船舶多学科优化方案展示技术研究

王佩瑜

随着船舶产品的大型化和复杂化，以及设计手段和工具的日新月异，多学科优化设计方法逐渐被越来越广泛地应用到船舶产品的初步设计中[1-2]。其优化结果常以各种数据为主，各个方案之间的差异对比不够直观，数据分析较繁琐。这种现象在优化的对象较多时尤为突出。因此，直观展示优化方案将对各个方案之间的对比分析工作起到重要作用。

1 优化方案展示总体思路

1.1 优化平台简介

本文展示的优化方案来自于基于多学科的大型船舶概念设计平台[2]。该平台采用B/S架构开发，封装了Isight优化平台，客户端采用ExtJs开发用户界面。其平台体系架构分为四层，如图1所示，分别为基础环境层、软件工具层、集成优化层以及人机交互层，实现数据集成、工具集成和过程集成，支撑大型船舶总体快速概念设计。

图1 面基于多学科的大型船舶概念设计平台框架

该优化平台集成了多个商用软件和自研模块，主要实现对总体性能、船体典型剖面的设计优化，同时涵盖了部分电气、动力等专业的优化内容。与之相应，该平台产生了大量的优化数据，如型线、总布置、典型结构等，以及重要参数的优化数据，数据类型多样，给方案对比分析工作带来了很大难度。

1.2 展示方案

本文针对这一情况，在分析已有数据类型和特点的基础上，研究了相关的二维及三维展示技术，给出了一套全方位立体展示优化方案数据的方法。优化方案展示的总体思路如图2所示。

其中，如型线数据、总布置数据、结构数据等，利用二维CAD工具，开发相应接口，自动生成相应的型线图、总布置图、典型结构图等，而如重要参数数据等则利用定制化的用户界面以曲线的方式显示其历史数据变化，便于直观对比。此外，针对型线和总布置数据，则利用三维CAD工具的二次开发构建相应的三维模型，更加直观地展示优化方案。

图2 优化方案展示总体思路

2 优化方案展示关键技术及实现

2.1 三维模型构建技术及实现

三维模型的构建基于CATIA三维设计软件，采用Microsoft Visual Basic 6.0作为开发工具，利用CATIA Automation技术[3-5]，实现了总体曲面的自动生成或导入、曲面修补、主横隔壁划分等功能。

实现的思路如图3所示，CATIA环境初始化后，先判断文件是否存在，然后判断文件的类型。如是型值文件，则读取型值创建肋骨型线，并生成所有曲面片；如是Iges曲面文件，则导入曲面。之后，利用CATIA自身功能修补曲面。最后，读取总布置数据，划分主横隔壁。

图3 三维模型构建思路

2.2 二维图纸生成技术及实现

二维图纸的生成同样采用Microsoft Visual Basic 6.0作为开发工具，利用AutoCAD ActiveX技术读取数据文件，生成相应的二维图。其中，线段的创建采用轻量多段线，轻量多段线是由直线组成的宽度可调节的线，其创建方法是调用AcadLWPolyline方法生成。而样条曲线则是调用AcadSpline方法生成。

2.3 用户界面展示开发

采用Extjs界面，提取后台参数数据文件相应的历史数据，在用户界面生成反映重要参数历史变化情况的折线，帮助设计人员便捷地分析数据。

3 结语

随着多学科优化设计技术在船舶初步设计中应用的深化，其所集成优化平台也将越来越复杂，相应地，其优化方案的对比分析也将越来越繁琐。本文提出的包含平面图、三维模型以及界面展示的方案可以全面立体地展示优化方案，有效地帮助设计人员对多个方案进行对比分析。同时，CATIA和AutoCAD良好的二次开发性也为本方案的推广使用奠定了软件基础。

[1]林锐，宋一淇，张博，等.基于多学科的大型船舶概念设计平台技术[J].船舶标准化工程师，2013，（6）：33-35.

[2]冯佰威，刘祖源，聂剑宁，等.基于iSIGHT的船舶多学科综合优化集成平台的建立[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2009，33（5）：897-899.

[3]胡适，吴立军.CATIA二次开发技术基础[M].北京：电子工业出版社，2006.

[4]周桂生，陆文龙.CATIA二次开发技术研究与应用[J].机械设计与制造，2010，（1）：81-83.

[5]龙峰，樊留群.CATIA V5二次开发技术探讨[J].淮阴工学院学报，2005，14（5）：21-23.