船舶三维模型体系
基于三维建模的船舶管系设计
基于三维建模的船舶管系设计摘要：三维建模技术的崛起以及虚拟现实技术的出现，为生产设计和创新提供了一种非常好的工作平台。
设计人员可以直接从三维概念和构思入手，通过模型仿真来分析和评价设计方案的可行性与可靠性。
本文介绍了NUPAS-CADMA TIC在船舶管系设计中的应用，并以一个实际案例阐述了三维建模的整个流程，同时探究了其存在的必要性与优势。
关键字：三维建模模型仿真管系设计优势引言船舶管系的设计, 首先必须进行原理设计, 然后根据原理图进行管系的布置设计。
管系原理图没有说明管系的具体位置, 因此利用原理图无法进行管系的制造及安装。
传统的管子制造是按“样棒弯管”法进行。
由于该方法制造的管子安装质量差、劳动强度大、船舶建造周期长,所以现在已不再使用。
现在的管子制作都是通过计算机布置管路、放样及出零件图, 然后在车间按零件图预制好。
船舶管系三维建模国内外现状随着科学技术的发展，船舶设计手段不断更新，当今船舶的三维建模设计应用越来越普遍。
船舶三维建模技术是一种新型的船舶设计手段，它是对传统的以二维平面设计（AUTOCAD 为平台）为主的船舶管系放样方式的突破。
改变了传统管系放样模式，将计算机三维建模技术与现代船舶管系放样紧密结合，能够准确的反应设计者的意图，直观真实地呈现在设计者面前，使得船舶管系放样与建造有机地结合在一起，对于减少劳动强度，防止返工现象是一种行之有效的方法，从而达到提高生产效率和经济效益，减少建造周期的目的[1]。
目前三维建模在国外的发展要领先于国内。
在国外，三维技术已经是比较成熟的技术，但是在国内，由于知识产权等因素的制约，加上起步较晚，国内的三维软件与国际水平还有一定的差距，目前国际常用船舶设计软件主要有Tribon 、NUPAS 、NAPA、Catia 等，国内的软件有东欣、沪东等，从上世纪90 年代起，上海沪东开始研发自己的三维放样软件，经过十几年的发展，已经形成了较为完善的系统，同时被国内很多厂家采用，目前在国内应用最广泛的是Tribon[2]。
Tribon 船体建模教程PPT课件
2021/3/17 13
Hull Drafting培训教材
2.3 模型中的目标(object)
对于船体专业来讲，结构模型中的目标是板架 板架(Panel)上包括下列构件，也就是说，下面所列
的是板架的属性：
名字 - name 材质 - Quality 坡口 - Bevel 加强筋 - Stiffener 内孔 - Hole 肘板 - Bracket等。
3个级别
2021/3/17 21
Hull Drafting培训教材
2.8 特定英语词汇
Geometry-几何体，如line,arc Block-块、分段 Assembly-装配 Panel-板架 Cable-电缆 Pipe-管系、管路 Equipment-设备
2021/3/17 22
字符 理解编辑图形的不同方法
2021/3/17 6
Hull Drafting培训教材
2 Tribon概念
与Tribon有关的几个概念
并行的信息流
Tribon系统提供一种在船舶建造过程中改进信息流的方法。 不同专业的很多设计工作可以同时开展
基于产品信息模型（PIM）
所有的建模工作就是建立PIM 在计算机内部造船 二维图纸无需一笔一笔画出 直接从模型中得到图纸，三维建模，二维出图
2.8 特定英语词汇
View create-视图建立 View detail-视图的详图 View recreate-视图的重建 View modify-视图的修改 Projection-投影面、投影图 Ruler-标尺
2021/3/17 25
Hull Drafting培训教材
3 开始使用-选择工程
tribonm3简介和船制造建模过程
TRIBON船体生产设计应用Tribon系统是一套计算机辅助设计、生产及信自、集成软件系统，可用多种方法建立三维船舶数字模型。
应用统一的船舶数字模型，在船舶设计的各个阶段能够实现各专业之间的信息共享，从而可以通过网络实现并行设计，降低专业间的协调成本，减少设计和制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期。
Tribon系统建模船体建模的目的是建立船体的信息模型，应用Tribon系统的以下模块进行船体生产设计:船体标准初始化模块(Initiate Hull Standards);平面建模模块(Planar Hull Modeling);曲面建模模块(Curved Hull Modeling);装配计划模块(Assembly Planning);焊接计划模块(Weld Planning);生产信息界面(Hull Production Interface);套料模块(Plate Nesting).各模块功能如下:船体标准初始化模块通过该模块对其它船体模块正常运行所需参数及文件进行配置，建立起船体生产设计所需的Tribon系统船体标准。
系统初始化工作是Tribon船体系统应用中很重要的一个环节，主要包括以下内容: 船型参数设置。
输人船型参照、结构参照、分段名、分段划分、定义肋位号和纵骨等信息;型材规格、端切形式和连接形式以及面板参数设置;贯穿孔和补板参数设置;坡口形式参数设置;肘板类型规格参数设置;材质参数设备;零件编码参数设置;套料参数设置。
平面建模模块利用该模块输人结构数据，进行船体内部平面板架结构的建模工作，除定义结构信息，还可加放相应的工艺信息，白动进行零件编号等，建模完成后出分段结构图。
平面建模与曲面建模是同时进行、交叉作业的，平面建模的比重较大。
因为平面建模要参照曲面建模的结果，通常曲面建模要先于平面建模。
曲面建模模块利用该模块进行曲面构件的结构建模工作，主要是外板板缝线生成，外板型材生成和曲面(通常指外板)板架的生成。
船舶制造业中的 Dassautl Systemes PLM V5 解决方案
船舶制造业中的Dassautl Systemes PLM V5解决方案为数字化造船设立方案和策略数字化制造：虚拟船厂前言作为为全球造船业提供先进信息技术的先导企业，DS系统通过与多家船厂，设计公司以及咨询公司的协作，从基本理念到端对端的方法来理解造船行业，并研发出新的解决方案。
需要指出的是，这种被称作为“建立数字化造船的方针策略”，是在一系列拥有新指导思想的文章中所提出的，而这一系列文章是由DS公司所有。
每篇文章都证实了针对当代船厂所面临的不同方面的挑战和问题，DS公司所提出的产品生命周期管理能有效的解决它们。
本篇“数字化制造：虚拟船厂”主要针对生产计划，包括工艺仿真，资源规划以及数字化制造的新技术。
目录1介绍(Introduction)a)PPR HUBb)驱动生产c)数字化制造d)制造 HUB 所取得的收益2工艺规划(Process Planning)a)概要b)工艺规划(Process Planning)c)工艺图表(Process Graphs)d)制造过程中的约束条件e)时间分析f)制造方案g)布局规划h)离散事件仿真i)工艺规划总结3工艺细化和验证a)生产细化，部件运动，干涉和间隙检测b)资源建模和仿真3.b.1人员仿真3.b.2机器人仿真c)制造数据和作业指导d)制造库和设计库的连接e)库的结构，数据和资源使用3.e.1核心部件4在船厂的实施a)LPD-17的组装设计和支持设计b)三星重工（SHI）的拼板生产线优化设计c)生产规划对LPD-17在BIW阶段的优化d)在联合船厂内为系列驱逐舰所做的标准化设计e)在Fincantieri和NGSS船厂对焊接机器人的离线编程f)ISSELNORD的维修培训g)在GDEB使用数字化组装分析进行设计和制造5海军史上的数字化改造6总结a)结论7附录a)附录A 缩写b)附录B 数字化制造方案1.介绍先进的船舶制造企业，对于制造当代船舶都面临着新的挑战，不仅仅是因为更加复杂的船舶系统和他们之间的联系更加紧密，并且考虑到经济指标，而决定一种外包趋势的形成。
船体三维建模应用技术研究
3、建模成果研究：建模成果主 要包括三维模型、纹理映射、光 照处理等方面
3、建模成果研究：建模成果主要包括三维模型、纹理映射、光照处 理等方面
1、影视制作：在影视制作领域，三维建模技术主要应用于场景设计、角色动 画等方面。通过三维建模技术，制作人员可以更加真实地模拟现实场景和角色， 提高影片的制作水平和真实感。
1、船舶设计领域：在船舶设计过程中，通过船体三维建模应用技术，设计师 可以更加直观地了解船体的结构、性能及特点，有助于提高设计质量和效率。同 时，设计师还可以通过模拟实验，对设计方案进行优化和改进。
三、船体三维建模应用技术的适用场景
2、船舶制造领域：在船舶制造过程中，利用船体三维建模应用技术，可以准 确地将设计图纸转化为三维模型，方便工人和技术人员对制造过程进行有效的监 控和管理。此外，通过模拟实验，可以对制造过程中的各种可能出现的问题进行 预测和解决。
1、数据采集技术：数据采集是船体三Байду номын сангаас建模的第一步，其精度直接影响最终 模型的质量。当前，测量设备如激光扫描仪、相机等得到了广泛应用，能够快速、 准确地获取船体的几何数据。
二、船体三维建模应用技术的关键技术
2、数据处理技术：数据处理主要包括数据预处理、数据建模和数据后处理三 个环节。数据预处理主要是对采集到的数据进行清洗、滤波等操作，去除其中的 噪声和冗余数据；数据建模则是利用这些数据进行三维模型重建；数据后处理主 要是对模型进行优化和修复，提高模型的精度和质量。
研究现状
研究现状
三维建模技术的研究主要包括建模流程、建模方法和建模成果等方面。目前， 基于三维建模技术的研究多种多样，主要包括以下几个方面：
研究现状
1、建模流程研究：三维建模需要一系列复杂的流程，包括数据采集、数据处 理、模型建立、纹理映射等。目前，研究者们正在不断优化这些流程，以提高建 模效率和精度。
船舶行业主要3D软件
TRIBON M3是一个船舶设计综合软件，有助于在设计和生产过程保证高质量。TRIBON的第一个软件包是TRIBON Solution(曾用名kockums computer systerms）。在2004TRIBON Solution被AVEVA集团（以前叫Cadcentre）收购。M3是tribon的最新版本。它包括初始设计模块，基本设计，船体建模，船舶配件模块，装配计划和工件准备模块。运行于windows系统在造船工业排他性发展。（注：言下之意是说tribon和其他程序的接口、兼容等方面过于保守）
vantage marine是AVEVA基于已有著名的PDMS（工厂设计管理系统）发展的新产品。vantage marine的意义在于它是PDMS配件模块和tribonM3船体和基本应用程序的联合产物。
FORAN是另一个综合性船舶设计系统。由SENER开发，一个1956年成立的私营的工程和咨询公司，为高科技方面的问题提供解决方案。FORAN涵盖了船体和配件设计功能，同时还有一个辅助模块。在辅助模块里，设计者既可以基于2D图纸又可以应用3D方法进行工作。两个工作模式都可以模糊的使用以得出相同的结果。FORAN的造船模块包括完整的静水力计算，线型优化，自重计算等等，舱容划分，装载状况，完整的动力学计算和分析，船舶动力和操纵性。
autoship船体设计、船体型线程序揉合了基于NURBS数学的windows图形交互界面技术，船体型面高端CAD标准提供快速有效创建任意船体线型，无论是竞技艇或是超级油轮，包括上层建筑和其他附加结构。
autoship系统公司提供全系列建模解决方案。它们有autoyacht ,autohidro,autonest等等。可以访问它们的网页获得全部产品名单和详细信息。（注：autoship系统公司官网为/）
船舶结构三维建模技术研究
船舶结构三维建模技术研究摘要：传统的船舶工业由于技术简单、工作环境差、劳动力密集，一度被认为是夕阳产业，并且整个造船行业较低迷，因此减少造船成本对提高我国造船行业的竞争力具有很强的现实意义。
随着计算机辅助三维建模软件的发展，快速化和智能化的实现船体结构设计具有重大而现实的意义，可以提高船舶设计效率，加快造船进度，增强船舶工业整体竞争力。
关键词：三维建模技术；船舶结构；研究探讨随着计算机辅助软件的快速发展，在船舶设计、建造领域已经广泛使用三维软件进行船舶的设计建造。
传统的二维设计渐渐被现在的三维设计所取代，成为船舶设计中的一种便捷高效的新方法。
三维设计具有很多优点是传统的二维设计所无法比拟的：能够预估船舶分段的各种类型的钢材使用量，能够预估分段的焊缝长度以及焊条使用量，能够进行分段或者局部的结构强度计算，能够用于船舶任意肋位总纵强度的校核，能够用于船上设备的虚拟装配，用于检查设备之间的干涉问题，也能够用于Unity引擎下的舱室漫游，等等。
其中，三维设计最大的优点是可以直观的呈现产品，并且可以展现出设计者设计产品的思路，又可以非常方便的发现修改其中的不足之处。
最新的船舶三维建模技术涵盖了船舶设计、分析和计算等方面，基于船舶设计、建造和生产管理一体化的思想，逐渐开发出了许多造船集成系统，极大的缩短了船舶设计和生产的周期，提高了造船质量，促进科学管理的形成，推动了造船自动化进程。
1 船体结构三维建模系统应具备的功能船体结构三维建模系统的开发是一个探索、研发、测试和应用的过程，应该与实际应用紧密结合，结构建模系统应该具备以下一些功能：（1）船体总体结构模型的生成，包括外壳板、甲板、内底板、横舱壁、纵舱壁、肋板、内龙骨等各种与船体曲面相关的大表面模型的生成，即船体顶层结构的生成，能够方便的调用曲面建模的结果；（2）具有参数化生成典型结构的功能，如双层底、舷侧分段的参数化生成；（3）具有工程数据库，建有标准零件库、典型结构库，用于存储大量标准件、典型结构，能够有效管理；（4）能够进行各种特征孔类建模，如各种基本开孔、货舱开口和各种贯穿孔等各种节点的定义和建模；（5）能够利用三维模型自动生成各种工程图输出；（6）能够完成理论布置线和各种型材的设计和表达，如纵骨、横梁、扶强材等型材；（7）方便的用户界面，可进行各种结构建模的交互与修改；（8）能够进行关联定义，使所有的结构件定义都具有拓扑关联，完成定义后，当用户修改其中某一结构数据，相关结构自动刷新或自适应更改；（9）船体结构重量重心计算及材料表自动生成；（10）具有与其它交换数据的接口。
基于MultiGen Creator的复杂船舶模型建模方法研究
基于MultiGen Creator的复杂船舶模型建模方法研究[摘要] 随着计算机技术的迅猛发展，可视化仿真技术也得到了广泛的应用。
在船舶操纵模拟器系统中，可视化仿真技术都发挥着重要的作用。
船舶模型在船舶操纵模拟器中有着不可或缺的地位，而船舶模型结构复杂，构建起来比较困难。
本文通过剖析船舶模型的整体特点,阐述了如何利用multigen creator对船舶建模的主要方法和技巧。
重点介绍了船舶整体框架的构建及层次结构的优化等技术。
[关键字] 船舶操纵模拟器船舶三维模型1、引言在大型计算机仿真系统中，三维模型的优劣直接决定了系统的可视化真实感，而以高质量的三维模型必然对应较高的复杂度，也就是说三维模型的视觉效果和渲染效率是不可兼得的。
像maya、3d ｍax等传统建模软件追求的是模型的视觉效果，而忽略了渲染效率，因而适合制作复杂精细的模型。
用multigen creator软件所独有的openflight数据结构,同时采取节点式分层结构建模,可以快捷方便地对场景中任何元素进行直接的编辑、修改和控制，这极大地满足了实时渲染的要求。
本文针对multigen creator软件特点来介绍在船舶建模中的技巧和方法。
2、船舶三维模型构建2.1 船舶三维模型构建步骤船舶模型属于复杂模型，自身结构复杂而且有很多曲面，在creator中，绘制曲面是比较复杂的，一般把曲面分解成微小的多边形处理，这样使得船舶模型的构建较繁琐。
复杂物体的建模，方法是很重要的，主要通过以下几个步骤来完成：1)数据采集，图像收集。
主要获取所建物体的具体尺寸、纹理、材质等。
2)模型的建立。
在建模时要把握一定的顺序和技巧，一般首先建立船体，框架搭建好再建立驾驶台和甲板，最后添加细部结构。
把握由框架到细节的顺利。
3)模型的优化，对模型在不降低视觉效果的前提下尽肯能的精简模型。
4)处理图像，贴图，添加纹理。
2.2 船体的建模船体形状是不规则的，无法使用creator规则的建模工具进行创建。
船舶三维模型参数化设计技术开发及应用研究
船舶三维模型参数化设计技术开发及应用强兆新摘要：本文介绍了船舶三维模型参数化设计中船型生成系统、船舶参数化分舱和稳性计算系统、船体结构参数化生成、有限元模型快速生成系统、船舶模型在各系统间无缝传递的实现等功能。
给出了船舶三维模型参数化设计的应用案例，并展望其对我国数字化造船起到的推动作用及积极意义。
关键词：三维模型，参数化设计，技术开发Ship 3D Parametric Design Technology Development and ApplicationQIANG Zhao-xin（China Ship Design & Research Center Co., Ltd, Beijing 100081, China）Abstract: In this paper, 3D model of the ship design parameters of the system to generate ship, ship parameters of the subdivision and stability calculation, the parameters of the hull structure of production, rapid finite element model generation systems, ships models in the seamless delivery systems such as the realization of the Function. Gives three-dimensional model of the ship design parameters of the application of the case and its outlook on China's Digital Shipbuilding and play a role in promoting positive.Key words: 3D model, Parametric Design, Technology Development1 引言三维参数化设计是提高产品设计质量和效率的重要手段，目前已在航空、航天、汽车工业等行业的研发设计全过程中得到广泛应用。
SPD_v3船体介绍1
大段建模及拆分
在技术设计阶段，就可以按几个大区 域进行船体设计建模。到详细设计时， 再按分段划分图划分，把模型拆分到 分段。 *大段建模分段拆分，沿承了大段 模型的全部拓扑关系； *拆分的分界面可以是折线 的面； *板材和骨材可以错开截断。
采用大段建模拆分方式： 把建模工作提前到基本设计阶段 缩短建模时间，减少设计工作量 可整体考虑结构布置，减少差错
船舶产品设计系统（SPD）
东欣SPD-V3.0 船体设计系统介绍
造船 (集团) 有限公司 上海东欣软件工程有限公司
涂装设计系统 铁舾件设计系统 风管设计系统 电气设计系统 管系设计系统
船体实体背景模型
船体设计要求
SPD船体设计系统
船体结构 产品数据库
船舶产品设计系统（SPD）
船体图纸
L25
30 200*12FB A 945
船舶产品设计系统（SPD）
曲面板的展开预览
船舶产品设计系统（SPD）
用于掌控曲面板的建模和板材规格。对于可用辊压机预加工的外板， 提供辊压线。
平面板架建模
•板架属性设置 •边界定义 •平面曲线定义 •板缝定义 •板零件定义 •内孔定义 •边界孔定义 •扶强材定义 •面板定义 •折边定义 •贯通切口定义 •辅助划线 •修改板架元素 •属性修改 •板架更名
明细表”的形式输出Excel文件。
船舶产品设计系统（SPD）
船体装配计划功能 生成的装配图
船舶产品设计系统（SPD）
船舶产品设计系统（SPD）
安装角度自动标注
在图纸标注（包括部件装配图）时，自动标注非正交的加强筋、肘板 的安装角度。
船舶产品设计系统（SPD）
中组立图生成
可以自动生成中组立图，给出中组装的立体图和零件表。
船体结构的三维设计研究
设计与研究7船体结构的三维设计研究叶江波(长江航运科学研宄所，武汉430011)摘要：目前三维设计是船体结构设计的一个主要方向。
船体结构设计是一项关系到船舶安全的重要工程，并且对质量的要求很高。
本文就三维设计方法进行了解，研究了三维设计方案的实施，并介绍了船体结构设计中 三维设计的主要技术。
关键词：船体结构三维设计曲面建模引言随着CAD、C A M技术的发展，现在船舶建造中也应用了 三维设计技术，实现了船舶建造的数字化。
1995年，广船 国际最先开始转换造船模式，即利用软件设计、生产船体。
船舶建造中的船体建造是一个比较复杂的过程，需要的信 息资源也比较多。
三维设计方法的应用可以提高船舶建造 的质量和效率，促进船舶建造行业的发展。
现代的船舶建 造中，三维设计技术必不可少。
1三维设计方法概述三维设计方法是在平面和二维设计的技术上建立的，主要是可以实现目标的立体化，也是近些年出现的新型设 计技术。
同时，三维设计要有一定的立体感，需要操作者 熟悉设计平台和软件。
软件学习具有一定的技巧性，操作 人员要在学习中了解更多的技巧，从而提高操作效率。
三维设计软甲具有如下特点。
第一，直观性强。
三维 模型对不同的设计者来说都比较直观，能够清楚地表达其 结构设计。
船舶建造需要更多专业的人才，所以一定要保 证每个专业的人员都可以直观了解船体结构设计。
第二，干涉检查。
干涉检查是三维设计对设备的检查。
由于船舶 结构的设计包括很多方面，需要使用的设备有很多，所以 就很容易出现问题，如建造中设备之间相互干扰，影响船 舶建造。
而三维设计方法可以检测设计中存在的不合理以 避免。
第三，设计的多专业并行。
在船体线性设计后，所 有专业可以同时进行设计，计算机可以全面展现设计情况，有效缩短船舶结构的建造工期，并且在设计中更好地避免 问题的出现。
而二维设计只能一步一步来，一旦出现问题 就要返工，浪费时间，使投入成本增多。
第四，数据流动 的一致性。
船体结构3D建模
属性定义
定义属性前，可以先查询零件实体的质量特性， 将其中的质量、质心等信息输入到属性定义中，也可以 将零件实体的质量特性输出到指定文件，然后在定义块 时建立与该文件的超链接。在编辑块时可以打开超链接 文件。一般情况下不需要建立零件实体质量特性输出文 件的超链接，只有在某些特殊情况下才建立，如零件信 息比较多或涉及分段定位基准的零件，在属性表中难于 表达的情况下。
精品课件
教学图片 船体结构常见零件类型及特征
精品课件
确定零件的基准面、基准点
一、零件的基准面、基准点确定的合理，可以使得由零件 构成结构模型变得简单、方便，确定零件的基准面、 基准点是将零件装配成船体结构模型的需要。
二、所谓零件的基准面一般是零件截面所在的平面，用 XOY表示。生成截面就在这个平面上进行操作。在模 型空间中，零件的基准面可以根据零件的几何特征 和空间位置选择和确定，方法是使用AUTOCAD系统提 供的用户坐标系统UCS的功能。
精品课件
确定零件的基准面、基准点
❖ 选择新建（N）后提示： ❖ 指定新 UCS 的原点或 [Z 轴(ZA)/三点(3)/对象
(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z] <0,0,0>:
❖ 可见新建的坐标系相对原坐标系可以是平移、绕 某坐标轴旋转、XOY与某对象的面重合或三点共 面重合。通过这些操作可以实现零件的生成和定 位。例如，当前坐标系XOY面为分段横剖面时， 肋板扶强材截面在XOZ面上，这时需要使用UCS命 令新建绕X轴旋转90度的坐标系，并将视图设置 为新的当前坐标平面。
三、对于平直板材通常将基准面设为与板材平行，曲面板 材通常将基准面设为与板材曲面母线或直纹线方向 正交。
精品课件
确定零件的基准面、基准点
船舶机舱三维视景仿真系统的应用与发展
船舶机舱三维视景仿真系统的应用与发展摘要：针对船舶机舱三维视景仿真系统在航海教育与培训领域中的应用，定义了船舶机舱三维视景仿真系统的概念、类型与基本技术需求、对国内外研究现状进行了总结与分析，对目前在船舶机舱三维视景仿真的实际开发过程中所应用的主要技术手段进行了介绍，并结合实际开发经验给出了包括三维引擎的选择、虚拟机舱场景三维建模、场景优化技术、实时渲染技术的实施方案，最终结合新形势下的实际需求对船舶机舱三维视景仿真系统的发展方向进行了展望。
关键词：船舶机舱；三维视景；仿真系统；应用；发展引言船舶轮机模拟器采用半实物仿真方法为训练者搭建一种自主训练平台，轮机模拟器的各个物理仿真盘台（船舶电站、集控台、本地控制箱等）的外观可设计成与母型船高度一致，训练者在仿真设备上操作可获得与实船相近的系统反馈过程，同时应用轮机模拟器可完成许多实船中禁止的训练内容，并可反复进行训练不受时间与空间的限制。
1.船舶机舱三维视景仿真系统的概念、类型、技术要求1.1船舶机舱三维视景仿真系统的概念船舶机舱三维视景仿真系统即是联合利用三维建模技术、人机交互技术、三维数据可视化技术等，同时结合轮机专业知识建立一与实际船舶机舱环境高度一致的虚拟环境，并将其通过多种媒介以立体化的形式显示在人机交互设备上。
船舶机舱三维视景仿真系统需能够给予使用者高度的“自主性”，至少应可实现船舶虚拟机舱的全景漫游，虚拟轮机系统与设备的操作，并且获得与实船一致的真实的数据反馈及声光效果，从而加强训练者的实船机舱环境认知感与操作感。
高度的真实感与沉浸感是船舶机舱三维视景仿真系统的最大优点。
1.2船舶机舱三维视景仿真系统的类型目前三维视景仿真系统的硬件环境种类较多，有多通道柱幕，球幕系统，穹幕系统及洞穴式投影系统等，上述三维视景仿真系统能够提供给使用者较高的沉浸感，但是在组织大规模培训时显得不够实用，这是因为一方面上述虚拟现实硬件设备购置与维修费用昂贵，另一方面上述硬件设备不适合多人同时使用、操作，培训效率有限，根据作者所在教研室的项目组开发经验与用户反馈，桌面虚拟现实系统完全可满足船员培训的需求，一方面其成本低廉，另一方面通过搭建网络结构，可实现多人团队协作训练，亦可单人单机训练，培训方式相当灵活。
三维船舶内部结构模拟系统说明书
三维船舶内部结构模拟系统（V2.0版）安装及使用说明书上海海事大学2008年11月地址：上海市浦东大道1550号电话：021‐58855200‐2506传真：021‐58850828邮编：200135网址：目 录1系统功能 (3)2硬件要求 (3)3系统安装 (4)4软件使用 (6)5模拟船型 (13)6使用帮助 (20)1.系统功能三维船舶内部结构模拟系统，是基于视景仿真及虚拟现实技术开发的，通过计算机交互虚拟显示三维船舶，旨在模拟使用人员上船参观船舶视景，包括游览船舶甲板、驾驶室、机舱、货舱等区域，以及在船上所看到的船舶周围水域或者陆域视景，包括停泊码头、岸上装卸机械、集装箱堆场、驳运车辆等，此外，为了更加具有逼真的效果，本系统还嵌入三维陆地地形及海浪等景物。
整体通过三维场景组合，显示一个逼真的航海环境，使用人员通过鼠标或者键盘控制，进行交互式游览三维船舶，可以感受到和实际参观船舶相同的效果。
本系统的开发应用，在培养高等院校航海技术、轮机工程、物流工程、港口与航运管理等专业学生对于初步了解船舶构造，具有良好的效果；同时，也使得学生对所从事的航运专业及运输工具船舶有更加清晰的认识。
另外，本系统的应用，也可以取代部分专业学生以往需要上船参观的实习方式，解决了上船难的问题，节约了时间和成本。
本系统模拟的船型包括现代具有代表类型的集装箱船、油船、散货船、液化气船和件杂货船等，涵盖了主要航运船型。
游览方式可以通过手动控制鼠标或者键盘操作，也可以按预定的游览路线，自动漫游船舶。
对于集装箱船舶可以参观各层甲板—驾驶室—机舱—货舱等部位，不同部位的船舶主要设备有相应提示，模拟船舶的尺度和设备配置与实际船舶一致，对于无法到达的舱室，如压载水舱等以图示说明。
其他四种船舶可以进行甲板等外观漫游，以及具有相应的码头泊位和装卸机械等景观。
本系统三维结构模型采用真实纹理贴图技术，具有丰富的光照与材质效果，模型尺寸根据实际船舶设计图或者图片，具有LOD模型，模型结构科学简洁，采用模块化处理，后续更新和维护方便。
船体结构3D建模
第五章船体结构的三维模型
能力目标
❖6. 熟练掌握建立船体结构三维模型的 方法和过程;
❖7. 熟练掌握将零件定义相关属性后与 零件一起定义成块、提取船体结构零 件属性的方法和操作过程；
❖8. 熟练掌握建立一体化分段结构三维 实体模型和进行相关操作的方法
❖9. 利用三维实体的视图功能，生成所 需视图的方法和技巧；
教学图片
一组肋板三维模型
船体结构三维模型技术背景、意义及学习内容
一、是国内外船舶CAD/CAM技术的发展潮流 和趋势
二、船体结构三维模型技术具有诸多优点，被 越来越多地应用于船舶CAD/CAM中，提高工作 效率和质量。
三、采用三维实体建模的方式，从方法上是一 个质的提高
四、船体结构三维模型技术已成为船舶 CAD/CAM应用的基础。
❖ 确定零件基准点在空间的位置，例如外底板 角点坐标就应该是X为距第一道行材距离，Y为 距第一道肋板距离，Z为零。接下来以此基准点 为基准点在相应的基准面上就可以生成所在空 间位置处的零件。那些不便于在空间直接定位 的零件，可以先在其它地方生成三维实体零件， 再在其所依附的零件上定位，共同组合成部件 后再定位到应该定位的位置，例如各种扶强材、 加强筋等。
船体结构零件的共同特征与生成零件三维模型的基本方法
四、拉伸的路径如果是直线，则生成等截面的柱体，如 果是曲线则生成等截面的非柱体，矩形截面沿直线拉伸可 以生成板材模型。船体结构零件基本上都可以采用截面拉 伸生成零件三维模型。
五、实体生成的基本过程是，先将生成对象的截面定义 成面域实体（面域的边界一定要完全闭合），再将面域沿 着指定的路径拉伸成三维实体。
属性定义
属性可以单独定义成块，也可以与其它图形对 象（包括已经定义成块的）一起定义成块。通常是 定义了与零件相关的属性后，再与该零件一起定义 成块。当分段结构中所有零件都与其相关属性共同 定义成块后，利用AUTOCAD的属性提取功能就能 提取出这些块的属性，就可以得到所有零件的属性。 如果零件的属性是零件的名称、尺寸、材料、质量、 质心等内容，提取所有零件属性就得到了分段零件 明细表。这对于船体生产设计是非常有意义的。
基于3ds max的船舶设备的vr三维建模
NURBS 建模
具有多边形建模方法建模及编辑的灵活性，但是不依赖复杂网格，可细 化表面。
Boolean 布尔建模
将两个以上对象进行并集、差集、交集和剪切运算，产生新对象。
二、反应舵三维模型的建立
船舶上所使用的舵的种类非常多，对于舵来讲也有很多
不同种分类方式，按照舵杆轴线位置可以分为不平衡舵、平
衡舵以及半平衡舵。按照舵叶的剖面形状可以分为平板舵、
在螺旋桨轴线位 置做断面处理
使用布尔运算得 到相应原件
对下半舵面做向 左的扭曲处理
对上半舵面做向 右的扭曲处理
对上半舵面做向 右的扭曲处理
使用布尔运算合 并、切割元件
结束
图 1 反应舵三维模型流程图
收稿日期：2019-09-05 作者简介：陈喜光（1982-），男，营口市交通事务中心。
52
中国水运
摘 要：针对当前航海领域，以往的船舶设备显示环节较为简单与现如今的 VR 技术的兼容性较差，给用户的观看
和理解均造成一定程度的障碍。本文采用 3ds MAX 软件建立 VR 三维模型，以反应舵为例简要阐述建立模型的大
致流程，以 AC-14 大抓力全平衡锚为例建立三维模型，使用 3ds MAX 制作锚啮入土中的过程动画，改变以往偏
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系统应用
涂装面积计算模块
报告主要内容
选题依据 维护保养系统设计
三维模型建制流程及分类 BOM数据处理及模型重组
系统应用
总结与展望
论文总结
创新点：
探讨了将船体结构以及舱室涂层纳入到维护保 养体系中的可行性； 围绕系统开发，定制船体结构检查模型和舱室 涂层检查模型建模原则，模型建立方法； 定制船体结构零件的结构化编码，方便软件编 程管理
顺序号
构件编号
位置信息
构件分类名称
舱室名称
模型的分类—船体结构模型
构件命名-骨材
舱室名称_结构分类名称_位置信息_构件编号.顺 序号 例如：COT3S货油舱右舷第12号甲板纵骨一段 骨材的名称如下：
COT3S_MDK_S_DL-12 . 3
顺序号 构件编号 位置信息 构件分类名称 舱室名称
报告主要内容
模型的分类
船体结构模型
模型的分类
舱室检查模型
模型的分类
船舶设备模型
模型建制要求
为了能够快速、有效的管理船体构件信息， 对三维船体模型做如下要求：
（1） 结构模型的详细程度可根据不同船公司 的维护保养要求定制。 （2） 模型中的管理对象的ID在该船的模型内 是唯一命名的，ID是结构化的编码； （3） 船公司有多条船舶同时管理，可通过船 舶登记号组合结构零件ID做为该结构零件的唯 一标识进行数据查询与填报。
BOM数据处理
导入BOM数据 文件
ADO
SQL Server 数据库
定制BOM列表
更新数据库 输出BOM数据
BOM数据处理及模型重组
包括名称、材料、材料类型、构件分类信息、 重量、涂装面积、板材厚度、型材类型、重 心位置等
BOM数据处理及模型重组
在CATIA中以产品结构树的形式管理各个构 件间的装配关系，通过调整构件在产品结构 树中的位置，可以实现对产品不同需求的分 类
维护保养系统设计
通过使用该系统，可使管理者更直观的显示 船舶构件状况，从整体上查看船舶设备运行 状态以及船体结构件腐蚀、损坏情况，便于 船公司对船舶运营状态的管理。
维护保养系统设计
通过使用该系统，可使管理者更直观的显示 船舶构件状况，从整体上查看船舶设备运行 状态以及船体结构件腐蚀、损坏情况，便于 船公司对船舶运营状态的管理。
(5)使用SR1模块将船体模型转换为零件模型，输 出结构件BOM数据，用于维护保养系统。
模型的分类
根据维护保养的对象不同，模型的建制方式、 详细程度也不相同，分为以下4类模型：
舱室划分模型
船体结构模型
舱室检查模型
船舶设备模型
模型的分类
舱室划分模型
三维模型建制流程
流程图
GSD
通过型值点和型线 生成船体曲面
船体结构总体设计
SFD
SDD
船体结构详细设计
将船体结构以零 件的方式输出，提 取BOM数据
SR1
三维模型建制流程
三维船舶模型建模流程：
(1)使用CATIA软件中的GSD模块构建船壳曲面
三维模型建制流程
(1)使用CATIA软件中的GSD模块构建船壳曲面
三维模型建制流程
三维船舶模型建模流程：
(2)配置建模环境，定制xyz三个方向的参考平面、 材料库文件、板材厚度库文件、型材库文件、 开孔库文件、肘板库文件；
三维模型建制流程
三维船舶模型建模流程：
(3)使用SFD模块建立船体主要构件模型
三维模型建制流程
三维船舶模型建模流程：
(4)使用SDD模块建立船体详细模型，包括建立 肘板、加强筋，定义型材端部形式；
论文总结
存在的问题：
由于各个航运公司的维护保养管理模式都不相 同，目前还无法对需求进行统一； 船体结构复杂，建立结构模型比较费时，过于 详细的结构模型导致建模周期加大，成本增加， 这些工作都有待于改进和完善。
展望
随着计算机性能的提高和三维造型技术的发 展，飞机、汽车行业从设计到生产以及服务 都已经实现的三维的应用。 船舶行业从设计—制造—营运过程，也将会 全面应用三维造型技术。
机舱 ER
纵舱壁
肋板 纵桁
LBHD
FLR GD
船底纵骨
横梁 肘板
BL
BM BK
模型的分类—船体结构模型
构件命名-板材
舱室名称_结构分类名称_位置信息_构件编号.顺 序号 例如：COT5P货油舱FR132肋位处的横舱壁上左 舷侧一块板材的名称如下：
COT5P_TBHD_P-FR132_PL-E . 2
选题依据
SPECTEC公司的AMOS船舶管理软件、中 远集运船舶管理信息系统（COSCONSMIS）、中海集团航运船舶管理信息系统 目前我国船公司广泛采用的是GB/T 16558.116558.7船舶设备保养体系（CWBT） ，该 体系将传统的船舶设备管理和国际上插卡式 船舶设备管理相结合，形成集计划、管理、 指导于一体的科学、使用的船舶设备管理模 式。
模型建制要求
为了保证结构零件模型引用时的唯一性，对 其名称做了如下规定：
名称为多个字段通过连接字符组成； 下划线“_”：用于连接名称中的各名称字段； 连接线“-”：连接字段中并列关系的名称字段； 圆点“.”：用于连接同一构件拆分后形成的顺 序号。
模型建制要求
构件名称简写对照
舱室 干货舱 货油舱 简称 CH COT 结构分类 主甲板 内舷侧 外舷侧 简称 MDK IHU SHL 位置 左舷 右舷 船中 简称 P S C 构件编号 板 加强筋 支柱 简称 PL ST PR
维护保养解决方案
Visual Studio 2005
SQL Server
维护保养系统设计
船舶管理公司管理人员或者船上管理人员在 日常维护保养过程中，通过对模型的选择操 作，记录相应船舶设备运行状态、船体结构 件状况以及舱室的涂层腐蚀情况，完成填报 工作，也可以实现维护保养业务计划编制、 下达、调整、跟踪等功能的。
选题依据 维护保养系统设计
三维模型建制流程及分类 BOM数据处理及模型重组
系统应用
总结与展望
BOM数据处理及模型重组
CATIA的开放性较好，提供很多数据接口， 通过二次开发，可以实现BOM数据交互
CATIA模型
建立结构模型 定义构件属性 定义装配信息 Xml或 Excel数据 文档 提取系统所需 的构件属性 数据整理
报告主要内容
选题依据 维护保养系统设计
三维模型建制流程及分类 BOM数据处理及模型重组
系统应用
总结与展望
三维模型建制流程
CATIA软件涉及到的行业众多，根据行业功 能需求的不同划分为若干模块，各个模块之 间转换方便灵活，功能丰富，操作简捷。
船体三维模型采用CATIA的GSD、SFD、 SDD、SR1模块建制和修改。
BOM数据处理及模型重组
产品由多个零件通过装配组成
产品 零件 1 零件 2 零件 3 零件 · · · 产品
部件 1 部件 2
部件 3 部件 · · ·
零件 1
零件 2 零件 3 零件 4 零件 · · ·
简单的结构树
复杂的结构树
BOM数据处理及模型重组
通过对CATIA二次开发，可以实现产品结构 树重组，可以定制不同的结构树。
三维模型在船舶维护保养系 统中应用及关键技术研究
报 告 人：孙永刚 指导教师：马 坤 陈 明
报告主要内容
选题依据 维护保养系统设计
三维模型建制流程及分类 BOM数据处理及模型重组
系统应用
总结与展望
选题依据
在船舶航运过程中，船体结构和船舶设备的 维护保养对于船舶的安全性、提高营运率具 有重要的意义。 从1914年的SOLAS公约到1973年的 MARPOL公约，国际海运界已经制定了一 系列的国际安全公约。这些公约大多是从船 舶设计、航行规则、设备性能、操作规则等 方面给出的一系列安全技术规范。
压载水舱 WBT
底边舱
顶边舱 尾尖舱 首尖舱 淡水舱
HOP
TOP APT FPT FWT
顶边舱斜板 TSTS
底边舱斜板 HPPS 内底板 外底板 横舱壁 IBTM SBTM TBHD
肋位号 FR
平台号 PF
甲板纵骨
舷侧纵骨 内舷侧纵骨 纵舱壁纵骨 内底纵骨
DL
SL IL LL NL
污油水舱 SLOP
本文通过建立三维船舶设备模型、船体结构模 型和舱室涂层模型，使用SQL Server数据库管理 设备、结构零件BOM数据和舱室涂层状态信息 采用Visual Basic 2005集成3D XML Player插件进 行开发，构建基于船体设备和结构三维模型的 船舶检查维护保养信息管理系统。
维护保养系统设计
BOM数据处理及模型重组
结构树重组
报告主要内容
选题依据 维护保养系统设计
三维模型建制流程及分类 BOM数据处理及模型重组
系统应用
总结与展望
系统应用
设备卡查看模块
系统应用
月度维护保养模块
系统应用
涂层及结构状态评价模块
系统应用
涂层及结构状态评价模块
系统应用
修理计划制订模块
系统应用
选题依据
对于海洋运输公司来说，更需要一套针对运 营中船舶设备、结构零件的管理方案。 只有船公司全面的了解运营船舶的设备状况、 结构腐蚀损坏情况，才能更好地指导船员对 船舶设备进行维护保养，并根据结构状况， 提前定制修理计划，提高营运效率，有效的 保证了船舶运营安全。
选题依据