浅谈船舶应用软件NAPA

浅谈船舶应用软件NAPA
关键词: NAPA; 总体设计; 三维船型; 数据库
摘要: NAPA是一个船舶设计软件包，有着强大的功能，能大大提高船舶设计者的工作效率。

NAPA作为功能强大的软件有它自身的特点，初学者需要熟悉它的特点才能很快上手。

本文对N八PA的建模进行了分析，阐述了作者对NAPA的理解，并结合简单的例子给出了直观的介绍。

1概述
NAPA是芬兰NAPA公司开发的船舶设计软件包。

它是一个不断扩充的系统软件，目前主要包括总体设计、结构设计(NAPA STEEL)和船用装载计算机软件系统(ONBOARD-NAPA)。

本文内容是关于NAPA总体设计的。

NAPA总体设计涵盖了船舶设计所有的设计工作。

它的功能包括线型生成、静水力计算、完整稳性计算、舱容(包括纵倾舱容)计算、破舱稳性(包括确定性破舱和概率性破舱)计算、可浸长度计算、谷物稳性计算、集装箱配载、配载计算、下水计算和倾斜试验报告、航速预估和螺旋桨设计、耐波性和操纵性分析计算、空船重量统计等等。

上述这些工作，NAPA软件通过生成和存储同一个数据库，保持这些计算所用数据的同步性和一致性。

这种同步性和一致性把设计人员从以前各个计算间需要人工更新数据的艰苦劳动中解放出来，使设计人员能更好地发挥设计才能，从而大大提高工作效率，促进我国船舶事业更好更快地发展。

2 NAPA建模
NAPA软件的整个界面和它的命令方式与我们常见的软件有较大不同，容易使初学者感到无所适从。

其实只要掌握一点该软件的编程思想就可以豁然开朗。

NAPA最终得到的是一个直观的三维船型，即立体的船，区别于二维的船型。

这个三维船型附加上各类的有用信息就构成了整条船的集成信息，即所包含的信息不仅仅是此船空间三维的信息，而是三维以上，我们可称其为多维船。

各类有用信息是指无法描述进三维几何船型的，且与船舶相关的信息，如测深管的类型、货物类型等等。

我们用NA-PA完成设计的过程就是建立多维船，并对其进行各项操作，完成各项设计任务的过程。

下面具体来看一看NAPA的使用思路。

2.1线型和船体的生成
首先，一条船的设计从无到有是从线型开始的。

NAPA提供由浅入深的思想方法。

三维几何船型是由各个面组成的，而这些面又是由线包围起来的，再进一步分，线是由点构成的了。

NAPA认为，船体可以看成是由一些特征线和特征点基本框定的。

它们是最大横剖面FRF、轮廓线STEM/STERN、平边线FSF/FSA、船底线FBF/FBA、甲板DECK等。

如图1所示:
有了大致框架之后，再加人适当的横剖线和水平线等，从而由这些线就能围成面了，进而得到整个船体。

见图2
在我们描述这些线时，NAPA有直观的界面实时生成这些线，帮助我们迅速判断描述是否正确。

这一点在划分舱室的时候非常有用，三维立体显示的帮助是我们分舱时的得力助手。

下面举一个最大横剖面的描述，见图3:
CUR FRF; X 50
YZ (0, 0),-/,(8, 0),(10, 2),/-,(10,12)
sc m
这个过程生成的船体一般不很光顺，NAPA中有专门的工具可以光顺线型，并在光顺过程中可以随时查询静水力性能等，很方便准确地得到想要的线型。

下面是光顺线型的界面，见图4
NAPA提供了多种生成船体的方法，除了上面阐述的直接定义法，还有母型变换法和参数化定义等常用方法。

母型变换可以通过单一参数的任意变动，或局部变形(如改变平行肿体长度)得到线型。

在此，我想着重提一提参数化定义。

有很多优秀的船舶设计师前辈用横剖面面积曲线来进行线型的设计。

他们通过利用船舶线型理论，控制该曲线的进角、出角、进流段、去流段等，从而得到很好的线型。

然而根据这条横剖面面积曲线迅速得到船型是比较困难的，NAPA较好地解决了这个问题，为我们继承和发扬船舶线型理论设计提供了很好的工具。

另外，由NAPA的建模方式可以看出该软件有很大的灵活性，有很强的建模功能，我们可以应用NAPA 得到非常规船型的船体，如双体船，涡尾船等。

2.2三维几何船型、多维船的得到和使用有了船体，接下来定义舱室ROOM，并把他们与船体结合起来，才真正得到了一个三维几何船型。

在NAPA中可以非常直观地看到这个立体模型，并可以旋转从各个角度来看，见图5
在这个三维几何船型的基础上，加上各类有用信息就得到了整条多维船。

这条多维船就是一个集成的数据库。

我们要使用它需要学会一些简单的命令语句。

类似于数据库查询语言SQL，这些命令语句都是易学易用，且可以望文生义的。

例如输出全船每一站的肋骨型线，可以这样写:
dra frame @@输出图名为frame
pro x @@输出的为x剖面
sec hull @@得到在船体上的横剖面
x d=4.8 @@X方向横剖面间距为4.8m,即站距。

输出图形如图6:
进一步，你可以将多个命令语句编成宏，下次可直接调用，而不必重新写这些命令语句。

这些宏其实就是多个命令语句写在一起一次执行，即批处理命令的思想。

3 NAPA的内部接口和外部输出
整个船舶设计是牵一发则动全身的，是一个不断迭代的过程。

计算机辅助画图实现了由擦拭图板的修改到方便快捷的拷贝粘贴复制修改的飞跃，而NAPA通过统一数据库的管理，实现了从初步设计到详细设计乃至施工设计的图纸和计算的全方位修改，提高了工作效率，并保证了数据的一致性。

最后，NAPA可以输出二维和三维的图形;文本输出非常灵活，可以根据各自的需要，方便地编辑输出格式。

使用统一、简洁、漂亮的文件格式能提升公司形象，提高我们的质量管理水平。

NAPA的输出还有一个重要特点就是，它有多种格式可以选择，能很好地与各类市场流行软件接口。

例如，可以方便地输出文件到AUTOCAD和OFFICE软件，与三维设计软件也有很好的接口，避免了重复劳动。

4小结
总之，NAPA为船舶设计工作带来了种种便利，能使我们的设计能力得到很大的提升。

本文简单阐述了笔者对NAPA船舶系统软件的理解和使用体会，希望能对初学者起到抛砖引玉的作用。

另外，国外软件都有一个非常突出的优点就是它们的“帮助”都写得非常详尽，学会用“帮助”能给我们带来很大益处。

当然，NAPA 作为一个大型的、综合性的软件，有着强大的功能，要想完全发挥出该软件的功能，还是需要付出艰苦努力的。