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。

三维船体曲面模型建立方法及程序实现
战翌婷;刘寅东
【期刊名称】《船舶》
【年(卷),期】2006(000)003
【摘要】该文对应用实体造型技术建立船体曲面模型的方法进行了研究.在SolidWorks建模环境中使用VB作为二次开发工具,通过应用程序实现了三维NURBS船体曲面模型的建立.并用实例验证了程序的适用性,为进一步建立数字化的船体曲面产品模型奠定了基础.
【总页数】4页(P44-47)
【作者】战翌婷;刘寅东
【作者单位】大连理工大学,大连,116024;大连理工大学,大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.应用三维船体曲面模型进行破舱稳性计算 [J], 蔡晓梅
2.三维船体曲面模型的信息获取与管理 [J], 战翌婷;刘寅东
3.总体最小二乘曲线曲面模型建立方法比较探究 [J], 郝伟姣;陈慧建
4.船体结构特征数据库建立方法研究 [J], 牛军涛;刘东红
5.船体外板展开算法及程序实现 [J], 刘寅东;战翌婷
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