实验计算机辅助船舶设计方案
计算机辅助船舶设计-1
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1.4.2船舶CAD系统的任务 1.4.2船舶CAD系统的任务 船舶CAD
1.报价和初步设计阶段 1.报价和初步设计阶段 确定拟建船舶的基本数据,编制说明书, 确定拟建船舶的基本数据,编制说明书,绘总布 置和机舱布置图,各主要设备系统布置图, 置和机舱布置图,各主要设备系统布置图,编制主要 设备清单,估算船的建造成本并根据当时的市场情况， 设备清单,估算船的建造成本并根据当时的市场情况， 贷款利率和造船付款方式报出船的价格。 贷款利率和造船付款方式报出船的价格。 2.详细设计阶段 详细设计阶段 型线设计，船舶静力学计算（静水力曲线、 型线设计，船舶静力学计算（静水力曲线、稳 性等），推进性能计算（阻力、推进等）， ），推进性能计算 ），船模试 性等），推进性能计算（阻力、推进等），船模试 验结果分析，结构设计，重量计算，舵设计， 验结果分析，结构设计，重量计算，舵设计，下水 计算，管系设计,总纵强度计算 船舶运动计算， 总纵强度计算， 计算，管系设计 总纵强度计算，船舶运动计算，船 体结构分析（有限元法） 体结构分析（有限元法）等，还需要绘制大量的设 计图纸。 计图纸。
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CAD系统发展概况 1.1 CAD系统发展概况
1.1.2 CAD的发展概况 CAD的发展概况 CAD技术是近50年来迅速发展起来的一 技术是近50 CAD技术是近50年来迅速发展起来的一 门新兴的计算机综合应用技术， 门新兴的计算机综合应用技术，它是随着计 算机软硬件的发展而发展的,经历了形成、 算机软硬件的发展而发展的,经历了形成、 发展、提高和标准化、集成化、智能化、 发展、提高和标准化、集成化、智能化、网 络化的时期。 络化的时期。
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CAD系统发展概况 1.1 CAD系统发展概况
CAD技术涉及了诸多领域的基础技术，概 CAD技术涉及了诸多领域的基础技术， 技术涉及了诸多领域的基础技术 括起来有以下几个方面： 括起来有以下几个方面： （1）图形图象处理技术 （2）专业学科技术 （3）数据管理技术 （4）文档处理技术 （5）软件设计技术
计算机辅助船舶制造
NUPAS-CADMATIC :
由荷兰和芬兰两家公司开发的三维CAD/CAE/CAM船舶 设计和工程软件。
NUPAS三维模型
NUPAS中的外板展开
SHIPCONSTRUCTOR:
加拿大船舶建造软件ShipConstructor是基于AutoCAD 和Microsoft Access二次开发的一套用于产品建模的船舶 建造软件。
管理：单独模块功能→MIS→MRP1/2→ERP
柔性制造系统（FMS）
柔性是指系统适应环境或输入条件变化的能 力。作为一个企业的制造系统，其柔性主要体 现在对市场变化作出快速有效响应的能力。
柔性制造系统是一个产品设计（CAD）、工 程设计与施工等局部集成起来的制造系统，由 产品设计系统、工程设计（生产设计、数学放 样、作业计划设计等）系统、自动化机器（如 数控工作机器、机器人）、监控系统、资源管 理系统等多个子系统构成。
1.3 主要造船集成系统简介： 国外： ➢ TRIBON（AVEVA Marine）； ➢ FORAN； ➢ NUPAS-CADMATIC ； ➢ SHIPCONSTRUCTOR； 国内： ➢ HD-SHM HD-SPD； ➢ SB3DS；
TRIBON（TB5/ M1/ M2/ M3→AVEVA Marine12.0）:
瑞典的KCS公司在STEERBEAR系统的基础上，兼并了 AUTOKON系统、SCHIFFKO系统、BMT部分系统，组成了 TRIBON造船CAD/CAM集成系统。
TRIBON三维模型（船体）
TRIBON三维模型（救生艇）
FORAN:
FORAN由西班牙Sener集团开发，是一个从基本概念 设计到钢结构加工、机舱布置和船舶舾装作业的功能很强的 造船集成系统。
计算机辅助设计技术在船舶设计中的应用
计算机辅助设计技术在船舶设计中的应用随着科技的不断进步，计算机辅助设计技术已经成为现代工业设计领域中不可或缺的重要工具。
船舶设计作为工业设计领域的重要分支之一，同样也离不开计算机辅助设计技术的支持。
在这篇文章中，我们将探讨计算机辅助设计技术在船舶设计中的应用以及其优势。
一、船舶设计中常用的计算机辅助设计技术在船舶设计中，计算机辅助设计技术有很多种，常用的技术包括计算机辅助设计软件、参数化设计技术、虚拟样机和三维模型等。
其中，计算机辅助设计软件是船舶设计中应用最广泛的辅助设计工具之一，主要包括AutoCAD、CATIA、Pro/Engineer、SolidWorks和Rhino等软件。
除了常用的计算机辅助设计软件之外，船舶设计中还广泛应用了参数化设计技术。
参数化设计技术是将设计过程中的参数抽象出来，并用数学表达式描述参数之间的关系，从而实现对设计参数的调整和优化。
在船舶设计中，参数化设计技术可以在不改变总体船型的情况下，对各个局部进行调整和优化，从而提高船舶的航行性能和运营效率。
虚拟样机是一种基于计算机和虚拟现实技术的仿真系统。
在船舶设计中，虚拟样机可以帮助设计师在计算机中建立一个完整的船体模型，然后通过模拟真实环境和操作条件，对船体模型进行测试和验证。
通过虚拟样机的测试和验证，可以大大降低船舶设计和制造的成本和时间，同时也可以提高设计的精度和可靠性。
三维模型是在计算机中建立的三维几何体模型。
在船舶设计中，三维模型可以直观地表现出船舶的不同部位，比如船体结构、机舱和甲板等，从而方便设计师进行设计和优化。
此外，三维模型还可以利用计算机辅助制造技术实现快速制造，提高制造效率和质量。
二、计算机辅助设计技术在船舶设计中的优势应用计算机辅助设计技术在船舶设计中，有很多优势。
首先，计算机辅助设计技术可以实现快速设计和优化船舶结构和性能。
船舶设计中有很多参数需要考虑，比如船舶的长度、吃水深度、排水量和速度等。
传统的手工设计很难满足这些要求，而计算机辅助设计技术可以快速地生成和优化船舶的设计，从而提高设计效率和质量。
计算机辅助船舶设计系统研究
（下转第116页）作者简介：苏琳芳（1975—），实验师，研究方向为船舶实验、船舶设计；左鹰（1975—），高级工程师，研究方向为船舶修造。
摘要简要介绍计算机辅助船舶设计技术在国内外的发展,着重研究TRIBON 、NUPAS-CADMATIC 等常用系统。
关键词计算机辅助设计造船集成系统三维船舶设计Research on Computer-assisted Ship Design System //Su Linfang,Zuo Ying Abstract The domestic and overseas development of comput-er-assisted ship design technology was briefly introduced,and commonly used systems such as TRIBON and NUPAS-CAD-MATIC were emphasized in the research.Key words computer-assisted design;shipbuilding integrated system;three-dimensional ship design 船舶建造需要经过设计人员的精心设计和工程巨大、工艺复杂的生产过程，它不仅要投入大量的人力、物力，而且需要较高的技术力量，生产周期也较长。
为了提高设计质量、缩短设计周期和降低造船成本，计算机辅助船舶设计技术应运而生。
早期的计算机辅助设计，受计算机硬件等的影响，只局限于单项的设计计算、数控切割和绘图等方面的应用。
1963年，最早的造船集成系统AVTOKON 在挪威开发成功，英国（BRITSHIPS ）、西班牙(FORAN)、瑞典(TRIBON)、日本(HICAS SHIPS)、美国(SPADES)等都相继开发出各具特色的系统，大大提高了计算机系统的功效，缩短了设计、建造周期和提高了造船质量。
计算机辅助船舶制造
双圆弧样条：在两节点间用一对相切的圆弧构成一段曲线。要
形成这对圆弧，则需确以下条件： 1）两个圆必须分别通过建立局部坐标系的相邻两个型值点； 2）两圆在各自通过的型值点处应具有与相邻圆弧的公共切向量 （保证一阶连续）； 3）两圆弧有一个公切点； 4）4种情况：公切点在两节点中垂线上、公切点在三角形的内 心上、公切点选择两半径差值最小、公切点选择曲率差值最小。
2.3.3 三次B样条函数
2.3.2 三次参数样条函数
上式是根据规范化参数导出的三次参数曲线段矢表达式。在 给定一组平面或空间曲线上的离散点列只( j＝1，2，…网)时， 则可以设想由离散点列的每对相邻的离散点,作为上述三次参 数曲线段的起点和终点,依次构造一条三次参数样条曲线,且要 求在所有三次参数曲线段的连接处,均具有位置、切矢和二阶 导矢的连续性.
用数学方程定义船体型线或船体表面，而建立数学模型，然 后通过计算机的高速运算来完成船体放样工作。
1.2 船体型线放样的图纸准备
由设计部门提供的理论型线图及型值表是进行型线放 样的主要依据。
同时还必须具备下列图纸： 基本结构图，中横剖面图，外板展开图，艏艉柱结构 图，船体理论线图，轴系布置图等。
型线图LINES（局部）
目前，在曲线插值或拟合中广泛采用多项式样条函数。 样 条 函 数：就是分段解析函数。 多项式样条函数：即整体具有一定连续性而分段为多项式 的样条
函数。 常用的样条函数有三次样条函数、双圆弧样条函数、三次参数样条函 数、三次B样条函数。
2.1.1 曲线插值
2.1.2 曲线拟合
选取合适的曲线作为拟合模型：
第二节 三次样条函数
第三节 双圆弧样条函数
圆弧样条：使用最简单的二次曲线——圆弧，并以样条的思想
船舶计算机建模SPD V3.2项目一
• SPD-H船体设计系统根据船体设计要求(包括：船体总布置图， 基本设计图，分段划分图，技术规格书，有关规范规则，建造 方针、施工要领，以及由HDSHM船体线型三向光顺系统生成 的船体型线等)，采用图形交互的方式，进行三维的船体结构产 品数据模型的建模，在计算机中先造出这艘船来。 • 系统可以生成： • （1） 船体结构产品数据库。存放平面板架、曲面板架等船体 结构的数据。船体结构产品数据带有拓扑关系数据。 • （2） 船体三维实体模型。屏幕显示的船体三维实体模型实现 了交互设计，并为设计者提供了观察船体结构产品数据的窗口 。船体三维实体模型也可作为管系设计等系统的船体背景。 • （3） 船体图纸。包括船体分段图等各种船体图纸。船体图纸 符合船体制图标准。 • （4） 提供给HDSHM船体建造系统的零件文件及必要的数据文 件。使船体设计与船体计算机辅助建造系统无缝连接。
江苏省无锡交通高等职业技术学校 船舶工程系 魏斌 luoye@ 2014年11月28日星期五
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3）系统运行界面：
船舶计算机建模
江苏省无锡交通高等职业技术学校 船舶工程系 魏斌 luoye@ 2014年11月28日星期五
船舶计算机建模
船舶计算机建模
江苏省无锡交通高等职业技术学校 船舶工程系 魏斌 luoye@
江苏省无锡交通高等职业技术学校 船舶工程系 魏斌 luoye@ 2014年11月28日星期五
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项目一 计算机辅助船体生产设计概论
船舶计算机建模
• [项目描述] • 计算机辅助船体生产设计是指通过计算机辅助的手 段进行传统的船舶生产设计。通过本项目的学习， 学生应当了解计算机辅助船体生产设计的相关知识 ，应达到以下要求： • 一、知识要求 • 1．了解计算机辅助船体生产设计的含义、发展历程 。 • 2．了解常用的计算机辅助船体生产设计软件。 • 二、能力要求 • 1．掌握常见的船舶设计软件的主要模块分类情况。
第8章计算机辅助船舶设计简介
国内外典型的船舶CAD / CAM 集成系统
1 . TRIBON 系统 这是目前世界上应用很广的计算机辅助设计和制造系统之 一，是瑞典KCS公司（KOCKUMS COMPUTER SYSTEMS 公司）积其他各国之经验开发成功的造船集成 系统。它的功能很强．覆盖了船舶详细设计和生产设计的 大部分内容。世界上许多大船厂都采用了TRIBON 系统。 我国不少造船厂和船舶设计单位也引进该系统。 TRIBON 系统包含了初步设计、船体、管系、电力、结构 、通用设计、舱室布置、材料、工作准备、报表生成和打 印、三维功能图形绘制等若干个分系统。这些分系统的主 要功能简述如下。 2 - 16
2 - 20
8 . 2 船舶主要尺度方案的优选
从前面几章可以看出，船舶总体设计最基本的任务就是根 据特定的使用任务来确定合适的新船技术要素。这是一个 从船型论证到具体设计、工作量大、联系紧密的复杂过程 。在这过程中，每项要素的确定都是在一定的技术条件或 限制条件（也称约束条件）之下，环绕着力求使新船达到 最佳技术性能和经济性这一总目标来进行的。这一工作， 技术上称为最优化设计。因此，船舶最佳方案就是从大量 满足约束条件的船舶技术要素组合（即可行方案）中，根 据一定的技术及经济性指标，进行对比权衡之后选出来的 。 本节仅对总体设计中主要尺度及要素的优选以及在这一领 2 - 21 域内计算机的应用作简要介绍。
2-3
8 . 1 计算机辅助船舶设计系统
20世纪50 年代国外就开始把计算机用于造船。当时只局 限于单项的设计计算、数控切割和绘图等方面的应用。到 r 60 年代，计算机在船舶设计、生产和管理等方面的应用 也都有了较大的进展。除了使用计算机进行船舶性能、船 体结构设计、计算和分析外，还在生产中陆续采用计算机 辅助生产制造。自的年代中期起，从“船舶设计、建造和 生产管理一体化”的思想出发，陆续研制了许多“计算机 辅助船舶设计和建造集成系统”，大大提高了计算机系统 的功效，缩短了设计、建造周期并提高厂造船质量。这些 系统的研制成功，加速了造船自动化进程和提高了科学管 理水平，收到了相当大的经济效益，使船舶工业面貌发生 2-4 了深刻的变化。
船舶计算机辅助设计
总结词
集成化、适用于船舶行业的高级CAD解决方案
要点二
详细描述
Autodesk Inventor是一款集成化的CAD软件，适用于船 舶行业的高级设计需求。它提供了全面的零件和装配体设 计工具，支持船舶结构、机械和电气系统的详细设计。 Inventor还提供了高级分析功能，如结构分析和流体动力 学分析。
04Байду номын сангаас
船舶计算机辅助设计应 用
船体结构设计
船体线型设计
利用计算机辅助设计软件， 对船体的线型进行优化设 计，提高船舶性能和航行 效率。
船体结构分析
通过计算机辅助设计软件 进行船体结构的有限元分 析，评估结构的强度、刚 度和稳定性。
船体结构优化
基于计算机辅助设计软件， 对船体结构进行优化设计， 降低重量、提高结构效率。
船舶电力系统设计
发电机组选型与布置
01
利用计算机辅助设计软件，对发电机组进行选型和布置，确保
电力供应的稳定性和可靠性。
电缆设计与布置
02
通过计算机辅助设计软件，对船舶电缆进行优化设计和布置，
提高电缆的安全性和可靠性。
电力系统仿真与优化
03
利用计算机辅助设计软件进行电力系统仿真和优化，提高电力
系统的效率和可靠性。
02
船舶计算机辅助设计技 术
三维建模技术
总结词
通过三维模型来表达和设计船舶结构、设备、管路等，实现可视化的设计和管理 。
详细描述
三维建模技术是船舶计算机辅助设计的基础，它能够以三维模型的形式表达和设 计船舶的各个部分，包括船体、甲板、舱室、设备、管路等，实现可视化的设计 和管理，提高设计效率和精度。
SolidWorks