船舶产品三维设计仿真验证技术研究与应用.pdf

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1、·48·造船技术2013年第5期(总第315期)船舶产品三维设计仿真验证技术研究与应用洪伟宏1，韦乃琨2，徐东2，杨安海2(1．海军装备部舰船办公室，北京100071；2．上海船舶工艺研究所，上海200032)提要船舶产品结构复杂、系统繁多，产品信息多样且数据量庞大，在设计阶段发现并解决问题，是提高设计质量的重要环节。通过梳理船舶产品三维设计仿真验证的需求，提出了仿真验证技术方案，阐述了船舶产品三维设计仿真验证的关键技术及解决途径，开发了仿真验证系统，并在多型JC产品中进行了工程应用，对及早发现建造、使用、维护等过程中产生的问题具有重

2、要意义。关键词船舶产品三维设计仿真验证海量数据中图分类号U662文献标识码AResearchandApplicationofThree—dimensionalDesignSimulationVerificationTechnologyonShipProductionHONGWei—hon91，WEINai—kun2，XUDon92，YANGAn—hai2(1．ShipOfficeofEquipmentDepartmentoftheNavy，Beijing100071，China；2．ShanghaiShipbuildingTechno

3、logyResearchInstitute，Shanghai200032，China)AbstractMarineproductshavethefollowingcharacteristics：complexstructure，largenumberofsystemsandmassdiverseproductinformations．Inthedesignphase，identifingandsolvingproblemsisanimportantsteptOenhancethequalityofdesign．Anewinspecti

4、onmethodisproposed，andkeytechnologiesandsolutionsofthree—dimensionaldesignsimulationaredescribed．Softwareisdevelopedandappliedinnavyships，whichisimportantforearlydetectionofconstruction，useandmaintenance．KeywordsMarineproductsThree—dimensionaldesignSimulationverificatio

5、nMaSSdata1引言随着信息技术和现代造船模式的不断发展，船舶数字化设计与制造管理技术得到了快速发展，并取得了显著的成效。目前，三维设计技术已成为船舶数字化设计的基本手段，虚拟现实技术、图形技术等三维可视化技术广泛应用于船舶设计建造的各个环节，极大地提高了船厂船舶建造的效率和快速反应能力‘1

6、。由于船舶产品具有结构复杂、系统繁多的特点，且多为单件或小批量生产，其建造模式与航天、航空、汽车等行业存在显著差异。船舶信息包含多种类型的数据，除专用数字和特别符号外，还有庞大的图形、图像信息，以及多种媒体信息表现方式，通过作者简介：洪伟宏(

7、1972一)，男，高级工程师。这些才能生动逼真地表现船舶本身的信息。如今使用专用的船舶三维设计系统，结合虚拟仿真技术进行三维检查已经成为一种趋势。在虚拟环境下建立1：1全尺寸虚拟样船模型，各舱室内部安装着千百台与实际设备相同尺寸的虚拟设备模型以及综合交错的系统管路和电缆。以总体功能、最佳效能、安全性、装备安装便捷性、操作空间大小、可操纵性及船员舒适性等为评价原则，对船舶舱室布置、管系走向、结构开孔等虚拟验证，从而提高船舶的设计质量，减少返工L2．3j。欧美、日韩等造船强国十分重视对船舶研制手段和设计技术的革新。美国1999年启动了NS

8、RPASE计划旨在推进美海军船舶的设计建造尽快实现全面数字化。主要军船厂英格尔斯船厂、纽波特·纽斯船厂、阿冯达尔船厂、通用动力的电船公司、国家钢铁造船公司、巴斯钢铁公司都参加了该洪伟宏，等：船舶产品三维设计仿真验证技术研究与应用计划。90年代美国设计建造海狼级核潜艇时，建立了产品的全三维数字模型、设计知识数据库，替代传统昂贵的全尺度实物模型，并运用虚拟仿真技术对总体布局、舱室布局、管系走向等进行虚拟验证[4-5]。2003年，美国LPD17级运载舰作为第一艘在“虚拟环境”下设计、建造的船舶下水成功。模拟仿真技术在LPD一17项目中全面

9、应用，主要体现在以下几个方面：(1)及时发现并纠正设计中存在的问题。由于模拟仿真技术可将仍处于概念阶段的设计方案以虚拟现实的形式呈现出来，用传统方法较晚才被发现的设计问题，可以尽早发现并纠正。在LPI)-17的设计过程中