船体三维建模

基于三维建模的船舶管系设计摘要：三维建模技术的崛起以及虚拟现实技术的出现，为生产设计和创新提供了一种非常好的工作平台。

设计人员可以直接从三维概念和构思入手，通过模型仿真来分析和评价设计方案的可行性与可靠性。

本文介绍了NUPAS-CADMA TIC在船舶管系设计中的应用，并以一个实际案例阐述了三维建模的整个流程，同时探究了其存在的必要性与优势。

关键字：三维建模模型仿真管系设计优势引言船舶管系的设计, 首先必须进行原理设计, 然后根据原理图进行管系的布置设计。

管系原理图没有说明管系的具体位置, 因此利用原理图无法进行管系的制造及安装。

传统的管子制造是按“样棒弯管”法进行。

由于该方法制造的管子安装质量差、劳动强度大、船舶建造周期长,所以现在已不再使用。

现在的管子制作都是通过计算机布置管路、放样及出零件图, 然后在车间按零件图预制好。

船舶管系三维建模国内外现状随着科学技术的发展，船舶设计手段不断更新，当今船舶的三维建模设计应用越来越普遍。

船舶三维建模技术是一种新型的船舶设计手段，它是对传统的以二维平面设计（AUTOCAD 为平台）为主的船舶管系放样方式的突破。

改变了传统管系放样模式，将计算机三维建模技术与现代船舶管系放样紧密结合，能够准确的反应设计者的意图，直观真实地呈现在设计者面前，使得船舶管系放样与建造有机地结合在一起，对于减少劳动强度，防止返工现象是一种行之有效的方法，从而达到提高生产效率和经济效益，减少建造周期的目的[1]。

目前三维建模在国外的发展要领先于国内。

在国外，三维技术已经是比较成熟的技术，但是在国内，由于知识产权等因素的制约，加上起步较晚，国内的三维软件与国际水平还有一定的差距，目前国际常用船舶设计软件主要有Tribon 、NUPAS 、NAPA、Catia 等，国内的软件有东欣、沪东等，从上世纪90 年代起，上海沪东开始研发自己的三维放样软件，经过十几年的发展，已经形成了较为完善的系统，同时被国内很多厂家采用，目前在国内应用最广泛的是Tribon[2]。

SolidWorks在船舶曲面建模中的应用船舶是一种航行于水面上建筑物，需要具有良好的水动力性能，所以船舶表面应该是一种复杂的三维流线型光顺曲面。

在船舶设计期间，往往用型线图等图样表示船舶外形，但当需要对船舶进行水动力性能分析或全船结构强度分析时，由于有限元软件自身不擅长复杂曲面建模，所以需要借助专业的三维建模软件对船舶表面进行建模。

本文使用SolidWorks，采用不同的方法对不同船型进行了建模，建模方法对其他复杂曲面建模也有一定的参考价值。

本文主要使用SolidWorks中放样凸台命令和ScanTo3D 插件对不同船型进行了建模，具体操作过程如下。

一、利用半宽水线图放样船体大部分散货船和油船带有球鼻首和球尾，沿船长方形曲率变化较大，而且这类船舶多属于肥大型船，具有平底，因此适合利用半宽水线图放样船体。

SolidWorks处理复杂曲面需要较大的计算量，因此在导入型线图之前，需要对复杂的型线图（通常使用AutoCAD绘制）进行简化，只留下必要的线条，建模时可以迅速捕捉曲线并提高建模成功率。

大部分船舶都是左右对称的，因此建模时只建一半即可。

具体建模操作步骤如下。

1.新建零件，导入简化后的型线图新建一个零件，然后单击选中xz面（上视基准面），单击菜单栏的“插入”→“DXF/DWG”，弹出对话框后选择已经处理好的dwg格式的型线图文件，单击“完成”按钮即可。

导入的简化型线图如图1所示。

图中蓝色线条上方为各曲线的名称，如500WL表示500mm水线。

2.建立与上视基准面平行的基准面半宽水线图中的各条水线实际上是船舶在不同水线面处剖线的投影，也就是说半宽水线图上的各条水线应该处于不同的高度上，类似于等高线。

因此需要建立一些不同高度的基准面来放置这些线条。

根据水线图上的数字建立不同高度的基准面，如要建立500WL所在的基准面，先点击选中窗口左边模型树中的“上视基准面”，在菜单栏选择“插入”→“参考几何体”→“基准面”，设置距离为500mm，点击对号“”即可插入一个参考面，其他参考面采用相似方法建立。

船舶结构三维建模技术研究摘要：传统的船舶工业由于技术简单、工作环境差、劳动力密集，一度被认为是夕阳产业，并且整个造船行业较低迷，因此减少造船成本对提高我国造船行业的竞争力具有很强的现实意义。

随着计算机辅助三维建模软件的发展，快速化和智能化的实现船体结构设计具有重大而现实的意义，可以提高船舶设计效率，加快造船进度，增强船舶工业整体竞争力。

关键词：三维建模技术；船舶结构；研究探讨随着计算机辅助软件的快速发展，在船舶设计、建造领域已经广泛使用三维软件进行船舶的设计建造。

传统的二维设计渐渐被现在的三维设计所取代，成为船舶设计中的一种便捷高效的新方法。

三维设计具有很多优点是传统的二维设计所无法比拟的：能够预估船舶分段的各种类型的钢材使用量，能够预估分段的焊缝长度以及焊条使用量，能够进行分段或者局部的结构强度计算，能够用于船舶任意肋位总纵强度的校核，能够用于船上设备的虚拟装配，用于检查设备之间的干涉问题，也能够用于Unity引擎下的舱室漫游，等等。

其中，三维设计最大的优点是可以直观的呈现产品，并且可以展现出设计者设计产品的思路，又可以非常方便的发现修改其中的不足之处。

最新的船舶三维建模技术涵盖了船舶设计、分析和计算等方面，基于船舶设计、建造和生产管理一体化的思想，逐渐开发出了许多造船集成系统，极大的缩短了船舶设计和生产的周期，提高了造船质量，促进科学管理的形成，推动了造船自动化进程。

1 船体结构三维建模系统应具备的功能船体结构三维建模系统的开发是一个探索、研发、测试和应用的过程，应该与实际应用紧密结合，结构建模系统应该具备以下一些功能：（1）船体总体结构模型的生成，包括外壳板、甲板、内底板、横舱壁、纵舱壁、肋板、内龙骨等各种与船体曲面相关的大表面模型的生成，即船体顶层结构的生成，能够方便的调用曲面建模的结果；（2）具有参数化生成典型结构的功能，如双层底、舷侧分段的参数化生成；（3）具有工程数据库，建有标准零件库、典型结构库，用于存储大量标准件、典型结构，能够有效管理；（4）能够进行各种特征孔类建模，如各种基本开孔、货舱开口和各种贯穿孔等各种节点的定义和建模；（5）能够利用三维模型自动生成各种工程图输出；（6）能够完成理论布置线和各种型材的设计和表达，如纵骨、横梁、扶强材等型材；（7）方便的用户界面，可进行各种结构建模的交互与修改；（8）能够进行关联定义，使所有的结构件定义都具有拓扑关联，完成定义后，当用户修改其中某一结构数据，相关结构自动刷新或自适应更改；（9）船体结构重量重心计算及材料表自动生成；（10）具有与其它交换数据的接口。

TRIBON M3船体高级建模应用研究摘要：TribonM3可以完成船体和舾装的三维设计建模及绘图工作。

本文主要从中拓扑点和肘板连接形式7-Free Position两个常用的功能简单介绍TRIBON M3系统在船体高级建模中的应用。

关键词：TribonM3系统；船体建模；常用功能传统的船体建模过程是交互式的，效率较低，1958年瑞典开发研究了STEELBEAR软件应用于船舶的船体建模，并逐渐升级演变为TRIBON软件，目前来说，全球已经有200多家船舶建造厂商采用TRIBON系统进行船舶的设计与制造，20世纪90年代以来，我国也有众多厂家及科研院所购买了TRIBON软件，因此，本文主要就TRIBON M3在船舶高级建模中的应用进行简单的介绍。

一、TRIBON系统简介TRIBON软件是由瑞典KCS公司研发设计，它的前身是KCS公司1958年开始研发的STEELBEAR软件，后来KCS公司将三个船舶设计系统即STEEL-BEAR，AUTOKON和SCHIFFKO 进行合并，推出了TRIBON M1，并逐渐升级为M3版本。

TRIBON系统的主要作用是辅助船舶的设计制造，它是一款船舶设计专用的计算机软件集成系统，集CAD/CAM/MIS于一体，包括船体设计、舾装设计、管系设计、电缆设计、舱室布置、特舾装件、系统管理等模块，每一个大的模块又可细分为多个小的模块，使用多种方法建立一个三维船舶数字模型，设计人员在系统的数据库中可以访问船体各个部分的设计信息，并根据相关部位的设计信息调整自身的作业，各个专业之间可以实现平行作业，降低了修改工作量，缩短了设计的时间，有效的节约了船体设计协调的工作成本，因此，TRIBON软件广泛应用与全球众多船舶建造厂家。

二、TRIBON软件两个常用的功能想要有效实现TRIBON软件的功能，船体设计人员必须掌握一定的建模要领，当前我国许多船舶建造厂中的设计人员并没有完全掌握使用TRIBON软件进行船体建模的方法，软件中许多功能并没有使用上，船体设计过程中，许多部分建模比较困难，因此，本文就软件中两个常用的功能即拓扑点与肘板连接形式7-Free Position为出发点简单介绍TRIBON M3在船体高级建模中的应用。

船舶三维模型参数化设计技术开发及应用强兆新摘要：本文介绍了船舶三维模型参数化设计中船型生成系统、船舶参数化分舱和稳性计算系统、船体结构参数化生成、有限元模型快速生成系统、船舶模型在各系统间无缝传递的实现等功能。

给出了船舶三维模型参数化设计的应用案例，并展望其对我国数字化造船起到的推动作用及积极意义。

关键词：三维模型，参数化设计，技术开发Ship 3D Parametric Design Technology Development and ApplicationQIANG Zhao-xin（China Ship Design & Research Center Co., Ltd, Beijing 100081, China）Abstract: In this paper, 3D model of the ship design parameters of the system to generate ship, ship parameters of the subdivision and stability calculation, the parameters of the hull structure of production, rapid finite element model generation systems, ships models in the seamless delivery systems such as the realization of the Function. Gives three-dimensional model of the ship design parameters of the application of the case and its outlook on China's Digital Shipbuilding and play a role in promoting positive.Key words: 3D model, Parametric Design, Technology Development1 引言三维参数化设计是提高产品设计质量和效率的重要手段，目前已在航空、航天、汽车工业等行业的研发设计全过程中得到广泛应用。

设计与研究7船体结构的三维设计研究叶江波(长江航运科学研宄所，武汉430011)摘要：目前三维设计是船体结构设计的一个主要方向。

船体结构设计是一项关系到船舶安全的重要工程，并且对质量的要求很高。

本文就三维设计方法进行了解，研究了三维设计方案的实施，并介绍了船体结构设计中 三维设计的主要技术。

关键词：船体结构三维设计曲面建模引言随着CAD、C A M技术的发展，现在船舶建造中也应用了 三维设计技术，实现了船舶建造的数字化。

1995年，广船 国际最先开始转换造船模式，即利用软件设计、生产船体。

船舶建造中的船体建造是一个比较复杂的过程，需要的信 息资源也比较多。

三维设计方法的应用可以提高船舶建造 的质量和效率，促进船舶建造行业的发展。

现代的船舶建 造中，三维设计技术必不可少。

1三维设计方法概述三维设计方法是在平面和二维设计的技术上建立的，主要是可以实现目标的立体化，也是近些年出现的新型设 计技术。

同时，三维设计要有一定的立体感，需要操作者 熟悉设计平台和软件。

软件学习具有一定的技巧性，操作 人员要在学习中了解更多的技巧，从而提高操作效率。

三维设计软甲具有如下特点。

第一，直观性强。

三维 模型对不同的设计者来说都比较直观，能够清楚地表达其 结构设计。

船舶建造需要更多专业的人才，所以一定要保 证每个专业的人员都可以直观了解船体结构设计。

第二，干涉检查。

干涉检查是三维设计对设备的检查。

由于船舶 结构的设计包括很多方面，需要使用的设备有很多，所以 就很容易出现问题，如建造中设备之间相互干扰，影响船 舶建造。

而三维设计方法可以检测设计中存在的不合理以 避免。

第三，设计的多专业并行。

在船体线性设计后，所 有专业可以同时进行设计，计算机可以全面展现设计情况，有效缩短船舶结构的建造工期，并且在设计中更好地避免 问题的出现。

而二维设计只能一步一步来，一旦出现问题 就要返工，浪费时间，使投入成本增多。

第四，数据流动 的一致性。

船体三维建模评价指标
1.外形精度：外形精度是指船体三维建模的精度，它可以反映出船体的外形精确度，以及船体的细节表现。

2.结构精度：结构精度是指船体三维建模的精度，它可以反映出船体的结构精确度，以及船体的细节表现。

3.尺寸精度：尺寸精度是指船体三维建模的精度，它可以反映出船体的尺寸精确度，以及船体的细节表现。

4.精确度：精确度是指船体三维建模的精度，它可以反映出船体的精确度，以及船体的细节表现。

5.可靠性：可靠性是指船体三维建模的可靠性，它可以反映出船体的可靠性，以及船体的细节表现。

6.完整性：完整性是指船体三维建模的完整性，它可以反映出船体的完整性，以及船体的细节表现。

7.可操作性：可操作性是指船体三维建模的可操作性，它可以反映出船体的可操作性，以及船体的细节表现。

8.可维护性：可维护性是指船体三维建模的可维护性，它可以反映出船体的可维护性，以及船体的细节表现。

9.可扩展性：可扩展性是指船体三维建模的可扩展性，它可以反映出船体的可扩展性，以及船体的细节表现。

10.可重复性：可重复性是指船体三维建模的可重复性，它可以反映出船体的可重复性，以及船体的细节表现。

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。

一种基于CATIA二次开发的船体外形建模方法刘勇杰;胡勇;郑绍春【摘要】为了快速得到船体三维外形,以某11 000 DWT散货船为例,运用CATIA 二次开发技术,简化重复性建模工作,精简建模操作流程,较快得到比较理想的船体三维外形.详细介绍船体外形型值点、外形样条曲线和外表面的创建方法.%In order to get the hull form rapidly, the secondary development technology based on CATIA was used to avoid a large quantity of repetitive modeling work and simplify modeling steps.Taking a 11 000 DWT bulk carrier as an example, the methods of creating the offset points, splines and outer surface of the hull form in the proposed method were introduced in detail.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】5页(P77-81)【关键词】船体外形;CATIA;二次开发;VBA;Excel【作者】刘勇杰;胡勇;郑绍春【作者单位】武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室;交通学院,武汉430063;武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室;交通学院,武汉 430063;武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室;交通学院,武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】U662在实际建模过程中，往往要进行许多重复性的操作，这在船体三维外形设计中也不例外。

而且，船体外形在总体设计阶段需要经常修改[1]，这为传统建模方法增加了很大工作量和难度。

船体结构设计方式解析摘要：转换造船生产模式较为快速地推促了我国造船产业的发展进步，成为一项各大企业争相去优化的工艺技术。

本文主要是通过对船体结构设计方式展开分析，达到缩短综合设计周期预期目标，以提高船体结构生产设计输出准确性和输出效率。

关键词：船体结构设计；详细设计；生产设计1.船体结构设计概述对于船舶结构的设计，有必要对其设计理念和结构内容进行分析。

船舶设计过程涉及一些其他专业，因此，在船舶设计中必须做好策划准备工作。

一方面对船舶结构设计和施工过程的具体条件进行分析，并根据实际情况，制定科学合理的实施方案和施工要点等，并应在设计图中进行造型与建模。

另一方面需要与管理人员进行沟通，根据船舶管理设计详细过程进行严格的管理，主要包含施工图设计，辅助性方案设计，准备工作以及管理施工工作等内容。

2.船舶结构设计的方式分析2.1船体结构设计条件在设计船体结构的过程中，应当认真考虑其实用性能，在使船体结构安全性得到保证的前提下使船体变得更加美观。

在船体的设计理念中，稳定性处于基础地位，船只结构设计应当与相关力学条件符合。

运用实际的航海定律，充分考虑水位与天气因素所造成的影响，使船体结构的承重性能得到充分保障，在设计船体外部形态的过程中，应当满足航行动力的相关要求。

为了保证设计工作的科学性与合理性，应当做好相关经验的积累与总结工作，运用科学的方式方法进行构思与计算。

关于船体结构稳定性能的要求，指的是建造技术水平应当与设计条件相适应，在建造的过程中，应当对设计参考材料的具体功能进行认真考虑。

在设计船体时，预估因素与使用因素占据非常重要的位置。

从安全性这一角度出发，船体设计的根本要求就是其实用性。

从之后所投入使用结算成本的角度出发，作为设计师应当根据实际的预算情况，开展相关使用技术的改进工作，确保实现安全与利益的最优结合，认真贯彻并落实经济设计的原则，最大限度地减少材料浪费状况的发生，在选择所运用的材料时，应当优先考虑并最大程度地运用环保、安全、科学的材料。