船体三维建模
基于三维建模的船舶管系设计
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]。
Tribon 船体建模教程PPT课件
2021/3/17 13
Hull Drafting培训教材
2.3 模型中的目标(object)
对于船体专业来讲，结构模型中的目标是板架 板架(Panel)上包括下列构件，也就是说，下面所列
的是板架的属性：
名字 - name 材质 - Quality 坡口 - Bevel 加强筋 - Stiffener 内孔 - Hole 肘板 - Bracket等。
3个级别
2021/3/17 21
Hull Drafting培训教材
2.8 特定英语词汇
Geometry-几何体，如line,arc Block-块、分段 Assembly-装配 Panel-板架 Cable-电缆 Pipe-管系、管路 Equipment-设备
2021/3/17 22
字符 理解编辑图形的不同方法
2021/3/17 6
Hull Drafting培训教材
2 Tribon概念
与Tribon有关的几个概念
并行的信息流
Tribon系统提供一种在船舶建造过程中改进信息流的方法。 不同专业的很多设计工作可以同时开展
基于产品信息模型（PIM）
所有的建模工作就是建立PIM 在计算机内部造船 二维图纸无需一笔一笔画出 直接从模型中得到图纸，三维建模，二维出图
2.8 特定英语词汇
View create-视图建立 View detail-视图的详图 View recreate-视图的重建 View modify-视图的修改 Projection-投影面、投影图 Ruler-标尺
2021/3/17 25
Hull Drafting培训教材
3 开始使用-选择工程
SolidWorks在船舶曲面建模中的应用
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。
船体三维建模应用技术研究
3、建模成果研究：建模成果主 要包括三维模型、纹理映射、光 照处理等方面
3、建模成果研究：建模成果主要包括三维模型、纹理映射、光照处 理等方面
1、影视制作：在影视制作领域，三维建模技术主要应用于场景设计、角色动 画等方面。通过三维建模技术，制作人员可以更加真实地模拟现实场景和角色， 提高影片的制作水平和真实感。
1、船舶设计领域：在船舶设计过程中，通过船体三维建模应用技术，设计师 可以更加直观地了解船体的结构、性能及特点，有助于提高设计质量和效率。同 时，设计师还可以通过模拟实验，对设计方案进行优化和改进。
三、船体三维建模应用技术的适用场景
2、船舶制造领域：在船舶制造过程中，利用船体三维建模应用技术，可以准 确地将设计图纸转化为三维模型，方便工人和技术人员对制造过程进行有效的监 控和管理。此外，通过模拟实验，可以对制造过程中的各种可能出现的问题进行 预测和解决。
1、数据采集技术：数据采集是船体三Байду номын сангаас建模的第一步，其精度直接影响最终 模型的质量。当前，测量设备如激光扫描仪、相机等得到了广泛应用，能够快速、 准确地获取船体的几何数据。
二、船体三维建模应用技术的关键技术
2、数据处理技术：数据处理主要包括数据预处理、数据建模和数据后处理三 个环节。数据预处理主要是对采集到的数据进行清洗、滤波等操作，去除其中的 噪声和冗余数据；数据建模则是利用这些数据进行三维模型重建；数据后处理主 要是对模型进行优化和修复，提高模型的精度和质量。
研究现状
研究现状
三维建模技术的研究主要包括建模流程、建模方法和建模成果等方面。目前， 基于三维建模技术的研究多种多样，主要包括以下几个方面：
研究现状
1、建模流程研究：三维建模需要一系列复杂的流程，包括数据采集、数据处 理、模型建立、纹理映射等。目前，研究者们正在不断优化这些流程，以提高建 模效率和精度。
《船舶三维模型体系》PPT课件
首尖舱 FPT 外底板
SBTM
纵舱壁纵骨 LL
淡水舱 FWT 横舱壁
TBHD
内底纵骨 NL
污油水舱 SLOP 纵舱壁
LBHD
船底纵骨 BL
机舱
ER 肋板
FLR
横梁
BM
纵桁
GD
肘板
BK
第三十一页，共54页。
模型的分类—船体结构模型
❖构件命名-板材
舱室名称_结构分类名称_位置信息_构件编号.顺序号 例如：COT5P货油舱FR132肋位处的横舱壁上左舷侧
报告主要内容
选题依据 维护保养系统设计 三维模型建制流程及分类 BOM数据处理及模型重组
系统应用 总结与展望
第九页，共54页。
维护保养系统设计
❖为了将船舶设备、船体构件和舱室涂层同时纳入 到维护保养体系中，方便船公司进行周期性的管 理
本文通过建立三维船舶设备模型、船体结构模型和 舱室涂层模型，使用SQL Server数据库管理设备、结 构零件BOM数据和舱室涂层状态信息
船体结构复杂，建立结构模型比较费时，过于详细的 结构模型导致建模周期加大，成本增加，这些工作都 有待于改进和完善。
第五十一页，共54页。
展望
❖随着计算机性能的提高和三维造型技术的发展， 飞机、汽车行业从设计到生产以及服务都已经 实现的三维的应用。
❖船舶行业从设计—制造—营运过程，也将会全面 应用三维造型技术。
（1） 结构模型的详细程度可根据不同船公司的维护
保养要求定制。
（2） 模型中的管理对象的ID在该船的模型内是唯 一命名的，ID是结构化的编码；
（3） 船公司有多条船舶同时管理，可通过船舶登记 号组合结构零件ID做为该结构零件的唯一标识进行数
Rhino建模教程(水下)
船体建模案例 5. 画出 船中站横剖线
船体建模案例 6. 画出首尾轮廓线中纵剖面
船体建模案例 7. 隐藏多余的线，得到船体轮廓线
船体建模案例 8. 新建图层曲面，颜色设为红色，然后生成船体 曲面
船体建模案例 9. 利用渲染命令进行渲染观察
船体建模案例 10. 利用镜像复制，生线图
Top视图 Front视图
Right视图
船体建模案例 2. 新建图层命名为型线，颜色为蓝色， 画出基线。
船体建模案例 3. 建立舷墙顶线3D曲线 利用命令：曲线----从两个视图的曲线----选取 top视图和front视图的曲线，即生成空间曲线。
船体建模案例 4. 画出首尾轮廓线中纵剖面
Rhinoceros船体建模
基础教程讨论
2012.5.24
Rhino
简介
Rhino，又叫犀牛，是一款小巧强大的三维建模工具，是基 于NURBS建模原理的实用高级建模软件。 应用行业：珠宝，建筑，机械，汽车，船舶，家居，鞋模， 影视动画角色等等
应用实例
船舶造型
船体建模
船舶舾装
船体建模
原始资料为船体型线图，船体三维图，船体图片 建模均以船舶型线图作为校准要求，用于后期船舶性 能的各项计算，主要是水动力方面，故要求水线以下 建模力求精确可靠。 几种建模大体相同，下面，以给出船舶型线图为例进 入具体的建模流程。
船体建模案例 1. 打开Rhino，分别将船体型线图对应导入 Rhino视图中
《船体结构3D建模》课件
提高设计效率
通过3D建模技术减少设计时间和成本，提高设计 效率。
促进船舶行业创新
通过3D建模技术的应用，推动船舶行业的技术创 新和产业升级。
对未来船舶工业的影响和挑战
促进船舶行业数字化转型
通过3D建模技术的应用，推动船舶行业的数字化转型和升级。
版权问题
在使用第三方素材时，需确保拥有使用权或 遵守相关版权法规。
03
船体结构3D建模实例
船体模型的建立
建立船体框架
根据船只设计图纸，使用 3D建模软件创建船体框架 ，包括船底、船侧和船首 等部分。
船体曲面建模
根据船体设计要求，使用 3D建模软件中的曲面建模 工具，对船体进行平滑过 渡和细节处理。
为了验证模型的准确性，我们进行了详细的对比分析，将3D模型与实
际船体进行了比较，发现误差在可接受的范围内，证明了我们的建模方
法是有效的。
对未来研究和发展的建议和展望
技术升级
随着科技的进步，未来可以考虑引入更先进的建模软件和 技术，如基于云计算的协同设计平台，这将大大提高设计 效率和精度。
模型优化
在未来的研究中，可以进一步优化船体结构3D建模的流 程和方法，例如引入人工智能算法进行自动化设计，或者 使用更先进的算法来优化船体的结构。
船体附件建模
在船体模型的基础上，根 据实际需求，添加船锚、 救生艇、烟囱等附件模型 。
船体结构的细节处理
结构细化
根据船体结构图纸，对船体框架 进行细化处理，添加肋骨、横梁
、舷板等结构部件。
设备布置
根据实际需求，在船体内外布置各 种设备，如发动机、管道、电缆等 。
材质贴图
船舶结构三维建模技术研究
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。
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第二节 总布置图的识读
一、阅读标题栏和主要量度栏 二、读侧面图 识读侧面图的目的是了解船体的外貌、 主船体舱室划分、上层建筑的型式及甲板 设备的布置情况。一般可由下而上，由尾 向首的顺序识读。 三、详细了解全船的布置情况
详细了解全船的布置情况，可以逐层甲板， 根据甲板平面图，平台平面图和舱底平面 图对照侧面图进行详细阅读。也可根据需 要，对某一种设备或某一部分内容进行详 细阅读。在阅读时必须使平面图与侧面图、 平面图与平面图配合起来，相互对照，这 样才能全面了解布置情况。
了解组成节点的构件之后，就可根据视图 搞清构件之间的相对位置和连接方式，形 成节点的整体概念。
第五节 船体分段结构图
目前船舶建造大多采用分段建造的方法。 大中型船舶，往往被分成几十个到几百个 分段。分段结构图是按照船体分段的划分 情况，以中横剖面图和基本结构图等基本 图样为依据，以较大比例绘制的图样，用 于表达船体分段中构件的布置、形状、尺 寸、连接形式、材料、数量、重量和工艺 要求等。
第四节
船体结构节点图
船体是由外板和纵横相交的构件组成的。 船体纵横构件交叉连接的地方称为节点。 表示节点处结构详情的视图称为节点视图。 一、板材与常用型材的表达方法
二、节点视图的识读 1分析组成节点的构件。 结构图样中的构件尺寸，通常采用集中 标注方式，折边板材，折边肘板，T型肘板 和型材的尺寸前面注有规定符号，读图时， 根据这些特点及构件在视图中的投影关系， 可以确定节点构件的尺寸和形状。 2综合起来想象节点的整体情况。
三 剖面图 剖面图所表达的内容，船图与机械图是不 尽相同的。机械制图中，剖面图主要用来 表达零件剖面的形状，而船体制图中，剖 面图更主要用来表达构件间的连接情况。 因此，船图中，剖面图是假想在要表达的 构件附近作一剖切面，将位于视者与剖切 面之间的部分移去，把构件及与其相连的 其他构件向投影面投影所得到的图形。
1 肋骨剖面图 剖面图中以肋骨平面作为剖切平面得到的 剖面图称为肋骨剖面图。在肋骨剖面图上 方画出大箭头表示投影方向，箭头指向右 表示向船首看，向左表示向船尾看。箭头 上方肋位符号表示剖切位置。 2一般位置剖面图 除肋位外所有其他位置的剖面图称为一般 位置剖面图
四 简化画法 构件的简化画法 组成船体的构件众多，如果按钢板，型材 的正投影画法表示船体结构，则往往图面 线条繁多，给绘图、识图带来不便，因此， 《金属船体制图》中规定，船体结构图中 可采用不同的图线表示构件的投影。
其它规定： （1）封闭型对称型材，以其对称轴线为理论线。 （2）基座纵桁的腹板以靠近轴中心线一边为理 论线，纵桁的面板以面板上缘为理论线。与基座 纵桁连接的旁桁材或旁内龙骨以及基座纵桁下的 旁桁材，其理论线同基座纵桁一致。 （3）舱口围板以靠近舱口中心线一边为理论线。 舱口纵桁及舱口端围板所在肋位的横梁、肋骨、 肋板理论线与舱口围板一致。 （4）边水舱的纵舱壁以布置扶强材的一边为理 论线。
1 机舱内的布置 2 首部锚及系泊设备的布置 3船员房间的布置
第三节船体结构图样的表达方法
一、视图 1 基本视图 船体与结构向六个基本投影面投影所得 的图形为基本视图。 2 向视图 船体结构向某一方向投影所得的图形为 向视图。如“A向”视图。
二、剖视图 假想用剖切平面剖切结构，将位于视者与 剖切平面之间的部分移去，而将其余部分 向投影面投影所得的图形，称为剖视图。 当表示具有对称平面的结构时，可以以对 称中心线为界，一部分用剖视图表示，另 一部分用其他视图表示。需要表示局部结 构时，可用局部剖视方法表示。
确定理论线的基本规定： （1）外板、烟囱、轴隧、流线型舵等薄壳结构， 以壳板的内缘为理论线。 （2）沿高度方向定位的构件，以靠近基线一边 为理论线。 （3）沿船宽方向定位的构件以靠近船体中线一 边为理论线。位于中线面内的构件，以其厚度中 线为理论线。 （4）沿船长方向定位的构件，以靠近船中一边 为理论线。 （5）不对称型材和折边板材以其背面为理论线。
第八章 船体三维建模
目的：根据船体图建立三维模型，作为轮机 管系放样的背景。 方法：利用AutoCAD2006的建模功能，结 合船体结构图，制作三维模型
绘制三维船体模型步骤： 1 船体识图； 2 在AutoCAD环境下进 行手工描图； 3 将描好的图形形成面 域，拉伸； 4 根据船体结构图理论 线的规定，按船体结构图 进行三维船体的拼接。
第一节 船体制图的有关规定
1 投影与视图 正投影法 轴侧投影法 标高投影法 船体图采用正投影法 2 正投影与三视图 点线面的投影
3 船体图样的一般规定 GB4476-84 金属船体制图 GB3894-83 船舶布置图图形符号 CB… 图样比例--图样中构件要素的线性尺寸与实 际构件相应要素的线性尺寸之比。 4图线 （1）图线的型式及其应用范围
粗点划线Biblioteka 可见主要构件（纵桁，强肋骨，强横梁，舱壁桁 材等）的简化线； 钢索，绳索，链索的简化线 。 细点划线
中心线，轴线，开口对角线，转角线； 转圆线； 不可见次要构件的简化线。
粗双点划线
不可见主要构件的简化线（纵桁，强肋骨，强横梁等） 细双点划线 非本图构件可见轮廓线； 假想构件可见轮廓线； 肋板、舭肘板顶线； 工艺开口线。
波浪线/折断线
构件断裂边界线 斜栅线
分段界限
轨道线
主船体结构图内不可见水密板材简化线（肋骨型线图， 分段划分图等除外）
5金属船体构件理论线 组成船体结构的板和型材都有一定的厚 度。船体结构图构件通常都用图线简化的 表示其投影，视图中并不画出构件的厚度。 所以，图中标注的尺寸线，无法清除表示 出指向构件厚度的那一面。 确定船体构件理论线的位置，主要考 虑构件连接的合理和现场施工的方便，同 时使构件理论线相对于船体的基准面有一 定规律从而便于记忆。
粗实线
板材，型材的剖面简化线； 设备部件的可见轮廓线； 名称线。 线宽：0.4~1.2mm 细实线
可见轮廓线；尺寸线，尺寸界限，规格线； 基线，中线，型线；接缝线，剖面线；引出线，指引线。
粗虚线
不可见板材简化线（不包括规定采用轨道线 表示的水密板件） 细虚线
不可见轮廓线； 不可见次要构件简化线（普通肋骨，横梁，纵骨， 扶强材等）。