1、船舶计算机辅助设计船舶计算机辅助设计设计软件设计软件CADCAECAM第一章 船舶计算机辅助设计系统的总体概念第一节第一节 概述概述 CAD即即 人人机器机器 最好的结合最好的结合将人和机器混合编在解题专业组中的一种技术，从将人和机器混合编在解题专业组中的一种技术，从而使人和机器的最好特性联系起来。而使人和机器的最好特性联系起来。 人的最好特性：人的最好特性： 具有逻辑推理、判断、图形识别、学习、联想思维、表达具有逻辑推理、判断、图形识别、学习、联想思维、表达计算机的特性：计算机的特性： 高速度、高精度、存储量大、不疲劳、不忘记、不出错、高速度、高精度、存储量大、不疲劳、不忘记、不出错、快速传
2、递、显示数据、曲线和图形。快速传递、显示数据、曲线和图形。交互交互 (Interaction) : (Interaction) : 人和计算机之间直接和连人和计算机之间直接和连续的信息交流。续的信息交流。系统系统（SystemSystem）：若干相同或相关的事物按一定）：若干相同或相关的事物按一定秩序和内部联系组合而成的整体。秩序和内部联系组合而成的整体。 组成系统的事物间不是简单、机械地重复。组成系统的事物间不是简单、机械地重复。必须按一定规律有机地组合成一个完美整体：每个必须按一定规律有机地组合成一个完美整体：每个组成部分可以是一个简单事物，也可以是一个较小组成部分可以是一个简单事物，也可
3、以是一个较小的简单系统的简单系统 计算机辅助设计系统组成计算机辅助设计系统组成CAE 用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。计等问题的一种近似数值分析方法。按研究对象分为：静态结构分析，动态分析；按研究对象分为：静态结构分析，动态分析；按研究问题分为：线性问题，非线性问题按研究问题分为：线性问题，非线性问题常用常用CAE软件软件An
4、sys： 经典的经典的CAECAE软件，国内应用最广，客户成熟度最高，尤软件，国内应用最广，客户成熟度最高，尤其是在高校科研领域。其是在高校科研领域。ADINA：具有强大的非线性功能，全球唯一能做直接流固耦合：具有强大的非线性功能，全球唯一能做直接流固耦合的软件，最为可靠地的软件，最为可靠地CAECAE软件软件Abaqus：强大的非线性复杂动态问题求解器：强大的非线性复杂动态问题求解器NASTRAN：线性问题求解器：线性问题求解器CAM利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工艺内容，输出信息是加工时的运
5、动轨迹和是零件的工艺路线和工艺内容，输出信息是加工时的运动轨迹和数控程序。数控程序。第二节 船舶CAD系统的总体概念一、一、船舶船舶CADCAD的组成的组成: : 由大量的由大量的数值计算数值计算、绘图和图形显示绘图和图形显示、数据库数据库 三方面的功能搭配而成。三方面的功能搭配而成。 数值计算数值计算：各种计算方法和程式的计算各种计算方法和程式的计算 绘图和图形显示绘图和图形显示：布置、型线、结构图样、布置、型线、结构图样、 施工施工 . . 数据库数据库：是是CADCAD的核心部分。提取，补充，的核心部分。提取，补充， 查询查询 二、二、船舶船舶CADCAD的内容的内容: : 完备的完备的
6、CADCAD工程系统，包含着从船舶设计到生产的全部内容。工程系统，包含着从船舶设计到生产的全部内容。具备了传统的经验设计方法能力，同时具有现代的一切设计方具备了传统的经验设计方法能力，同时具有现代的一切设计方法和能力（最优化设计，有限元分析和各种数值计算）都可以法和能力（最优化设计，有限元分析和各种数值计算）都可以程序模块的形式存储起来，以便使程序模块的形式存储起来，以便使CADCAD系统在执行过程中使用。系统在执行过程中使用。计算与绘图可以交互进行。三视图，透视图，剖面图等可让设计算与绘图可以交互进行。三视图，透视图，剖面图等可让设计者确认。计者确认。计算结果和图形数据以及设计模型可存储调用
7、。计算结果和图形数据以及设计模型可存储调用。对各方案进行各种特性分析，指标，性能对各方案进行各种特性分析，指标，性能各设计变量的灵敏各设计变量的灵敏度分析度分析三、三、船舶船舶CADCAD的特征的特征: : CAD CAD具备以下特征：具备以下特征： 具有强有力的支撑数据库具有强有力的支撑数据库 具有丰富的程序库具有丰富的程序库 具有面向问题的语言具有面向问题的语言造船专用操造船专用操 作系统作系统 可靠的硬件系统可靠的硬件系统 较好的扩展，连网，更新的适应性较好的扩展，连网，更新的适应性 报价和初步设计阶段报价和初步设计阶段 以船东提出的要求为依据进行可靠性研究以船东提出的要求为依据进行可靠
8、性研究（如船的类型，用途，航区，载重量，航速，（如船的类型，用途，航区，载重量，航速，绕航力，船的主尺度等）绕航力，船的主尺度等） 。初步设计、确定。初步设计、确定拟造船初步的所有基本数据，包括主尺度，拟造船初步的所有基本数据，包括主尺度，功率要求，舱容，船体各组成部分的重量以功率要求，舱容，船体各组成部分的重量以及满足这些要求的估算成本。同时要编制说及满足这些要求的估算成本。同时要编制说明书，绘制总布置图，主要设备布置图，编明书，绘制总布置图，主要设备布置图，编制船体，轮机与电气部分的主要设计清单，制船体，轮机与电气部分的主要设计清单，估算船舶报价。估算船舶报价。2. 2. 船舶船舶CADC
9、AD系统的主要模块系统的主要模块 1 1）型线设计模块）型线设计模块 型线自动生成和光顺（母型船改造法、数型线自动生成和光顺（母型船改造法、数 学船型法）学船型法） 此模块以数学方法为基础此模块以数学方法为基础 2 2）总布置模块）总布置模块 对船舶舱容，上层建筑，通道以及主要设对船舶舱容，上层建筑，通道以及主要设备装置，系统等进行全面规划和布局。备装置，系统等进行全面规划和布局。 总布置设计中的特点：总布置设计中的特点： 大量逻辑运算代替数值计算大量逻辑运算代替数值计算 图形处理成分大图形处理成分大, ,对机器硬件要求高对机器硬件要求高 要求有大量的数据库和图形库支持要求有大量的数据库和图形
10、库支持 人机信息交流交互进行人机信息交流交互进行3 3）结构设计分析模块）结构设计分析模块 对结构形式，构造布局及结构的强度进行对结构形式，构造布局及结构的强度进行分析和优化。分析和优化。 是船舶设计中非常复杂的问题，它一般大型是船舶设计中非常复杂的问题，它一般大型结构有限元分析作为基础再辅以优化方法来进行。结构有限元分析作为基础再辅以优化方法来进行。主要基础是固体力学的内容主要基础是固体力学的内容。4 4）其他模块：）其他模块： 静力学：稳性，抗沉性静力学：稳性，抗沉性 航速计算，螺旋桨设计航速计算，螺旋桨设计 耐波性计算，操纵性预报耐波性计算，操纵性预报 管系布置，电路设计等。管系布置，电
11、路设计等。各部信息互相传递和制约各部信息互相传递和制约 3. 3.国内外典型船舶国内外典型船舶CAD/CAMCAD/CAM集成系统集成系统 TRIBON TRIBON是一套专门为满足造船和近海工程特殊需是一套专门为满足造船和近海工程特殊需要而开发的设计和信息系统。它支持造船的全过程，要而开发的设计和信息系统。它支持造船的全过程，确保高效率生产，并能处理从船舶概念设计到交船整确保高效率生产，并能处理从船舶概念设计到交船整个过程所需要的全部信息。现有个过程所需要的全部信息。现有260260多家造船企业和多家造船企业和船舶设计公司依赖于船舶设计公司依赖于TRIBONTRIBON信息系统。信息系统。
12、TRIBON M3 TRIBON M3 的主要模块及功能介绍：的主要模块及功能介绍： 合同设计模块围绕规格书、设备选型、舾装、船合同设计模块围绕规格书、设备选型、舾装、船体，从各种不同的设计方案做出最佳选择，将报价时体，从各种不同的设计方案做出最佳选择，将报价时所使用的设计信息直接应用到后续设计中，无需重新所使用的设计信息直接应用到后续设计中，无需重新进行设计，充分展示在造船方面的技术力量和丰富经进行设计，充分展示在造船方面的技术力量和丰富经验。验。 （1 1）合同设计模块）合同设计模块 基本设计模块有效地支持基本设计阶段的工作，基本设计模块有效地支持基本设计阶段的工作，对船舶主要设备的选型、
13、总体布置、系统设计、舱室对船舶主要设备的选型、总体布置、系统设计、舱室布置和结构设计后，即可交给船东和船级社做最后认布置和结构设计后，即可交给船东和船级社做最后认可。尤其对分包公司承包部分或全部设计，能提供更可。尤其对分包公司承包部分或全部设计，能提供更方便的功能。方便的功能。 （2 2）基本设计模块）基本设计模块 详细设计模块将设计反映到生产信息中去，为设详细设计模块将设计反映到生产信息中去，为设计师提供并行设计的便利，使他们能同时分别制作详计师提供并行设计的便利，使他们能同时分别制作详细分仓布置图，定义设备系统，并进行钢结构构件细细分仓布置图，定义设备系统，并进行钢结构构件细节的设计。节的
14、设计。 （3 3）详细设计模块）详细设计模块 零件加工模块具有促进精确施工的实用功能，所零件加工模块具有促进精确施工的实用功能，所生成的各种零件的生产信息均具有很高的标准，可以生成的各种零件的生产信息均具有很高的标准，可以向生产设备提供相应的专门信息，并将控制信息输出向生产设备提供相应的专门信息，并将控制信息输出到加工工作的机器设备中。到加工工作的机器设备中。 （4 4）零件加工模块）零件加工模块装配（船体和舾装）模块支持完整的装配定义，可以装配（船体和舾装）模块支持完整的装配定义，可以更早更完整地开展予舾装，以多种方式支持装配工作；更早更完整地开展予舾装，以多种方式支持装配工作；提供高度精确
15、的高效焊接信息，自动生成装配图和指提供高度精确的高效焊接信息，自动生成装配图和指导文件；采用自动化生产机器人接口技术为装配工序导文件；采用自动化生产机器人接口技术为装配工序输出特定的生产数据。输出特定的生产数据。 （5 5）装配（船体和舾装）模块）装配（船体和舾装）模块 生产计划和工程执行模块对设计数据进行有序管生产计划和工程执行模块对设计数据进行有序管理，可以与传统的计划系统一同使用，并成为传统系理，可以与传统的计划系统一同使用，并成为传统系统的信息提供源；通过各种统的信息提供源；通过各种APIAPI，可将生产信息传递，可将生产信息传递到计划和资源管理系统中；对物料采购的早期信息和到计划和资
16、源管理系统中；对物料采购的早期信息和后续改进严格控制，降低成本。后续改进严格控制，降低成本。 （6 6）生产计划和工程执行模块）生产计划和工程执行模块 TRIBON PIM TRIBON PIM 核心信息数据库模块是船舶设计、核心信息数据库模块是船舶设计、计划、施工和物料定义的核心信息数据库，所有与在计划、施工和物料定义的核心信息数据库，所有与在建船舶相关的数据都由此模块来组织和处理，能够满建船舶相关的数据都由此模块来组织和处理，能够满足同时进行多项施工和加工的需要。设计师、计划员、足同时进行多项施工和加工的需要。设计师、计划员、物料管理员和生产人员都可将此模块作为他们数据中物料管理员和生产人
17、员都可将此模块作为他们数据中心和自始至终的数据源。心和自始至终的数据源。 （7 7）TRIBON PIM TRIBON PIM 核心信息数据库模块核心信息数据库模块 这是我国原中船总公司在这是我国原中船总公司在2020世纪世纪8080年代中期组织年代中期组织研制的计算机辅助造船集成系统，是全国计算机应用研制的计算机辅助造船集成系统，是全国计算机应用的重要项目。该系统共包括的重要项目。该系统共包括1212个子系统。个子系统。 （1 1）船舶报价系统）船舶报价系统 （3 3）船舶结构设计系统）船舶结构设计系统 （4 4）船体建造系统）船体建造系统 （5 5）船舶管系系统）船舶管系系统 （6 6）船
18、舶电力系统）船舶电力系统 （7 7）船舶动力系统）船舶动力系统 （8 8）船舶螺旋桨设计与加工系统）船舶螺旋桨设计与加工系统 （9 9）船舶轴系系统）船舶轴系系统 （1111）造船工业管理系统）造船工业管理系统 （1212）造船情报检索系统）造船情报检索系统 （2 2）船舶初步设计系统）船舶初步设计系统 （1010）船舶完工交船计算系）船舶完工交船计算系 统统 荷兰的荷兰的 MasterShip MasterShip 公司注册成立于公司注册成立于19861986年，成立年，成立不久便推出了基于当时最早不久便推出了基于当时最早 AutoCAD AutoCAD 版本的版本的MasterShip M
19、asterShip 软 件 ， 该 软 件 发 展 到 现 在 已 成 为 欧 洲 知 名 的 船 舶软 件 ， 该 软 件 发 展 到 现 在 已 成 为 欧 洲 知 名 的 船 舶 CAD/CAM CAD/CAM 软件之一。软件之一。 MasterShip MasterShip 软件是以软件是以 Ship Ship 作为作为命令前缀的命令前缀的AutoCADAutoCAD二次开发的船舶详细设计、生产设计二次开发的船舶详细设计、生产设计专用软件，覆盖详细设计、放样、生产设计的全部过程，专用软件，覆盖详细设计、放样、生产设计的全部过程，该软件分为以下四大模块。该软件分为以下四大模块。 在船体外
20、形生成模块中，用户可以创建真正的在船体外形生成模块中，用户可以创建真正的3D3D船体模型，利船体模型，利用专门工具将每条型线的数据输入到用专门工具将每条型线的数据输入到AutoCADAutoCAD中，成为中，成为PolylinePolyline。结合加强了的结合加强了的PolylinePolyline工具、工具、 BlockBlock工具以及工具以及 MasterShip MasterShip 的几何的几何数据数据GMA GMA 文件编辑操作，可以实现真正文件编辑操作，可以实现真正2D2D的全自动光顺和的全自动光顺和3D3D光顺船光顺船体模型的生成，而这种光顺完全是建立在生产基础上的，所以之后
21、体模型的生成，而这种光顺完全是建立在生产基础上的，所以之后基于基于 MasterShipMasterShip的详细设计完全可以不必重新返工就连接到后续的详细设计完全可以不必重新返工就连接到后续的生产设计。的生产设计。 （1 1）Shape GeneratorShape Generator（船体外形生成模块）（船体外形生成模块） 船体部件生成模块直接调用船体部件生成模块直接调用MasterShip MasterShip 强大的强大的内部构件参数化模板库，直接将开孔、结构件、样板内部构件参数化模板库，直接将开孔、结构件、样板等工作一气呵成。全船的外板展开图、外板零件展开等工作一气呵成。全船的外板展
22、开图、外板零件展开图也都是在这个模块里面实现的，图也都是在这个模块里面实现的， MasterShip MasterShip 可以可以基于基于3D3D模型做任意类型的展开。这个模块的另一项功模型做任意类型的展开。这个模块的另一项功能是将所有的结构部件和外板展开零件转化成能是将所有的结构部件和外板展开零件转化成MasterShipMasterShip的零件，赋予材质等信息，进入数据库的的零件，赋予材质等信息，进入数据库的管理。值得一提的是，该零件自动转化的功能可以直管理。值得一提的是，该零件自动转化的功能可以直接将接将AutoCADAutoCAD绘制的结构图转化为零件，并且可以自绘制的结构图转化为
23、零件，并且可以自动闭合边缘。动闭合边缘。 （2 2）Parts Generator Parts Generator （船体部件生成模块）（船体部件生成模块） 在这个模块中，用户可以使用具有选择性的工具选择某在这个模块中，用户可以使用具有选择性的工具选择某种材料、某个分段、某个厚度的一批零件，建立板件进行套种材料、某个分段、某个厚度的一批零件，建立板件进行套料。后续的套料、切割路线的生成和优化、切割线的优化以料。后续的套料、切割路线的生成和优化、切割线的优化以及最终适合用户的及最终适合用户的CNCCNC代码的生成都是一体化的快捷操作。代码的生成都是一体化的快捷操作。 （3 3）NC Genera
24、tor NC Generator （数据切割代码生成模块）（数据切割代码生成模块） 此模块是以外部数据库的形式存储的，如材料、厚度，此模块是以外部数据库的形式存储的，如材料、厚度，以及指定部件的数量等等的重要数据信息。另外一些诸如以及指定部件的数量等等的重要数据信息。另外一些诸如质量之类的外部数据将由软件自动计算后加入该数据库，质量之类的外部数据将由软件自动计算后加入该数据库，在在AutoCADAutoCAD中用户可以随时调用部件信息和查看报告，以及中用户可以随时调用部件信息和查看报告，以及计算诸如重心等性能参数。计算诸如重心等性能参数。 （4 4）数据管理模块）数据管理模块 MasterSh
25、ip MasterShip软件优势在于软件优势在于AutoCADAutoCAD良好的使用平台、良好的使用平台、强大的数据库基础，将生产技术设计与实际生产完全联系强大的数据库基础，将生产技术设计与实际生产完全联系起来，大幅度节省成本和时间。起来，大幅度节省成本和时间。 MAXSURF MAXSURF 软件是由澳大利亚软件是由澳大利亚 Fomation Design Fomation Design Systems Systems 公司为船舶设计和建造者开发的，是适用于公司为船舶设计和建造者开发的，是适用于各种船舶设计、分析和建造的一套非常完整的计算机各种船舶设计、分析和建造的一套非常完整的计算机辅
26、助船舶设计和建造软件，辅助船舶设计和建造软件， MAXSURF MAXSURF 软件目前在全软件目前在全球已拥有球已拥有10001000多位船舶设计和建造用户，在各种船舶多位船舶设计和建造用户，在各种船舶设计和建造领域都得到了非常普遍的应用。设计和建造领域都得到了非常普遍的应用。 MAXSURF MAXSURF 软件系统包括以下几个模块。软件系统包括以下几个模块。 此模块是此模块是MAXSURFMAXSURF软件包的核心部分。软件包的核心部分。MAXSURFMAXSURF模模块包括一整套用一个或多个真正的三维块包括一整套用一个或多个真正的三维NURBSNURBS曲面曲面（而非二维（而非二维NU
27、RBSNURBS曲线），进行三维船体建模的工具，曲线），进行三维船体建模的工具，可使船舶设计师快速、精确地设计并优化出各种船舶可使船舶设计师快速、精确地设计并优化出各种船舶的主船体、上层建筑和附体型线。的主船体、上层建筑和附体型线。 （1 1）MAXSURFMAXSURF（动态三维船体模型生成模块）（动态三维船体模型生成模块） 此模块是估算机动船舶阻力和有效功率的计算程序。此模块是估算机动船舶阻力和有效功率的计算程序。HULLSPEED HULLSPEED 通过自动量取通过自动量取MAXSURFMAXSURF模型中所选择的测量实体，模型中所选择的测量实体，测得计算阻力所需的各种性能参数，同时提
28、供给设计者多种可测得计算阻力所需的各种性能参数，同时提供给设计者多种可以选择的船体浮态、理论计算方法、推进系统效率、航速、船以选择的船体浮态、理论计算方法、推进系统效率、航速、船壳粗糙度、水特性、空气、附体阻力等参数，设计者可根据具壳粗糙度、水特性、空气、附体阻力等参数，设计者可根据具体情况对这些参数进行调整，使计算结果更加准确可控。体情况对这些参数进行调整，使计算结果更加准确可控。 （2 2）HULLSPEEDHULLSPEED（船舶阻力及有效功率计算模块）（船舶阻力及有效功率计算模块） 此模块是一个功能强大完整和破损情况下的稳性分析模块。此模块是一个功能强大完整和破损情况下的稳性分析模块。
29、其主要分析计算功能包括：各种载况下的重力重心数据统计计其主要分析计算功能包括：各种载况下的重力重心数据统计计算、平衡浮态计算、特种工况（下水、进坞、搁浅等）计算、算、平衡浮态计算、特种工况（下水、进坞、搁浅等）计算、舱室定义和划分、舱容计算、静水力计算、稳性插值曲线计算、舱室定义和划分、舱容计算、静水力计算、稳性插值曲线计算、标准稳性校核、大倾角稳性校核、破舱稳性校核、极限重心高标准稳性校核、大倾角稳性校核、破舱稳性校核、极限重心高度计算、总纵强度校核等。度计算、总纵强度校核等。 （3 3）HYDROMAXHYDROMAX（船舶水动力性能计算分析模块）（船舶水动力性能计算分析模块） 此模块是进
30、行船舶结构详细设计的模块。设计者此模块是进行船舶结构详细设计的模块。设计者可以在模块中参数化地定义主船体、上层建筑及附体可以在模块中参数化地定义主船体、上层建筑及附体的船体外板和内部的肋骨、肋板、纵骨及扶强材等结的船体外板和内部的肋骨、肋板、纵骨及扶强材等结构；结合数据库中的标准材料和节点库，构；结合数据库中的标准材料和节点库，WORKSHOPWORKSHOP能能高精度、无余量的生成结构部件，包括桁材、骨材和高精度、无余量的生成结构部件，包括桁材、骨材和板材的展开，这些部件的质量及重心位置、实际几何板材的展开，这些部件的质量及重心位置、实际几何形状并建立分类及综合的统计数据库。形状并建立分类及
31、综合的统计数据库。 （4 4）WORKSHOPWORKSHOP（船体结构生产放样及（船体结构生产放样及CADCAD图形生成模块）图形生成模块） 此模块是一个综合的耐波性分析和运动预报模块。此模块是一个综合的耐波性分析和运动预报模块。SEAKEEPERSEAKEEPER模块运用标准的模块运用标准的StripStrip理论预测船舶运动，理论预测船舶运动，可在规定海域，对船舶各种装载情况下船舶重心的典可在规定海域，对船舶各种装载情况下船舶重心的典型运动进行预报计算。型运动进行预报计算。 （5 5）SEAKEEPERSEAKEEPER（船舶耐波性能分析模块）（船舶耐波性能分析模块） （6 6）PREF
32、ITPREFIT（空间实体自动拟合模块）（空间实体自动拟合模块） 此模块是专门用于帆船性能分析和运动预报的模块。帆船此模块是专门用于帆船性能分析和运动预报的模块。帆船由于其在船体线性、航态、推进和操纵方式等方面与其他机动由于其在船体线性、航态、推进和操纵方式等方面与其他机动船的差异，使得适用于它的分析方法也比较特殊。船的差异，使得适用于它的分析方法也比较特殊。SPANSPAN应用类应用类似于似于IMS VPPIMS VPP的计算理论，根据风的方向与速度，自动搜索计的计算理论，根据风的方向与速度，自动搜索计算出帆船相对于不同角度顺风和逆风的平衡运动状态，包括水算出帆船相对于不同角度顺风和逆风的平
33、衡运动状态，包括水阻力与风动力的平衡、航速和横倾角等。阻力与风动力的平衡、航速和横倾角等。SPANSPAN的分析结果，最的分析结果，最后自动生成数据表格并绘制出航速后自动生成数据表格并绘制出航速风级的坐标图线。风级的坐标图线。 （7 7）SPANSPAN（帆船性能分析模块）（帆船性能分析模块） 此模块是提供给设计者一系列的样条和曲面拟合以及精确此模块是提供给设计者一系列的样条和曲面拟合以及精确的边界约束工具，可使拟合过程更加快捷和精确。该模块内置的边界约束工具，可使拟合过程更加快捷和精确。该模块内置的型值表编辑器可以让设计者预览并修改型值，以便进行拟合的型值表编辑器可以让设计者预览并修改型值，
34、以便进行拟合工作。对船舶修造企业而言，既可根据船东和设计单位的新造工作。对船舶修造企业而言，既可根据船东和设计单位的新造船设计船设计, ,精确地生成新船整体的三维立体模型，又可根据待修精确地生成新船整体的三维立体模型，又可根据待修船的实际破损情况，生成局部的修补方案模型。船的实际破损情况，生成局部的修补方案模型。 此模块是可实现此模块是可实现 MAXSURF MAXSURF 与其他分析系统相互与其他分析系统相互进行静水力计算和分析数据传输的模块。通过进行静水力计算和分析数据传输的模块。通过HYDROLINK HYDROLINK 模块，可与模块，可与 MAXSURF MAXSURF 之间进行数据
35、传输之间进行数据传输的系统有的系统有 SHCPSHCP，MHCPMHCP，IMS VPPIMS VPP，BMTBMT，MICROSHIPMICROSHIP， USNAUSNA，IMSAIMSA，NURBSNURBS，DXFDXF，IGES IGES 等。等。 （8 8）HYDROLINKHYDROLINK（数据转换模块）（数据转换模块）CADDS 5是世界上著名的机械设计软件之一，由美国是世界上著名的机械设计软件之一，由美国CV公司推出公司推出。软件提供了强大的机械设计和各种专业设计功能，几乎世界上所。软件提供了强大的机械设计和各种专业设计功能，几乎世界上所有最大的飞机、船舶和汽车产品的生产厂
36、家都使用该软件。在造船有最大的飞机、船舶和汽车产品的生产厂家都使用该软件。在造船行业，该软件是使用最广的软件之一。行业，该软件是使用最广的软件之一。 CADDS 5i分为两个基本包分为两个基本包造型包和绘图包，以及一些选项模造型包和绘图包，以及一些选项模块。这样可以由用户根据自己需求配置自己的块。这样可以由用户根据自己需求配置自己的CADDS软件系统。软件系统。1.CADDS5i造型基本包造型基本包 CADDS5i基本包为设计与制图提供了丰富的功能，同时它是其他任基本包为设计与制图提供了丰富的功能，同时它是其他任何选项模块比配基本模块。它建立在功能强大的混合建模核心基础上何选项模块比配基本模块
37、。它建立在功能强大的混合建模核心基础上，并包括了一整套丰富的参数化的，并包括了一整套丰富的参数化的2D/3D、线框、表面和实体建模工、线框、表面和实体建模工具，以及广泛的相关尺寸定义和制图功能。具，以及广泛的相关尺寸定义和制图功能。2.CADDS5i二维绘图基本包二维绘图基本包 CADDS5i二维绘图基本包提供了二维绘图基本包提供了CADDS5i的制图功能，并可以作的制图功能，并可以作为运行其他选项模块的基本模块。为运行其他选项模块的基本模块。3.CADDS5i 加工选项包加工选项包 对于加工工程师来说，对于加工工程师来说，CADDS5i加工选项包提供了从加工选项包提供了从2轴到轴到5轴的轴的
38、铣削与车削的唯一的加工解决方案。这个功能强大的包采用了基于铣削与车削的唯一的加工解决方案。这个功能强大的包采用了基于高效率方法的高效率方法的NC Builder加工软件来加工，不管是在生成线上还是加工软件来加工，不管是在生成线上还是线下的零件和整个部件。线下的零件和整个部件。4.CADDS5i布管与配件设计选项包布管与配件设计选项包 这个包提供了整个管路系统的设计和加工规划。包括管路和仪器布这个包提供了整个管路系统的设计和加工规划。包括管路和仪器布置图，管路布局和通过整个三维产品总装的三维管路走向路径。这置图，管路布局和通过整个三维产品总装的三维管路走向路径。这个包包括了所需要的所有的配件工具
39、，这样，工程师就可以增加托个包包括了所需要的所有的配件工具，这样，工程师就可以增加托架和固定件来支撑所设计的管路。这个包不仅可以用于主管路的设架和固定件来支撑所设计的管路。这个包不仅可以用于主管路的设计，还可以用于控制系统需要的那些地方，诸如传动装置和液压装计，还可以用于控制系统需要的那些地方，诸如传动装置和液压装置。置。5. CADDS5i 结构钢与船壳设计软件包结构钢与船壳设计软件包 这个包包括一系列的工具，加快钢结构的设计，涉及包括船舶在内这个包包括一系列的工具，加快钢结构的设计，涉及包括船舶在内的焊接钢制产品的设计和加工所需的所有加工数据、绘图等。其独的焊接钢制产品的设计和加工所需的所
40、有加工数据、绘图等。其独特的功能不但包括线性分段梁的设计，还包括弯曲和扭曲梁的设计特的功能不但包括线性分段梁的设计，还包括弯曲和扭曲梁的设计。这个包包括了特定的功能，集中于船结构钢和船壳的设计和加工。这个包包括了特定的功能，集中于船结构钢和船壳的设计和加工，包括工业特定绘图和加工输出。，包括工业特定绘图和加工输出。6. CADDS5i电气及配件设计选项包电气及配件设计选项包 这个包提供了支持主要的船用电气系统开发设计的功能，其中包括这个包提供了支持主要的船用电气系统开发设计的功能，其中包括电缆连接图的设计、三维电缆网络、三维电缆布线和电缆支撑结构电缆连接图的设计、三维电缆网络、三维电缆布线和电
41、缆支撑结构的设计。这个程序同样支持多个并行用户，并通过一个数据库保持的设计。这个程序同样支持多个并行用户，并通过一个数据库保持数据的一致性。这个数据库可以用于充当第三方缆线管理软件的接数据的一致性。这个数据库可以用于充当第三方缆线管理软件的接口。口。第二章 计算机辅助船型设计基础第一节第一节 概述概述 一、船型的数学表达方法一、船型的数学表达方法 这里的这里的 f f（z z），），f f（x x）多采）多采用多项式、函数和超越函数，但对用多项式、函数和超越函数，但对 折角折角线线型型 、球鼻、球鼻线线型型 较困难较困难。 。曲面方法： 第二节第二节 数学线型设计方法（参数设计法）数学线型设计
42、方法（参数设计法） 根据根据设计设计要求的参数直接生成船体形状的方法。要求的参数直接生成船体形状的方法。这这种方法灵活性大，通种方法灵活性大，通过过人机交互，人机交互，对变对变量量进进行控制，行控制，不断不断变变化船型和修改船型，来化船型和修改船型，来实现设计实现设计者的意者的意图图。 。 一、纵向函数法 用数学方法表达各横剖用数学方法表达各横剖线线，同，同时时将生成各横剖将生成各横剖线线的参数用一些的参数用一些连续连续函数表示，从而构成了船体曲面，函数表示，从而构成了船体曲面，通常称通常称为纵为纵向函数法。向函数法。（一）横剖（一）横剖线线方程方程有两种形式：有两种形式：多多项项式式 非代数
43、方程非代数方程 110nimiimva uau1zzuTyvT110nimiimva uau 设设T T 是横剖是横剖线线曲曲线线部分两端点之部分两端点之间间的距离，的距离，则则（ （2.12.1）式）式中中说说明：明： 不同横剖不同横剖线线， ，对应对应不同的不同的T 值值。如。如图图中的中的 t1、 、t2、 、t3 1zzuTyvT给给定参数后，求解定参数后，求解线线性方程性方程组组得：得： a 0， ，a 1， ，a 2， ，00yvT11yvT0v0v1v1v0.502RaT011211212niiiva uia u v 120fWvduT130MMvuduT例如用四个参数，求解二次
44、横剖线方程设设：已知：已知 ， ， ， ， （无因次），（无因次）， 求横剖求横剖线线方程。方程。0v1v01v12200.512vaa uaua u0000.5000.51210.512102: 1 1 0.52uavRaTuaaaavuaaav时：时：时：000.5010011200111.5220.5avaavvvavvv 0.500001120011( 1.522)(0.5)vvuvvvuvvvu 0.52200222111(1.50.5)(1 2)( 2)( 2)()vuuuvuuvuuvuuvuu 12200.512vaa uaua u简简写成：写成：00110011( )( )(
45、 )( )vvvvfuvfuv fuv fu00110.52222( )1.50.5( )12( )2( )vvvfuuuufuuufuuufuuu 0 用五个参数建立三次横剖线方程。用五个参数建立三次横剖线方程。00110.5012013001 2 TuvyTuvy TaR TWvduMuvduT时，时，0.52300.5123vaa uaua ua u000 .5100 .5123200 .5123300 .51232211132341211125345yaTRaTyaaaaaTWaaaaaTMaaaaaT 只要五个参数只要五个参数y0、 、R、 、y1、 、W、 、M一一经经确定，解之可
46、得：确定，解之可得： 000.5231012320123301291833660183212961801081060120ayTaR TayTR TyTw TMTayTR TyTw TMTayTR TyTw TMT 0.52300123201233012( 91833660)(18321296180)(1081060120)vy TR T uy TR Ty Tw TM Tuy TR Ty Tw TM Tuy TR Ty Tw TM Tu 0.52300.5123vaa uau a uau适当调节形状参数，可得到不同形状的横剖线。适当调节形状参数，可得到不同形状的横剖线。所得方程所得方程为为：
47、：00101232( )( )( )( )( )vvfmyywRMvf ufuf ufufuTTTTT001231232232323()191810()342()31210()369660()60180120fMvvfuuuufuuuuufuuuufuuuufuuuu 00yvT 始点坐标：始点坐标： 终点坐标：终点坐标：11yvT 始点始点处处曲率半径曲率半径R： ：0.52aR T 设计设计水水线处线处横剖横剖线线的一的一阶导阶导数数 1()zTyvtz 设计设计水水线处线处横剖横剖线线的二的二阶导阶导数数 212()z Tyvkz 横剖面面横剖面面积积w； ；120WvduT解解线线性方
48、程性方程组组可得：可得：2 111042 111032 111022 111015 . 00020833. 0515204166. 15602144425 . 316605 . 112422375. 4182033. 031229166. 282TwvvTyTRTyaTwvvTyTRTyaTwvvTyTRTyaTwvvTyTRTyaTRaTya代入原式后化简得：代入原式后化简得：)()()()()(2)(2 1110 11100ufTwufvufvufTyufTRufTyvfvvvv式中：式中： 将将u u 按一定步长在按一定步长在0.00.01.01.0之间变化取值，则可制之间变化取值，则可
49、制成计算表格供使用（计算机编程计算）。为了比较各成计算表格供使用（计算机编程计算）。为了比较各影响函数对横剖线影响的大小可画出影响函数曲线。影响函数对横剖线影响的大小可画出影响函数曲线。0011123412342234234234234( )1 818165( )2.91664.3753.51.04166( )12424415( )312145( )0.331.520.833( )20606020vvvvffuuuuufuuuuuufuuuuufuuuuufuuuuufuuuuu 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-0.500.511.500.10.20.30.40.5
50、0.60.70.80.91-2-101200 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91- 0 . 200 . 20 . 400.10.20.30.40.50.60.70.80.91-0-00 0.02 0.0400.10.20.30.40.50.60.70.80.910123 由上图可见，面积参数最敏感，由上图可见，面积参数最敏感，R R的作用主要的作用主要影响起点的圆势。这些参数是沿船长变化的，即为影响起点的圆势。这些参数是沿船长变化的，即为X/LX/L的函数。则曲面方程可表达为：的函数。则曲面方程可表达为：113224234023412341
