典型船舶舾装设备数值化建模应用研究

任晋宇，施维奇，赵 洁，朱 沁

（1.武汉交通职业学院 船舶与海洋工程学院，武汉 430065；2.中交四航局江门航通船业有限公司，广州 125105）

典型船舶舾装设备数值化建模应用研究

任晋宇1，施维奇2，赵 洁1，朱 沁1

（1.武汉交通职业学院 船舶与海洋工程学院，武汉 430065；2.中交四航局江门航通船业有限公司，广州 125105）

基于目前许多船舶企业虚拟生产建造现状，文章对某船实例进行舾装设备模型数值化建模研究应用，采用CADDS5虚拟仿真软件，通过对其参数化建模二次开发，构建专业的舾装设备模块，同时结合实船，考虑舾装件的独特特性，设计船舶舾装设备三维模型，并将其参数化，利用SYBASE数据库存放数值模型，实现舾装设计参数与设计研发CADDS5舾装功能模块匹配链接。为船舶设计人员舾装件的设计、选型研发提供依据，同时提高效率。

船舶舾装；虚拟建造技术；数值模型

0 引言

目前国内船舶企业应用CADDS5软件进行专业的船舶三维设计，主要考虑建模放样对象为大型船体总段及分段结构，船舶舾装设备数值化模型较少，究其原因，主要是许多舾装模型相对于船体分段模型过于复杂精细，利用计算机软件建立难度大，耗时较多，而且不能形成系列化标准化。本文利用船舶三维设计软件CADDS5，结合实船，考虑舾装门、窗的独特特性，建立其三维模型，重点将其参数化，导入数据库形成参数化模型标准。应用于船舶企业三维设计过程中，提高船舶企业设计人员的建模设计效率。国内外许多学者对这方面开展了相关研究工作，Mclean.C[1]研究了全船三维数值仿真技术，提出了许多关于船舶三维仿真技术的参考意见；Kim.H[2]分析了船舶虚拟设计制造系统的有效应用方法。管道系统的动力学，提出了管道系统减震的模型，Lee[3]针对DAEWOO提出了建模实例应用；袁华[4]提出了船舶虚拟建造的关键技术；邹俊杰等[5]针对船舶舱底污水系统进行了仿真研究；丁晓梅[6]针对船舶管道系统教学系统应用开发提出了意见以及设想。目前在船舶虚拟建造方面，典型的船舶舾装设备上应用研究较少，本文针对典型船舶典型舾装设备开展数值化建模应用研究。

1 船舶舾装设备数值化模块研究

本文利用CADDS5、C语言和数据库SYBASE管理软件，对CADDS5船舶典型舾装建模功能进行二次开发，应用于Windows和LIUX操作系统，形成船舶典型舾装设备标准化数据库。

1.1 典型舾装设备数值化研究流程

本文在研究之初选择船舶典型的舾装设备门、窗、盖作为研究对象，这些舾装设备具备船舶的典型特征，有大量的实船设计及标准化数据，同时极具实船虚拟建造应用，方便搭建模型标准数据库，其流程图如图1所示。

图1 典型舾装设备数值化研究流程图

1.2 模块应用功能构成

结合船舶设计人员对船舶虚拟建造过程中的重点和难点，以及对船舶CADDS5软件的开发模式的思考应用，针对该船舶舾装设备数值化模块应用形成了相应的数据库功能模块系统，即舾装件参数标准查询，三维设计模型生成，舾装托盘管理明细表模块，并由相应的数据库为其支撑。见图2。

图2 船舶舾装设备数值化模块功能

1.3 船舶舾装设备数据库设计

将整理好船舶舾装的门、窗、盖舾装件的标准数据存入SYBASE数据库中，生成相应的管理文件，将相应数据进行加密处理，可防止内容存放于时被错误修改。

数据集成的步骤是将文件系统集成为应用数据库，将应用数据库集成为主题数据库，将主题数据库集成为全局综合数据库。集成的程度越高，数据共享性就越强，信息孤岛现象就越少，在数据冗余和处理速度之间找到合适的平衡点，达到精准、快速调用的目的。

1.4 CADDS5模块二次开发

利用C语言进行CADDS5软件的船舶舾装设备模块实现参数化建模的二次开发，实现CADDS5船舶舾装模块的添加。形成的模块如图3所示。

图3 CADDS5软件的船舶舾装设备模块菜单

在软件中单击模块菜单，将会出现相应对话框，如图4所示。在其中可以输入具体的铁舾装类型及其分段托盘。

图4 二次开发功能模块实现

2 船舶舾装件数值化建模应用实现

通过对CADDS5软件舾装设备建模功能的研发，使其软件具备了部分舾装件的数据库及其三维模型图库，可辅助船舶设计人员在船舶部分铁舾装设备的设计以及选型。

以CADDS5三维设计软件为基础，通过对船舶舾装设备门、窗、盖的标准资料的查询，录入数据库，确定了以SYBASE数据库为中心，构建软件集成应用环境，实现了参数化的三维建模功能。图 5为某型船舱门设计数据表，图6为某型船小舱口盖设计数据表。根据其数据形式，可与CADDS5软件的舾装数据库模块连接，导入到数据模块中，形成舾装设备数据模型。

图5 某型船舱门设计数据表

图6 某型船小舱口盖设计数据表

在船舶典型舾装设备虚拟建造过程中，船舶设计人员可通过对数据库中的内容的调用、选型、组合来形成适合该型船的图纸及资料，提高其设计效率。图7给出金属门的设计模块及三维设计模型，图8给出居装门的设计模块及三维设计模型，图9给出小舱口盖的设计模块及三维设计模型。

图7 金属门的设计模块及三维设计模型

图8 居装门的设计模块及三维设计模型

图9 小舱口盖的设计模块及三维设计模型

3 结论

1）对CADDS5软件利用C程序进行了二次开发，在软件原有的功能基础上开发了舾装设计模块。

2）通过对某型船典型舾装设备的研究，应用SYBASE数据库技术，形成舾装设备的产品信息库、模型数据库和材料清单库等专用数据库。细化了该型船虚拟建造技术。

3）将某型船的典型舾装件门、小舱口盖的设计标准数据应用与该系统实现了无缝衔接，证明该系统的可行性，从而有助于设计人员大幅提高工作效率，帮助其设计、选型提供参考依据。

[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]袁华,赵耀,严俊.船舶虚拟制造系统体系设计及关键技术[J].华中科技大学学报(自然科学版),2009(4)：126-129.

[5]邹俊杰.船舶舱底污水系统的仿真研究[J].船海工程,2008(4)： 102-107.

[6]丁晓梅.船舶机舱管路教学系统的开发与应用[J].浙江交通职业技术学院学报,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

湖北省职教学会科学研究课题（ZJGB1533）。

任晋宇（1985—），男，讲师，研究方向：船舶结构设备。