基于SolidWorks的船舶3D数字化分舱设计技术（一）

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发表时间： 2014-1-14 作者: 姚慧岚*张伟波*刘寅东 来源: 万方数据

关键字: 船舶分舱设计 3D数字化设计 参数化设计 SolidWorks

0 引言

目前对船舶数字化分舱的研究主要是针对AutoCAD进行二次开发，利用VBA编程语言，结合数据库完成二维分舱技术和方法的研究。通过二次开发技术实现了以三维方式对主船体分舱设计中舱壁、舱室建模以及舱容计算等功能，而船舶分舱设计中还涉及对所建模型的修改、重复使用、设计信息分析，以及对设计方案进行修改等功能，本文对船舶分舱设计过程进行详细研究，基于对船舶三维分舱设计技术进行更深层次的功能开发，完成了功能更多、实用性更强的船舶快速化分舱程序。

1 开发工具

利用二次开发技术，采用VB6.0开发Windows程序交互界面，配合Access数据库软件拓展需要的数据库管理系统，实现对设计数据的管理，以为三维图形显示界面，使用中的应用程序编程API函数，实现船舶三维数字化分舱功能，开发分舱设计软件。

2 系统结构与流程

为在船舶三维设计过程中实现数据管理以及设计信息的实时存储，需建立数据管理系统，由数据库、管理软件以及管理员组成。以VB6.0开发用户交互界面，系统为管理员提供数据操作、数据管理、数据存储等功能。建立的数据文件包括主尺度数据表、肋位分布数据表、纵舱壁数据表、横舱壁数据表、甲板数据表以及舱室模型数据表，各类舱壁的定位信息不同，因此需要在建立舱壁数据库文件之前，对各类数据文件进行格式统一化，以被后台程序访问和调用。数据文件格式统一后，既可以即时存储，又可以整体数据保存。图1为分舱设计系统流程图，表明了确定主尺度、船体曲面导入、舱壁建模、舱容计算等主要功能模块之间的逻辑关系。

3 程序应用技术与实例分析

导入船体型曲面后，输入船舶主尺度、肋位分布信息，利用二次开发函数，调用用户输入的舱壁数据生成舱壁模型，舱室模型建立在舱壁模型的基础上，通过选择组成舱室的各个舱壁来围成舱室模型，然后进行舱容计算，利用API函数对Word文档进行操作，保存舱容计算书。

图1 系统流程图

3.1 设计界面解析

图2为某一横舱壁设计界面，主要包括3部分功能：参数设计区、功能操作区和数据显示区。

图2 横舱壁设计界面

(1)参数设计区。如果舱壁数据文件（如舱壁Excel数据表）已知，可以通过界面数据文件导入按钮，把数据文件导入系统内部相应Access数据表内，供后台程序调用。如果导入的舱壁数据不完整或者有误，设计者则可以对数据信息进行逐条检查，实时添加、删除或者修改。当舱壁数据文件未知时，设计者也可以结合设计要求，利用本窗口界面的造作区功能按钮，实现舱壁建模设计。

(2)功能操作区。数据表的操作主要是为了方便用户使用，包括记录的浏览、数据的添加以及数据的删除等基本操作，这些基本功能在设计工作中不可缺少。而且在进行数据修改时，同时会对三维模型进行实时修改，实现在软件操作不间断的情况下从输出到输入反馈作用的功能，即输出影响输入，输入再影响输出，循环作用，实现了真正意义上的三维数字化分舱设计功能，而不只是舱壁数学信息的三维实现。另外，操作功能区有舱壁三维模型导出功能，设计者可以对导出的舱壁进行进一步的设计和研究；舱壁数据和模型的保存则为设计者后续设计工作提供数据信息。

(3)数据显示区。主要功能包括导入数据文件的显示以及实时输入、删除、修改的舱壁数据的显示，方便用户识别，以免误操作其他数据。

3.2 舱壁模型的建立

普通舱壁建模可以通过在设计界面上输入控制参数实现，对与船体曲面相交的舱壁建模时，必须使用曲面剪裁功能来实现。舱壁建立过程中主要应用到Post Trim Surface函数，该函数的主要功能为根据设计者的意图自动对需要的舱壁进行剪裁，得到需要的设计结果。

图3为总长80.56m、型宽16.2m、型深4.8m的某西江214TEU集装箱船舱壁设计结果．货舱区两侧以及双层底内为压载水舱，机舱位于船尾。

图3 214TEU集装箱船舱壁模型

3.3 舱室模型的建立

舱壁设计完成后，就可以进行舱室建模，然后直接对每一个三维舱室模型进行处理和计算，自动获得舱容要素信息，图4为舱室建模界面，主要包括组成舱室的舱壁选择区、命令按钮区以及数据信息显示区等。舱壁选择区由下拉菜单组成，包含在舱壁设计过程中生成的所有横舱壁、纵舱壁及甲板的模型和数据，选择相应模型即可完成舱室建模，信息显示区则包含设计者正在使用和已经完成的舱室模型数据，设计者可以对其进行增加、删除、修改、计算及舱室模型显示等操作。

图4 舱室建模界面

对于包含主船体曲面的舱室建模，可利用布尔和运算来实现，使用二次开发函数Insert Combine Feature得到需要的舱室，以图5所示首尖舱为例，围成舱室的面大部分为船体不规则曲面。

图5 首尖舱舱室模型