典型船舶舾裝設備數值化建模應用研究

任晉宇，施維奇，趙 潔，朱 沁

（1.武漢交通職業學院 船舶與海洋工程學院，武漢 430065；2.中交四航局江門航通船業有限公司，廣州 125105）

典型船舶舾裝設備數值化建模應用研究

任晉宇1，施維奇2，趙 潔1，朱 沁1

（1.武漢交通職業學院 船舶與海洋工程學院，武漢 430065；2.中交四航局江門航通船業有限公司，廣州 125105）

基于目前許多船舶企業虛擬生產建造現狀，文章對某船實例進行舾裝設備模型數值化建模研究應用，采用CADDS5虛擬仿真軟件，通過對其參數化建模二次開發，構建專業的舾裝設備模塊，同時結合實船，考慮舾裝件的獨特特性，設計船舶舾裝設備三維模型，并將其參數化，利用SYBASE數據庫存放數值模型，實現舾裝設計參數與設計研發CADDS5舾裝功能模塊匹配鏈接。為船舶設計人員舾裝件的設計、選型研發提供依據，同時提高效率。

船舶舾裝；虛擬建造技術；數值模型

0 引言

目前國內船舶企業應用CADDS5軟件進行專業的船舶三維設計，主要考慮建模放樣對象為大型船體總段及分段結構，船舶舾裝設備數值化模型較少，究其原因，主要是許多舾裝模型相對于船體分段模型過于復雜精細，利用計算機軟件建立難度大，耗時較多，而且不能形成系列化標準化。本文利用船舶三維設計軟件CADDS5，結合實船，考慮舾裝門、窗的獨特特性，建立其三維模型，重點將其參數化，導入數據庫形成參數化模型標準。應用于船舶企業三維設計過程中，提高船舶企業設計人員的建模設計效率。國內外許多學者對這方面開展了相關研究工作，Mclean.C[1]研究了全船三維數值仿真技術，提出了許多關于船舶三維仿真技術的參考意見；Kim.H[2]分析了船舶虛擬設計制造系統的有效應用方法。管道系統的動力學，提出了管道系統減震的模型，Lee[3]針對DAEWOO提出了建模實例應用；袁華[4]提出了船舶虛擬建造的關鍵技術；鄒俊杰等[5]針對船舶艙底污水系統進行了仿真研究；丁曉梅[6]針對船舶管道系統教學系統應用開發提出了意見以及設想。目前在船舶虛擬建造方面，典型的船舶舾裝設備上應用研究較少，本文針對典型船舶典型舾裝設備開展數值化建模應用研究。

1 船舶舾裝設備數值化模塊研究

本文利用CADDS5、C語言和數據庫SYBASE管理軟件，對CADDS5船舶典型舾裝建模功能進行二次開發，應用于Windows和LIUX操作系統，形成船舶典型舾裝設備標準化數據庫。

1.1 典型舾裝設備數值化研究流程

本文在研究之初選擇船舶典型的舾裝設備門、窗、蓋作為研究對象，這些舾裝設備具備船舶的典型特征，有大量的實船設計及標準化數據，同時極具實船虛擬建造應用，方便搭建模型標準數據庫，其流程圖如圖1所示。

圖1 典型舾裝設備數值化研究流程圖

1.2 模塊應用功能構成

結合船舶設計人員對船舶虛擬建造過程中的重點和難點，以及對船舶CADDS5軟件的開發模式的思考應用，針對該船舶舾裝設備數值化模塊應用形成了相應的數據庫功能模塊系統，即舾裝件參數標準查詢，三維設計模型生成，舾裝托盤管理明細表模塊，并由相應的數據庫為其支撐。見圖2。

圖2 船舶舾裝設備數值化模塊功能

1.3 船舶舾裝設備數據庫設計

將整理好船舶舾裝的門、窗、蓋舾裝件的標準數據存入SYBASE數據庫中，生成相應的管理文件，將相應數據進行加密處理，可防止內容存放于時被錯誤修改。

數據集成的步驟是將文件系統集成為應用數據庫，將應用數據庫集成為主題數據庫，將主題數據庫集成為全局綜合數據庫。集成的程度越高，數據共享性就越強，信息孤島現象就越少，在數據冗余和處理速度之間找到合適的平衡點，達到精準、快速調用的目的。

1.4 CADDS5模塊二次開發

利用C語言進行CADDS5軟件的船舶舾裝設備模塊實現參數化建模的二次開發，實現CADDS5船舶舾裝模塊的添加。形成的模塊如圖3所示。

圖3 CADDS5軟件的船舶舾裝設備模塊菜單

在軟件中單擊模塊菜單，將會出現相應對話框，如圖4所示。在其中可以輸入具體的鐵舾裝類型及其分段托盤。

圖4 二次開發功能模塊實現

2 船舶舾裝件數值化建模應用實現

通過對CADDS5軟件舾裝設備建模功能的研發，使其軟件具備了部分舾裝件的數據庫及其三維模型圖庫，可輔助船舶設計人員在船舶部分鐵舾裝設備的設計以及選型。

以CADDS5三維設計軟件為基礎，通過對船舶舾裝設備門、窗、蓋的標準資料的查詢，錄入數據庫，確定了以SYBASE數據庫為中心，構建軟件集成應用環境，實現了參數化的三維建模功能。圖 5為某型船艙門設計數據表，圖6為某型船小艙口蓋設計數據表。根據其數據形式，可與CADDS5軟件的舾裝數據庫模塊連接，導入到數據模塊中，形成舾裝設備數據模型。

圖5 某型船艙門設計數據表

圖6 某型船小艙口蓋設計數據表

在船舶典型舾裝設備虛擬建造過程中，船舶設計人員可通過對數據庫中的內容的調用、選型、組合來形成適合該型船的圖紙及資料，提高其設計效率。圖7給出金屬門的設計模塊及三維設計模型，圖8給出居裝門的設計模塊及三維設計模型，圖9給出小艙口蓋的設計模塊及三維設計模型。

圖7 金屬門的設計模塊及三維設計模型

圖8 居裝門的設計模塊及三維設計模型

圖9 小艙口蓋的設計模塊及三維設計模型

3 結論

1）對CADDS5軟件利用C程序進行了二次開發，在軟件原有的功能基礎上開發了舾裝設計模塊。

2）通過對某型船典型舾裝設備的研究，應用SYBASE數據庫技術，形成舾裝設備的產品信息庫、模型數據庫和材料清單庫等專用數據庫。細化了該型船虛擬建造技術。

3）將某型船的典型舾裝件門、小艙口蓋的設計標準數據應用與該系統實現了無縫銜接，證明該系統的可行性，從而有助于設計人員大幅提高工作效率，幫助其設計、選型提供參考依據。

[1]MCLEAN C,SHAO G.Simulation of Shipbuilding Operations[J].Proceedings of the 2001 Winter Simulation Conference,2001： 870-876.

[2]KIM H T,LEE J G,LEE S S.A Simulation Based Shipbuilding System for Evaluation of Validity in Design and Manufacturing[J].Proceedings of IEEE International Conference on Systems,Man and Cybernetics,2003： 522-529.

[3]LEE J K,PARK H K.Developing Scheduling Systems for DAEWOO Shipbuilding： DAS Project[J].European Journal of Operational Research,1997,97(2)： 380-395.

[4]袁華,趙耀,嚴俊.船舶虛擬制造系統體系設計及關鍵技術[J].華中科技大學學報(自然科學版),2009(4)：126-129.

[5]鄒俊杰.船舶艙底污水系統的仿真研究[J].船海工程,2008(4)： 102-107.

[6]丁曉梅.船舶機艙管路教學系統的開發與應用[J].浙江交通職業技術學院學報,2007(4)： 65-67.

Application Research of Numerical Modeling on Typical Ship Outfit Device

REN Jinyu1,SHI Weiqi2,ZHAO Jie1,ZHU Qin1
(1.Naval Architecture and Ocean Engineering,Wuhan Technical College of Communications,Wuhan 430065,China; 2.Jiangmen Hangtong Ship Industry Co.,Ltd.,Guangzhou 125105,China)

Based on the virtual production of many shipbuilding enterprises,the paper focuses on the research and application of an actual ship outfitting model.Based on the parametric modeling secondary development,the paper constructs a professional outfitting module by using CADDS5 software,which is combined with the unique property of the testing result considering fittings.It designs the ship outfitting three-dimensional model with its parameters by using the SYBASE database,realizing the outfitting design parameters and design research and development of CADDS5 outfitting function module matching links.The paper could provide the basis for selection of research and development for outfitting which improves efficiency.

ship outfitting; virtual construction technology; numerical model

U661; G714

A

10.14141/j.31-1981.2017.05.004

湖北省職教學會科學研究課題（ZJGB1533）。

任晉宇（1985—），男，講師，研究方向：船舶結構設備。