能的重要参数，μ越大，自由横摇衰减越快，规则
波中的频率响应函数就越小，特别对谐摇区的影响最为显著。根据μ的定义可知： Dh I N xx =
μ
由上式可知：
667106.072.010926.510358.206.0?=????==Dh I N xx μ 式（2.21）可转化为： )()()(2)(2s s I Dh s s I N s s xx
xx δφφφ=++ 令： ωξ22=xx
I N 2ω=xx
I Dh 则上式化为：
)()()(2)(22s s s s s s δφωωξφφ=++
进而得：
222
2)()(ω
ξωωδφ++=s s s s 将N 和xx I 的值代入式（2-32）、（2-33）得：
???
???????=???=76276
10358.272
.010926.510358.2106.022ωωξ 解方程得?
??==43.006.0ωξ 综上所述，推导出“长征号”客货船在设计航速为17kn 时的横摇运动数学模型： 18
.00516.018.0)()(2++=s s s s δφ
附件： 大型船舶操纵模拟器技术需求书 一、设备总体要求 1、大型船舶操纵模拟器包括: 1）教练员控制站1套； 2）主本船及视景系统1套； 3）副本船及视景系统2套； 提供系统的总体框架（包括应急备用系统），主要硬件设备的型号、性能指标和备品清单。 2、模拟器中的各本船功能完备 可完整地模拟船舶驾驶台操作环境，具有较高的仿真精度，可用于包括在受限水域进行高级操纵和引航训练。 可以进行STCW78/95公约所规定的模拟器培训和适任评估。模拟器的性能指标满足挪威船级社（DNV）有关大型船舶操纵模拟器的性能标准和其他国际公认的模拟器标准，满足国家海事局关于“大型船舶操纵模拟器”、“驾驶台资源管理”、“雷达/ARPA模拟器”培训大纲的训练要求。 模拟器应采用当今先进的技术手段和方法，具有一定的先进性和前瞻性。 二、主本船的技术要求 主本船具有一个与实船驾驶台相似的环境，拥有一套完整的仪器设备面板，设备功能和操作性能可达到实际硬件设备所能完成的功能。主本船具有5个通道，水平视场角应达到180°、垂直视场角不小于25°的大屏幕柱幕投影视景系统，每个视景通道的分辨率至少为1024×768，采用几何校正和边缘融合软件校正技术，做到视景真正无缝拼接和高亮度显示，为操作人员提供最接近真实的景象，并提供望远镜及漫游通道，可用于漫游观测和望远镜观测周围360°范围的视景。 主本船的功能要求如下： 1、电子海图显示系统 电子海图显示系统应符合有关ECDIS性能标准的要求。应具有无级放大和缩小、区域放大、自动漫游、分层显示，白天、黑夜、晨昏和朦胧显示；应具有海图要素拾取、航线设计，
可进行海图编辑、改正。提供可覆盖中国沿海港口、主要水道及世界常用海域（至少应包括马六甲海峡、新加坡水域、英吉利海峡等）海图。 2、以ECDIS为背景的船舶动态显示 在ECDIS上可动态显示本船、目标船及拖轮的船位。其大小随船舶吨位大小变化。本船靠离码头时缆绳的受力情况。 3、船舶运动数学模型 船舶运动数学模型至少10个类型。 每种类型中应包括不同吨位与载况的模型。船舶运动数学模型中包括影响本船运动的各种效应（车、舵、锚、缆、风、流、拖轮、岸壁效应、船间效应、浅水效应等），附有精度说明及测试结果。根据车、舵、锚、缆、拖轮的操作，航行环境信息（风、流、潮汐等），实时解算本船的运动参数（船位、航向、速度、航向变化率、加速度等）。 4、舵控制 具有可进行选择的随动舵、自动舵、应急舵。 命令舵角、实际舵角、船舶转头速率、三面舵角指示器、航向的动态显示。 陀螺分罗经指示器动态变化。 提供自动舵控制、操作单元以及应急舵控制手柄。 5、车钟控制 根据船舶模型本身的推进器套数，可使用单车或双车控制。 主机转速、空气启动压力动态变化。 6、可变螺距调节 对采用可调螺距桨的船模，可进行螺距调节，螺距指示动态显示。 7、船舶艏、艉侧推控制 对有艏、艉侧推的船舶，可进行艏、艉侧推的控制，并实时显示螺距比。 8、本船缆的控制 根据船舶的大小，可同时进行多达20根缆的带缆、解缆、绞缆操作，绞缆速度可调。在电子海图上可选择缆桩或浮筒的位置，可动态显示每根缆的长度和受力动态显示。 9、本船锚的控制 用锚操作面板进行左、右锚的操作（抛锚、绞锚、松放、刹停），并动态显示锚链的长度和张力。 10、本船拖轮的控制
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d91641452.html, 船舶航向控制策略研究 作者：戚爱春庄肖波 来源：《电脑知识与技术》2013年第12期 摘要：随着船舶现代化、高智能化的快速发展，传统的航向自动控制已经不能满足船舶控制的实际需要。该文研究了船舶航行过程中的航向控制问题，主要介绍了基于极点配置方法以及基于遗传算法的航向控制策略。所得到的结果对于研究船舶航向控制问题具有一定指导意义。 关键词：航向控制；极点配置；遗传算法 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）12-2871-03 1 船舶航向控制概述 目前，水运是完成地区之间、国与国之间大宗货物贸易最有效最经济最广泛的运输方式。船舶在海上航行时，不可避免地要偏离给定航向，导致这种现象的原因是船舶受到海风、海流、海浪等海洋环境扰动的影响。船舶航向的改变会导致较大的航向偏差，进而导致航行距离的增大及运输成本的增大，也会对船上的设备、货物及乘员产生不利影响。为了节省能源和尽快到达目的地，必须尽量减小航向偏差[1]。 船舶的航向控制直接影响到船舶的操纵性能、安全性能和经济性能，航向控制问题本身是一个复杂而重要的问题。不论何种船舶，为了完成使命，必须进行航向控制。船舶推进、运动与姿态的操纵控制、船舶运动机理等问题目前已经引起了学术界的广泛关注，相关的研究成果已经发表，见文献[2-6]。 随着现代社会对自动化设备需求量的增加以及对于自动化设备技术水平要求的提高，人们对船舶的自动控制装置（自动舵）的需求和要求也逐步提高[7]。自动舵是保证船舶自动导航 时的操纵性能的关键设备，其主要功能是用来自动保持船舶在给定航向或给定航迹上航行。基于自动舵的航向控制具有较高的研究价值。 本文将介绍基于极点配置方法以及基于遗传算法的航向控制策略。 2 船舶航向控制策略研究 下面结合工作实践，讨论船舶航向控制问题。 2.1 基于极点配置方法的船舶航向控制
2012年10月 船舶设计系统介绍
?瑞典KCS公司的Tribon船舶CAD软件?美国PTC公司的CADDS5软件?法国达索公司CATIA ?西班牙Foran ?澳大利亚Maxsurf船舶设计软件 ?加拿大ShipConstructor船舶建造软件? 芬兰纳帕有限公司NAPA船舶设计系统 船舶设计系统概览
专用船舶设计软件系统特点 ?以某船舶设计公司自有系统发展而来 ?仅在船舶行业应用 ?系统集成了该公司对船舶设计方法及业务过程的理解 ?对典型的船舶设计过程尤其是其母公司的产品类型有很好的支持 ?一般将船体信息保存在专用数据库中 ?单一系统覆盖整个船舶设计过程，包括数据管理及CAD环境 ?其CAD环境是为船体定义及渲染服务的，CAD本身的建模功能严格受限于船体的特征类型
?优势 –专业性强 –数据存储一致 ?弱势 –CAD 渲染功能较差–运动仿真功能弱 –开放性差，二次开发受限 – 设计过程受限于软件本身所提供的业务过程及操作方法，不利于设计创新 专用船舶设计软件系统优势与不足
?瑞典KCS 公司的Tribon 船舶CAD 软件?美国PTC 公司的CADDS5软件?西班牙Foran ?澳大利亚Maxsurf 船舶设计软件 ?加拿大ShipConstructor 船舶建造软件? 芬兰纳帕有限公司NAPA 船舶设计系统 专用船舶设计软件系统代表
通用软件系统中的船舶模块组合概述?软件系统本身并不仅仅针对船舶行业 ?软件系统的全部功能是覆盖多个行业所需功能的全部超集 ?针对船舶行业，这些软件系统有相应的一系列模块组织，用于完成船舶行业各过程所需操作，但这些模块自身可能不仅仅限于船舶行业应用 ?通过系统的组合与模块的组合，实现对船舶行业过程的整体性支持 ?几何模型信息存储在软件自身CAD文件中而非数据库中 ?通过与PDM系统的结合，形成对船舶行业整个过程的支持。PDM实现过程管理与数据管理，CAD完成船舶设计建模
船体建模技巧 周宇华 （江南造船（集团）有限责任公司开发研究部） 摘要船体结构是一个复杂的三维结构，在建模时如何作简化，如何应用MSC.Patran 提供的功能提高建模效率，本文将在这个方面作简单介绍。 1.船体结构的主要特征以及建模前的准备工作 船体结构一般说来是左右对称的，主要由船壳、各层甲板、横向和纵向舱壁、强框架、弱框架以及加强筋等结构组成。结构之间相交形成一个复杂的三维船体结构。对于不同的计算目的，对有限元网格的大小有不同的要求，如振动响应的计算，一般纵向取一个强框架间距的长度，横向取较小一个纵桁间距的长度，垂向应控制各层甲板的位置；如果进行强度计算分析，对全船模型可粗一点，对局部模型应根据求解要求适当细一点。因此在运用Patran建模前，首先根据工作任务确定网格大小，然后根据图纸确定主要构件的位置来预留有限元节点的位置，如各层甲板高度，强框架、横向和纵向舱壁位置，舱室前后左右端位置等信息要明确以减少返工，根据对称性可先建一半模型。 2.Patran 建模技巧 在船体建模过程中几何建模虽是划分网格的基础，但最终目的是划分有限元网格。以某船某一分段结构为例，模型如图1，图2所示。图2中几何信息过多，如使用直接建有限元模型的一些技巧将取到事半功倍的效果。以下介绍几何和有限元建模等的一些技巧。
技巧一 几何建模 船体外板是不规则曲面，输入型值点后，采用Create/Curve/Spline 功能生成外板轮廓线，再使用Create/Surface/Curve 方法生成船体曲面。甲板与船体外板相交的交线是曲线，可先创建甲板中心线，用Create/Curve/Project 功能把中心线向船体曲面投影，投影线即为交线，连接中心线与投影线即创建了甲板的几何模型。几何建模中投影法运用较多。 技巧二 有限元建模 Sweep/Element/Extrude 功能 船上甲板通常是前后端、中心线三边为直线，舷侧一边为曲线，甲板上有纵骨、横梁，甲板还与纵向舱壁相交，这些位置都必须预留节点。通常做法是定义硬点硬线后（见图2）让程序自动划分网格。在建模过程中，利用一维向二维拉升功能就可快速高效地完成建模。首先画甲板中线，再用Create/Mesh/Curve 功能，划分一维单元，然后利用Sweep/Element/Extrude 功能，定义拉升长度、间隔距离，如果等间距还可采用 Mesh Control 控制网格，网格在舷侧可适当拉长使节点穿过舷侧外板，用 Modify/Node/Project//Define Vector 功能使穿过舷侧外板的节点投影到外板上。这种方法大大节约了几何建模的时间，网格位置易于控制，网格质量好，例如图3所示。 图3 梁模型 在船体模型中加强筋通常定义为一维单元，船体上存在大量的加强筋，如能批量生成将节约很多时间。船上的加强筋特点是几乎都是二维单元的一边，因此利用Create/Element/Edit 中定义Bar 的Elem Edge 的方法，选择单元的一边来创建一维单元。通过框选的方法可提高效率。选择前首先要确定在主菜单下Preferences/Picking…//Entity Polygon Picking 选中Enclose entire entity 。
摘要 船舶运动数学模型是船舶运动仿真与控制问题的核心。目前，船舶运动数学模型建模中主要有两大流派：以Abkowite为代表的整体型结构模型和日本拖曳水池委员会（JTTC）提出的分离型结构模型，简称MMG模型。本文主要是对于船舶的回转运动进行研究，采用的是MMG模型。根据13000T散货船的主要参数，通过计算求出所需的相关量，建立了船舶的线性响应型模型。在此模型的基础上，利用MATLAB中的Simulink模块将此数学模型在该软件中建立一个仿真模型。在Simulink中对建立的仿真模型进行运行得到船舶运动参数。通过Simulink的外部模式将仿真结果变成实时输出数据，利用RS232发送并接受数据，用Visual C++连接数据库和RS232的数据提取，再利用Visual C++与SQL的接口读取数据，并通过OSG进行实现船舶回转运动的可视化虚拟仿真。 关键词：船舶回转运动；数学模型；Simulink；视觉仿真；OSG
Abstract The ship motion mathematical model is the problem’s core about the ship motion simulation and control. Currently, there are two major schools in the ship motion mathematical model’s modeling: the overall structure model represented by Abkowite and the separation of structure model referred to as the MMG model proposed by the Japan Towing Tank Committe e (JTTC). This article mainly research on the rotary movement of the ship, using the MMG model. Based on the 13000T bulk carrier’s main parameters, we obtain the required relevant amount by calculating. Then we establish the linear response model of the ship. On the basis of this model, we transfer this mathematical model into a simulation model with the Simulink module of MATLAB. In Simulink, we get the ship motion parameters through running the simulation model. Through Simulink’s external mode, we converse the simulation results into real-time output data, using a standard serial port RS232 to send and receive data. Then we use Visual C++ to connect the database with RS232 data extraction. Using Visual C++ interface with SQL to read database, and conducted by OSG to enable visualization of the ship turning motion of the virtual simulation. Keywords: ship turning motion；mathematical model；Simulink；visual simulation；OSG
使用CATIA对船舶机舱进行三维设计 本文应用catia软件尝试设计机舱，展示了catia强大的设计功能。随着 ibm/dassault公司对其功能的不断完善，该软件一定能在船舶制造行业得到更广泛的应用。 1 引言 众所周知，CATIA[1]软件在航天航空、汽车等一些高端技术的制造行业得到非常广泛的应用和取得非常成功的效果。而将CATIA引入造船行业则是直接引用或间接借鉴了CATIA 在航天、航空、汽车等制造行业内的先进成熟技术。这些技术对常规船舶、特别对航母、军舰、豪华游轮、钻井平台等特殊海洋工程平台的设计上有着非常独特的借鉴[1,2]。 CATIA可实现船舶的可视化三维设计。其基本功能可涵盖船舶设计的各个方面，贯穿分析、设计、建造、维护整个船舶产品生命周期。CATIA软件各项模块功能强大、工作模式转换灵活，设计手段丰富简捷，其在船舶机舱三维设计中运用的 基本功能可概括为以下6个方面： 1. 船体结构模型的设计与导入; 2. %26ldquo;制造%26rdquo; 各类真正的三维设备、部件系列实体建模; 3. 舱室三维实体布置; 4. 二维原理图设计及设备、管路三维布置与部件定位; 5. 各类统计汇总报表、加工表单、布置图、安装图的输出; 6. 电子样船。 2 利用CATIA进行船舶的三维设计 CATIA软件的各个模块的运行平台，无缝地集成了基本的通用机械CAD功能与专用的船舶设计CAD功能。在实际进行船舶设计时，用户可根据其具体的设计项目，分门别类地实时切换工作模式( 即船体结构、曲面造型、管系设计、电气电缆设计、风管设计、知识工程、人机工程、零件及装配设计、机械制图、机构仿真、模具设计、钣金设计、物理量计算、干涉检查、强度分析等工作模式 )，灵活机动地采用该工作模式环境中的各种设计手段、方法，因而，用户可最大限度地调用CATIA 软件的各种知识工程资源，同时，亦可构筑自己%26ldquo;个性化%26rdquo;工作模式，在其平台上设置各类工具条，选择合适的图标，补充相应的指令，从而来创造性地完成自己的设计工作。 1. 1船体结构模型的设计与导入 船体结构是进行船舶舱室设计的基础，CATIA软件针对目前船舶制造行业的各种 CAD/CAM/CAE软件的实际应用情况，提供了与这些软件(如：TRIBON / NAPA / Maxsurf / Fastship / AUTOCAD等)的专用或标准接口。这些专用或标准接口，为船舶制造业已有的CAD/CAM/CAE应用软件向其方便灵活地导入数据提供了非常便捷的工具。本文直接读取TRIBON造船集成软件中的*.dxf格式的结构数据，转化、生成在CATIA软件中的船体结构模型，如图一所示。
船舶三维设计系统(SPD)的自主开发 苏文荣 （中国船舶工业集团公司沪东中华造船(集团)有限公司,上海,200136） 一、船舶三维设计系统的自主开发的背景 改革开放以来20多年，我国造船工业得到了发展迅速。至新世纪初我国造船产量名列世界第三。但我国造船要成为世界第一造船大国和强国还面临着十分繁重的技术和管理上的创新，还有一段艰巨的路程要走。因为日、韩等国家的造船技术和管理水平已从第四阶段集成制造向造船发展的第五阶段敏捷制造过渡。我国主要骨干船厂现在的造船技术和管理水平都处于第三阶段的分道制造，沪东中华当时也只处于第三阶段，准备向第四阶段集成制造方向发展。 我国作为世界第三造船大国。造成如此差距的主要问题在于以下几方面：建造周期长、制造返工量大，质量难以控制和成本难以控制。我国要成为第一造船大国和强国，沪东中华要成为一流的造船企业，必须解决上述问题，变革造船的模式，走数字化造船之路，实现集成制造。 1.深化设计，为建立现代造船模式提供支撑 现代造船模式是以中间产品为导向，按区域组织生产，壳、舾、涂、作业在空间上分道，时间上有序，实现设计、生产、管理一体化连续总装造船。造船总装化、管理精细化、信息集成化是现代造船模式的主要实现形式。 推行现代总装造船模式，首先要改变原串行设计为各专业的平行设计，以利于加强专业协调和缩短设计周期;变按功能系统设计为按区域设计、以中间产品为导向的设计为总装造船提供技术基础。要树立不仅要解决“造怎样船”还要解决“怎样造船”的面向生产、管理的设计理念。设计要贯彻壳、舾、涂一体化：设计生产管理一体化的原则为总装造船提供大量的制造、工程管理等信息。设计模式的转变，设计的深化是实现总装造船的必要条件。
第6章 船舶运动控制系统建模应用 6.1 引 言 数学模型化(mathematical modelling)是用数学语言(微分方程式)描述实际过程动态特性的方法。在船舶运动控制领域，建立船舶运动数学模型大体上有两个目的：一个目的是建立船舶操纵模拟器(ship manoeuvring simulator)，为研究闭环系统性能提供一个基本的仿真平台；另一个目的是直接为设计船舶运动控制器服务。船舶运动数学模型主要可分为非线性数学模型和线性数学模型，前者用于船舶操纵模拟器设计和神经网络控制器、模糊控制器等非线性控制器的训练和优化，后者则用于简化的闭环性能仿真研究和线性控制器(PID, LQ, LQG, H ∞鲁棒控制器)的设计。 船舶的实际运动异常复杂，在一般情况下具有6个自由度。在附体坐标系内考察，这种运动包括跟随3个附体坐标轴的移动及围绕3个附体坐标轴的转动，前者以前进速度(surge velocity)u 、横漂速度(sway velocity)v 、起伏速度(heave velocity)w 表述，后者以艏摇角速度(yaw rate)r 、横摇角速度(rolling rate)p 及纵摇角速度(pitching rate)q 表述；在惯性坐标系内考察，船舶运动可以用它的3个空间位置000,,z y x (或3个空间运动速度 000,,z y x &&&)和3个姿态角即方位角(heading angle)ψ、横倾角(rolling angle)?、纵倾角 (pitching angle)θ (或3个角速度θ?ψ&&&,,)来描述，),,(θ?ψ称为欧拉角[4](见图6.1.1)。 显然T ],,[w v u 和T 000],,[z y x &&&以及T ],,[r q p 和T ],,[θ? ψ&&&之间有确定关系[4]。但这并不等于说，我们要把这6个自由度上的运动全部加以考虑。数学模型是实际系统的简化，如何简化就有很大学问。太复杂和精细的模型可能包含难于估计的参数，也不便于分析。过于简单的模型不能描述系统的重要性能。这就需要我们建模时在复杂和简单之间做合理的折中。对于船舶运动控制来说，建立一个复杂程度适宜、精度满足研究要求的数学模型是至关重要的。 图6.1.1的坐标定义如下：000Z Y X O -是惯性坐标系(大地参考坐标系)， 为起始 位置，0OX 指向正北，0OY 指向正东，0OZ 指向地心；o -xyz 是附体坐标系，为船首尾之间连线的中点，ox 沿船中线指向船首，oy 指向右舷，oz 指向地心；航向角ψ以正 北为零度，沿顺时针方向取0?～360?；舵角δ以右舵为正。对于大多数船舶运动及其控制问题而言，可以忽略起伏运动、纵摇运动及横摇运动，而只需讨论前进运动、横漂运动和艏摇运动，这样就简化成一种只有3个自由度的平面运动问题。图6.1.2给出图6.1.1经简化后的船舶平面运动变量描述。 船舶平面运动模型对于像航向保持、航迹跟踪、动力定位、自动避碰等问题，具有足够的精度；但在研究像舵阻摇、大舵角操纵等问题时，则必须考虑横摇运动。本章根据刚体动力学基本理论建立船舶平面运动基本方程，据此进一步导出状态空间型(线性和非线性)及传递函数型船舶运动数学模型，并考虑了操舵伺服系统的动态特性和风、浪、流干扰的处理方法。这些结果将作为设计各种船舶运动控制器的基础。计及横摇的四自由度船舶运动数学模型参见文献[5]。 ψ
结构建模的主要内容 生产设计的基本工艺准则请参阅“工厂施工基准” 结构建模以PANEL为单元，力求正确，完整。要注意左右不对称的构件建模。 1 PANEL名： 为了便于沟通与查找，请参照“模型对象的命名”内容。 2 PANEL定位： ⑴ PANEL的平面坐标有三种常用的选择。 ① 主平面--- X |Y |Z ② 三点定平面--- 取平面上的三点坐标（ORI=,,UAX,VAX）。三点的次序尽可能按靠近的主视图坐标系。即 水平面：原点-X-Y； 纵剖面：原点-X-Z； 横剖面：原点-Y-Z 。 ③ 根据一条已知的平面曲线名定义一个平面。 ⑵ PANEL 的局部坐标系UVW ① 水线面：U轴由尾向首，V轴由中心向左舷。建模可视面向下看。 ② 纵剖面：U轴由尾向首，V轴由下向上。建模可视面向左舷看。 ③ 横剖面：U轴由中心向左舷，V轴由下向上。建模可视面向尾看。 ④ 三点的平面：U轴由原点ORI向UAX点，V轴由原点ORI向VAX点。建模可视面向W 轴的逆方向看。 ⑤ 局部坐标的W轴是按右手法则决定。 ⑶ DAT 数据类型。是对应视图中的线条类型。 DAT=191 轨道线，用于水密结构件。 DAT=181 粗虚线，用于舱内的非水密结构件。例如非水密的底纵桁、舱壁等。 DAT=101 双点划线，用于强桁材结构。例如强肋骨、舷侧纵桁、甲板纵桁等。 3 边界： ⑴ 边界线一定要依次相交的封闭图形，包括余量线，因此尽量用无限线段。 ⑵ 邻接分段的接口要吻合，它们的公共边界线数据应该采用相同的表达形式，特别是对曲线或斜线的分段边界，一定要用相同的数据。边界的数量不超过12条。 ⑶ 尽量用关联的结构作为边界，这样方便修改。 ⑷ 边界的数量不超过12条。在建模可视面中逆时针方向排列。 4 板缝： ⑴ 布置：根据板厚、材质及板材订货规格布置。一般是平行船体的长度方向布置，但是钻井平台要考虑其特殊性和相关工厂的生产惯例，板的长边可以平行型材长度方向布置。 对于全船性的结构如内底板、平台板、甲板、主舱壁及上层建筑外围壁等应统一排板。 ⑵ 坡口： ① 板缝的坡口类型、方向按施工阶段与工艺要求选用。注意，板缝是有方向性的，如 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
实用标准文档三维建模规
城市三维建模是为城市规划、建设、运营、管理和数字城市建设提供技术服务的基础，是城市经济建设和社会发展信息化的基础性工作。城市三维模型数据是城市规划、建设与管理的重要基础资料。为了建设市三维地理信息系统，规市三维建筑模型的制作，统一三维模型制作的技术要求，及时、准确地为城市规划、建设、运营、管理和数字城市建设提供城市建筑三维模型数据，推进城市三维数据的共享，特制定本规。项目软件及数据格式 1、项目中使用的软件统一标准如下： 模型制作软件：3DMAX9 贴图处理软件：Photoshop 平台加载软件：TerraExplorer v6 普通贴图格式：jpg 透明贴图格式：tga 模型格式：MAX、X、XPL2 加载文件格式：shp 平台文件格式：fly 2、模型容及分类 城市建模主要包括建筑物模型和场景模型。 2.1、建筑物模型的容及分类
建筑物模型应包括下列建模容： 各类地上建筑物，包括：建筑主体及其附属设施。含围墙、台阶、门房、牌坊、外墙广告、电梯井、水箱以及踢脚、散水等。 各类地下建筑物，包括：地下室、地下人防工程等。 其他建（构）筑物，包括：纪念碑、塔、亭、交通站厅、特殊公益建（构）筑物以及水利、电力设施等。 全市建筑物模型分为精细模型（精模），中等复杂模型（中模），体块模型（白模）。市全市围主要大街、名胜古迹、标志性建筑等用精模表示，一般建筑物用中模表示，城中村、棚户区等用白模表示。 2.1.1、精细复杂度模型（精模） 2.1.1.1、定义：精细模型为，能准确表现建筑物的几何实体结构，能表现建筑物的诸多细节，对部分重要建筑景观进行重点准确制作表现的模型制作方式。 2.1.1.2、一般制作围：城市中主干道两旁的主要建筑物、主干路十字路口的主要建筑，电信、移动、金融中心大楼，火车站，重点政治、经济、文化、体育中心区建筑，包括标志性建筑物，城市中知名度高的名胜古迹、地标性建筑（如大雁塔、钟楼等）。 2.1.1.3、制作方式：精细制作，不仅能反映实际建筑的大小，整体结构，而且能反映建筑物的细节结构。贴图效果好，带光影效果。用户看上去感觉就是实际的建筑、真实度高。 2.1.2、中等复杂度模型（中模） 2.1.2.1、定义：为了保证大规模数字城市在平台上流畅运行，并能准确表现建筑物的几何实体结构，在不影响建筑物真实性几何结构的基础上，可以忽略部分实体结构，对部分建筑景观进行简单制作表现的模型制作方式。 2.1.2.2、一般制作围：城市中非主干道两旁的主要建筑物、城市临街小区居民楼和其
船舶行业主要3D软件 1、Tribon Tribon 系统是由瑞典KCS(Kockums Computer System AB)公司设计开发的一套用于辅助船舶设计与建造计算机软件集成系统。Tribon集CAD/CAM(计算机辅助设计与制造)与MIS(信息集成)于一体，并覆盖了船体、管子、电缆、舱室、涂装等各个专业的一个专家系统。总体上Tribon系统可分为船体设计、舾装设计、系统管理及维护三大部分。该软件是一个出色的集成系统，也是一个庞大的系统(系统程序约500 MB)，它具有许多其他系统所不具备的优点。Tribon推出的新版本较过去添加了很多新的功能，如在设备选择、合同设计等方面的功能.我国使用该设计软件系统的公司有：广船国际股份有限公司、江南造船（集团）有限公司等。对我国的用户来说，该软件存在的缺点有：数据开放性不够，数据库系统自成一套与常用的数据库缺少接口等。 2、FORAN NAPA 公司首次在船舶设计软件中采用3D技术，并在船舶初步设计和基本设计阶段提出了3D NAPA船舶模型的概念，这一概念己得到广泛认同。利用NAPA Steel设计师们可以在较短时间内迅速完成结构初步设计和重量、成本计算，生成可供送审的技术文件和图样，并根据需要生成结构有限元计算所需的网格模型。在NAPA于2003.1发布的版本中具有的最新的功能之一是提供了许多软件与NAPA Steel之间的接口，比如说Tribon Hull和Nupas-Cadmatic，以及其它一些典型的经常使用的船舶设计系统。其中与Tribon之间的接口可以实现：曲线的转换、表面的转换、图的转换等。 FORAN软件是一个囊括了船、机、电、涂、舾装各个专业的强大设计软件。 在船舶设计和建造中，从开始的方案设计、初步设计和送审设计阶段，直到详细的施工设计阶段，FORAN都是赖以降低成本、提高生产效率的主要工具。 本系统可以应用在所有船型的设计建造，且不受船舶尺寸的限制，同时可以根据不同用户的特定需求进行客户化定制。 FORAN代表了船舶CAD/CAM/CAE技术的前沿， 为造船的全过程提供了集成化的解决方案，包括船型尺寸、船型系数计算、船体结构、机械设备、舾装、电气设施、舱室设计等，所有功能可在分布式工作环境下、应用并行工程的概念完成。 FORAN 的开发和维护者SENER Ingeniería y Sistemas SA公司，是西班牙最大的私营独资的工程公司。利用50年的船舶设计经验，SENER保证其最终产品是可信赖的、高效的工具，帮助用户实现其唯一的目标：让船舶的设计和建造更快、更好、更节省。 3、CADDS 5i CADDS 5i是PTC公司针对船舶、航空、航天行业推出的产品，空中客车、劳斯莱斯、波音公司BAE系统、洛克希德马丁、美国联防公司、中国的CSIC(中船集团)等约2000个客户已经成功地应用了这套解决方案。该产品在世界造船市场的份额也为15％。这个软件主要包括船体、管系、舾装、电力、空调通风系统等几大模块。船体模块主要进行船体结构辅助设计，可输入输出全部船体制造所需的数据。管系施装模块则提供了管系设计和制造所需的所有工具，包括3D管系布置。空调通风模块所提供的工具可支持开发大型HVAC(热力、通风与空调)系统及其结构的能力，并生成制造输出数据。电气系统模块提供的功能可支持船舶电气系统的开发，其中包括布线示意图、3D电缆通道网络、3D布线以及电缆通道支撑结构。通过从可用于船舶系统的设备和电缆库中进行选择，用户可以创建示意图。国内有部分船厂在使用NAPA软件进行详细设计，使用Tribon做生产设计，而CADDS 5i可以很好的与他们进行互通。我国该软件已在江南、大连、辽南、武昌、长江船舶设计院等船厂和设计院使用。 4、CATIA
cad基础三维图形绘制教程 篇一：CAD三维绘图教程与案例,很实用 CAD 绘制三维实体基础 AutoCAD除具有强大的二维绘图功能外，还具备基本的三维造型能力。若物体并无复杂的外表曲面及多变的空间结构关系，则使用AutoCAD可以很方便地建立物体的三维模型。本章我们将介绍AutoCAD 三维绘图的基本知识。1、三维模型的分类及三维坐标系；2、三维图形的观察方法；3、创建基本三维实体；4、由二维对象生成三维实体； 5、编辑实体、实体的面和边； 11.1 三维几何模型分类 在AutoCAD中，用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型及实体模型。这3种模型在计算机上的显示方式是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。 11.1.1线框模型(Wireframe Model) 线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D空间的直线及曲线）表达三维立体，不包含面及体的信息。不能使该模型消隐或着色。又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。图11-1显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。但线框模型结构简单，易于绘制。 11.1.2表面模型（Surface Model）
表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明，能遮挡光线，因而表面模型可以被渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能进行布尔运算。如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果，前面的薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分。 图11-1线框模型1 图11-2表面模型 11.1.3 实体模型 实体模型具有线、表面、体的全部信息。对于此类模型，可以区分对象的内部及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等。如图11-3所示是实体模型。 图11-3实体模型 11．2三维坐标系实例——三维坐标系、长方体、倒角、删除面AutoCAD的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系，分为世界坐标系（WCS）和用户坐标系（UCS）。图11-4表示的是两种坐标系下的图标。图中“X”或“Y”的剪头方向表示当前坐标轴X轴或Y轴的正方向，Z轴正方向用右手定则判定。 世界坐标 图11-4表示坐标系的图标
AutoCAD的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快掌握并使用。使用AutoCAD 进行二维绘图，对具有机械制图基础的人来说，是比较容易掌握的；但对三维建模，特别是自学者，却总觉得不知从何下手。本篇AutoCAD教程就教大家由三视图绘制三维实体图时的整个建模过程的步骤和方法。 一、分析三视图，确定主体建模的坐标平面 在拿到一个三视图后，首先要做的是分析零件的主体部分，或大多数形体的形状特征图是在哪个视图中。从而确定画三维图的第一步——选择画三维图的第一个坐标面。这一点很重要，初学者往往不作任何分析，一律用默认的俯视图平面作为建模的第一个绘图平面，结果很容易给后续建模造成混乱。 图1 此零件主要部分为几个轴线平行的通孔圆柱，其形状特征为圆，特征视图明显都在主视图中，因此，画三维图的第一步，必须在视图管理器中选择主视图，即在主视图下画出三视图中所画主视图的全部图线。
图2 此零件的特征图：上下底板－四边形及其中的圆孔，主体－圆筒及肋板等，都在俯视图，故应在俯视图下画出三视图中的俯视图。 下图是用三维图模画三维图，很明显，其主要结构的形状特征――圆是在俯视方向，故应首先在俯视图下作图。
图3 二、构型处理，尽量在一个方向完成基本建模操作 确定了绘图的坐标平面后，接下来就是在此平面上绘制建模的基础图形了。必须指出，建模的基础图形并不是完全照抄三视图的图形，必须作构型处理。所谓构型，就是画出各形体在该坐标平面上能反映其实际形状，可供拉伸或放样、扫掠的实形图。 如上文图1所示零件，三个圆柱筒，按尺寸要求画出图4中所示6个绿色圆。与三个圆筒相切支撑的肋板，则用多段线画出图4中的红色图形。其它两块肋板，用多段线画出图中的两个黄色矩形。
Tribon船体生产设计应用 2006-9-29网友评论1条点击进入论坛 Tribon系统是一套计算机辅助设计、生产及信自、集成软件系统，可用多种方法建立三维船舶数字模型。应用统一的船舶数字模型，在船舶设计的各个阶段能够实现各专业之间的信息共享，从而可以通过网络实现并行设计，降低专业间的协调成本，减少设计和制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期。 Tribon系统建模 船体建模的目的是建立船体的信息模型，应用Tribon系统的以下模块进行船体生产设 计: 船体标准初始化模块(Initiate Hull Standards); 平面建模模块(Planar Hull Modeling); 曲面建模模块(Curved Hull Modeling); 装配计划模块(Assembly Planning); 焊接计划模块(Weld Planning); 生产信息界面(Hull Production Interface); 套料模块(Plate Nesting). 各模块功能如下: 船体标准初始化模块
通过该模块对其它船体模块正常运行所需参数及文件进行配置，建立起船体生产设计所需的Tribon系统船体标准。系统初始化工作是Tribon船体系统应用中很重要的一个环节， 主要包括以下内容: 船型参数设置。输人船型参照、结构参照、分段名、分段划分、定义肋位号和纵骨等信 息; 型材规格、端切形式和连接形式以及面板参数设置; 贯穿孔和补板参数设置; 坡口形式参数设置; 肘板类型规格参数设置; 材质参数设备; 零件编码参数设置; 套料参数设置。 平面建模模块 利用该模块输人结构数据，进行船体内部平面板架结构的建模工作，除定义结构信息，还可加放相应的工艺信息，白动进行零件编号等，建模完成后出分段结构图。平面建模与曲面建模是同时进行、交叉作业的，平面建模的比重较大。因为平面建模要参照曲面建模的结 果，通常曲面建模要先于平面建模。 曲面建模模块 利用该模块进行曲面构件的结构建模工作，主要是外板板缝线生成，外板型材生成和曲
基于SolidWorks的船体仿真平台设计 虚拟海战场的三维船体建模与实时显示包括几何形体建模、纹理映射以及视觉效果处理等内容。本文利用VC作为开发工具，SQL Server作为舰船性能结构数据库管理软件，SoliOWorks作为图形API，通过完成一个仿真模型讨论了解决建模逼真度与仿真实时性矛盾的一些措施。 0 引言 SolidWorks采用与Windows系统全兼容的3D软件，它的三维设计功能强大，界面友好，能让使用者以简单的操作方式进行高效的产品设计。其提供的基于特征选型的参数化造型功能，更是为开发者提供了良好的开发环境。 1 系统的体系结构与模型属性 在进行船体建模时，三维模型和装配做好后，为了展示其功能或运动范围等，要进行仿真，虽然SolidWorks里有动画插件，但是只能做一般的直线运动，而对于实际试验操作中的具有复杂函数关系的运动就无法完成。针对这一问题，以军舰运动过程为例，利用Visual C++对SolidWorks进行二次开发，并引入LOD技术，使船体进行精确的仿真运动。并建立适合用户需要的SolidWorks船体仿真系统平台。 船体仿真平台开发内容可大致分为两部分：一是战场环境和实体的三维建模，二是实体模型的仿真驱动。需要解决的具体关键技术大致有：舰船三维模型的建立、海洋自然环境及战场特效的建模与实时显示、视景节点与分布式仿真系统通信接口的设计开发、视点切换设计等。 2 可视化建模方法 任何一个3D模型（即三维形体）都是由顶点、边、面3种图形元素构成的，而所有元素均以三维表示。三维形体在计算机内部的存储形式称为几何造型。在形式上，3D模型表示要包括几何数据和拓扑信息睡方面，而且两者是缺一不可的。将各种各样的数据转换为可视化工具可以处理的标准格式，这实际上是一个连续数据的离散化过程。对于连续数据的离散可以采用等值线的方法。等值线是由所有这样的点(xi，yi)定义，其中F(xi，yi)=Fi(Fi为一给定值)，将这些点按一定顺序连接组成了函数F(xi，yi)的值为Fi的等值线。本文采用https://www.doczj.com/doc/d91641452.html,网格序列法。网格序列法的基本思想是按网格单元的排列顺序，逐个处理每一个单元，寻找每一单元内相应的等值线段，处理完所有单元后，自然就生成了该网格中的等值线分布。对于一个船体物理模型，要将其转化为容易用计算机处理的数据，可以采用以下的步骤： 1)依照设计船的船型参数，通过母型船改造法，生成设计船的船型的型值。 2)根据船体型值点，用第2节的船体线框模型设计方法，创建船体线框模型。生成的船体边界曲线和三族剖面线必须光顺，否则用曲面覆盖时会产生缝隙。 3)创建曲面片边界网格，作为各个曲面片的边界。 4)按曲面片边界网格逐个计算曲面片的控制格，最后，得到整个船体曲面的控制网格。 5)利用检查曲面光顺性的工具：渲染、高斯曲率云图或等照度线，检查曲面的光顺性，交互修改或自动光顺船体曲面的控制网格，直至船体曲面光顺。 3D几何模型用SolidWorks函数库在WINDOWS环境中实现。为保持系统的灵活性和效率，图形用户界面用MFC方式实现。船体外形、总布置和结构信息直接录入数据库中。安全评估计算的结果保存在数据库中。船体建模仿真流程图如下：
第三章创建基本三维模型 【本章导读】 本章为读者介绍一下在3ds Max 中创建基本三维模型的知识。基本三维模型包括标准基本体和建筑对象三类，标准基本体是3ds Max 中最基本且常用的三维模型（如长方体、球体、圆柱体等），拓展基本体是由标准基本体通过圆角、切角等处理获得的稍微复杂的三维模型（如切角长方体、切角圆柱体、纺锤体等），建筑对象是建筑领域常用的三维模型（如门、窗户、楼梯等），这些都是创建复杂三维模型的基础。 【本章内容提要】 创建标准基本体 创建拓展基本体 创建建筑对象 3.1 创建标准基本体 使用3ds Max 9“几何体”创建面板“标准基本体”分类中的工具按钮可以创建一些最基本的三位对象。下面以实训的形式介绍一下这些基本三位对象的创建方法。实训1 制作地球仪——创建圆柱体、圆锥体、管状体和球体 【实训目的】 掌握创建圆柱体、圆锥体、管状体和球体的方法。【操作步骤】步骤1?单击“创建”面板的“几何体”按钮，打开“几何体”创建面板（启动3ds Max 9后，默认打开该面板）；然后单击“标准基本体”分类中的“球体”按钮，在打开“创建方法”卷展栏中设置创建方法为“中心”，如图3-1左图和中图所示。 步骤2?在透视图中单击并拖动鼠标，到适当位置后释放左键，确定球体半径的大小，至此就玩成了球体的创建，如图3-2所示。 步骤3?打开“修改”面板，在“参数”卷展栏中设置球体否认半径为“180”，分段数为“32”（分段数越高，球体表面越光滑），并选中“平滑”复选框（控制是否对球体的表面进行平滑处理），如图3-2所示。 .提示. 步骤4?单击“几何体”创建面板“标准基本体”分类中的“圆柱体”按钮，在打开的“创建方法”卷展栏中设置创建方法为“中心”，如图3-5左侧两图所示。 步骤5?在透视图中单击并拖动鼠标，到适当位置释放左键，确定圆柱体半径的大小；然后向上移动鼠标，到适当位置后单击确定圆柱体否认高度，至此就完成了圆柱体的创建，如图3-5右侧两图所示 步骤6?打开“修改”面板，在“参数”卷展栏中设置圆柱体的半径为“10”，高度为“430”，然后调整其位置，作为地球仪的转轴，如图3-6所示。