典型船舶舾裝設(shè)備數(shù)值化建模應(yīng)用研究

任晉宇，施維奇，趙 潔，朱 沁

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

典型船舶舾裝設(shè)備數(shù)值化建模應(yīng)用研究

任晉宇1，施維奇2，趙 潔1，朱 沁1

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

基于目前許多船舶企業(yè)虛擬生產(chǎn)建造現(xiàn)狀，文章對某船實例進(jìn)行舾裝設(shè)備模型數(shù)值化建模研究應(yīng)用，采用CADDS5虛擬仿真軟件，通過對其參數(shù)化建模二次開發(fā)，構(gòu)建專業(yè)的舾裝設(shè)備模塊，同時結(jié)合實船，考慮舾裝件的獨特特性，設(shè)計船舶舾裝設(shè)備三維模型，并將其參數(shù)化，利用SYBASE數(shù)據(jù)庫存放數(shù)值模型，實現(xiàn)舾裝設(shè)計參數(shù)與設(shè)計研發(fā)CADDS5舾裝功能模塊匹配鏈接。為船舶設(shè)計人員舾裝件的設(shè)計、選型研發(fā)提供依據(jù)，同時提高效率。

船舶舾裝；虛擬建造技術(shù)；數(shù)值模型

0 引言

目前國內(nèi)船舶企業(yè)應(yīng)用CADDS5軟件進(jìn)行專業(yè)的船舶三維設(shè)計，主要考慮建模放樣對象為大型船體總段及分段結(jié)構(gòu)，船舶舾裝設(shè)備數(shù)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(fù)雜精細(xì)，利用計算機(jī)軟件建立難度大，耗時較多，而且不能形成系列化標(biāo)準(zhǔn)化。本文利用船舶三維設(shè)計軟件CADDS5，結(jié)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(shù)化，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫形成參數(shù)化模型標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用于船舶企業(yè)三維設(shè)計過程中，提高船舶企業(yè)設(shè)計人員的建模設(shè)計效率。國內(nèi)外許多學(xué)者對這方面開展了相關(guān)研究工作，Mclean.C[1]研究了全船三維數(shù)值仿真技術(shù)，提出了許多關(guān)于船舶三維仿真技術(shù)的參考意見；Kim.H[2]分析了船舶虛擬設(shè)計制造系統(tǒng)的有效應(yīng)用方法。管道系統(tǒng)的動力學(xué)，提出了管道系統(tǒng)減震的模型，Lee[3]針對DAEWOO提出了建模實例應(yīng)用；袁華[4]提出了船舶虛擬建造的關(guān)鍵技術(shù)；鄒俊杰等[5]針對船舶艙底污水系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究；丁曉梅[6]針對船舶管道系統(tǒng)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)提出了意見以及設(shè)想。目前在船舶虛擬建造方面，典型的船舶舾裝設(shè)備上應(yīng)用研究較少，本文針對典型船舶典型舾裝設(shè)備開展數(shù)值化建模應(yīng)用研究。

1 船舶舾裝設(shè)備數(shù)值化模塊研究

本文利用CADDS5、C語言和數(shù)據(jù)庫SYBASE管理軟件，對CADDS5船舶典型舾裝建模功能進(jìn)行二次開發(fā)，應(yīng)用于Windows和LIUX操作系統(tǒng)，形成船舶典型舾裝設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫。

1.1 典型舾裝設(shè)備數(shù)值化研究流程

本文在研究之初選擇船舶典型的舾裝設(shè)備門、窗、蓋作為研究對象，這些舾裝設(shè)備具備船舶的典型特征，有大量的實船設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，同時極具實船虛擬建造應(yīng)用，方便搭建模型標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，其流程圖如圖1所示。

圖1 典型舾裝設(shè)備數(shù)值化研究流程圖

1.2 模塊應(yīng)用功能構(gòu)成

結(jié)合船舶設(shè)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(fā)模式的思考應(yīng)用，針對該船舶舾裝設(shè)備數(shù)值化模塊應(yīng)用形成了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫功能模塊系統(tǒng)，即舾裝件參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)查詢，三維設(shè)計模型生成，舾裝托盤管理明細(xì)表模塊，并由相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫為其支撐。見圖2。

圖2 船舶舾裝設(shè)備數(shù)值化模塊功能

1.3 船舶舾裝設(shè)備數(shù)據(jù)庫設(shè)計

將整理好船舶舾裝的門、窗、蓋舾裝件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入SYBASE數(shù)據(jù)庫中，生成相應(yīng)的管理文件，將相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，可防止內(nèi)容存放于時被錯誤修改。

數(shù)據(jù)集成的步驟是將文件系統(tǒng)集成為應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，將應(yīng)用數(shù)據(jù)庫集成為主題數(shù)據(jù)庫，將主題數(shù)據(jù)庫集成為全局綜合數(shù)據(jù)庫。集成的程度越高，數(shù)據(jù)共享性就越強(qiáng)，信息孤島現(xiàn)象就越少，在數(shù)據(jù)冗余和處理速度之間找到合適的平衡點，達(dá)到精準(zhǔn)、快速調(diào)用的目的。

1.4 CADDS5模塊二次開發(fā)

利用C語言進(jìn)行CADDS5軟件的船舶舾裝設(shè)備模塊實現(xiàn)參數(shù)化建模的二次開發(fā)，實現(xiàn)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(shè)備模塊菜單

在軟件中單擊模塊菜單，將會出現(xiàn)相應(yīng)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(fā)功能模塊實現(xiàn)

2 船舶舾裝件數(shù)值化建模應(yīng)用實現(xiàn)

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

以CADDS5三維設(shè)計軟件為基礎(chǔ)，通過對船舶舾裝設(shè)備門、窗、蓋的標(biāo)準(zhǔn)資料的查詢，錄入數(shù)據(jù)庫，確定了以SYBASE數(shù)據(jù)庫為中心，構(gòu)建軟件集成應(yīng)用環(huán)境，實現(xiàn)了參數(shù)化的三維建模功能。圖 5為某型船艙門設(shè)計數(shù)據(jù)表，圖6為某型船小艙口蓋設(shè)計數(shù)據(jù)表。根據(jù)其數(shù)據(jù)形式，可與CADDS5軟件的舾裝數(shù)據(jù)庫模塊連接，導(dǎo)入到數(shù)據(jù)模塊中，形成舾裝設(shè)備數(shù)據(jù)模型。

圖5 某型船艙門設(shè)計數(shù)據(jù)表

圖6 某型船小艙口蓋設(shè)計數(shù)據(jù)表

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

圖7 金屬門的設(shè)計模塊及三維設(shè)計模型

圖8 居裝門的設(shè)計模塊及三維設(shè)計模型

圖9 小艙口蓋的設(shè)計模塊及三維設(shè)計模型

3 結(jié)論

1）對CADDS5軟件利用C程序進(jìn)行了二次開發(fā)，在軟件原有的功能基礎(chǔ)上開發(fā)了舾裝設(shè)計模塊。

2）通過對某型船典型舾裝設(shè)備的研究，應(yīng)用SYBASE數(shù)據(jù)庫技術(shù)，形成舾裝設(shè)備的產(chǎn)品信息庫、模型數(shù)據(jù)庫和材料清單庫等專用數(shù)據(jù)庫。細(xì)化了該型船虛擬建造技術(shù)。

3）將某型船的典型舾裝件門、小艙口蓋的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)用與該系統(tǒng)實現(xiàn)了無縫銜接，證明該系統(tǒng)的可行性，從而有助于設(shè)計人員大幅提高工作效率，幫助其設(shè)計、選型提供參考依據(jù)。

[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(yán)俊.船舶虛擬制造系統(tǒng)體系設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009(4)：126-129.

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

[6]丁曉梅.船舶機(jī)艙管路教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)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(xué)會科學(xué)研究課題（ZJGB1533）。

任晉宇（1985—），男，講師，研究方向：船舶結(jié)構(gòu)設(shè)備。