陳 強(qiáng) 馬 坤

大連理工大學(xué)船舶工程學(xué)院，遼寧大連 116024

基于ObjectARX的船舶快速分艙程序設(shè)計(jì)

陳 強(qiáng) 馬 坤

大連理工大學(xué)船舶工程學(xué)院，遼寧大連 116024

艦船艙室形狀復(fù)雜、數(shù)量眾多，給船舶初步設(shè)計(jì)階段的艦船分艙工作帶來很大困難。文章提出基于有向分艙線的艙室定義方法，以降低艦船艙室定義階段的復(fù)雜性，同時(shí)提高直觀性。基于有向分艙線的概念，結(jié)合船型曲線的有序化組織，對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，完成軟件編制。在實(shí)際應(yīng)用中，不僅極大減少了艙室定義的時(shí)間和復(fù)雜性，同時(shí)為艦船艙室劃分提供結(jié)構(gòu)化的組織和管理方法。

快速分艙；分艙線；參數(shù)化；自頂向下建模；二次開發(fā)

1 引 言

1.1 研究背景

艦船艙室的劃分是船舶初始設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)，其本質(zhì)是在船體外殼給定的情況下如何對(duì)船體空間進(jìn)行快速合理的劃分，以使艦船滿足穩(wěn)性、抗沉性等重要的性能指標(biāo)要求。艦船的艙室劃分理論及相關(guān)性能計(jì)算發(fā)展至今已經(jīng)相當(dāng)完善，在這些性能計(jì)算中，艦船各艙室的數(shù)學(xué)描述，艙室中若干斷面的型值點(diǎn)數(shù)據(jù)往往是構(gòu)成艦船艙容計(jì)算、自由液面修正，及完整穩(wěn)性計(jì)算的基礎(chǔ)要素。然而，艦船艙室眾多，倘若對(duì)各艙室都采取手動(dòng)采集型值點(diǎn)的方式，必定是相當(dāng)繁瑣且容易出現(xiàn)差錯(cuò)的過程。

1.2 問題的提出

面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化下的激烈市場(chǎng)競爭，中國造船行業(yè)需要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化造船，以提高行業(yè)的核心競爭力，為行業(yè)的發(fā)展提供有力的支撐［1］。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及各種大型CAD／CAM等自動(dòng)化軟件在艦船設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用，使得艦船的總設(shè)計(jì)周期得到了相應(yīng)縮短。艦船設(shè)計(jì)的數(shù)字化進(jìn)程經(jīng)歷了二維繪圖、半三維（線框）建模、實(shí)體電子三維產(chǎn)品建模和船體部件生產(chǎn)線緊密集成的三個(gè)階段［2］。當(dāng)前，被艦船設(shè)計(jì)單位廣泛使用的艙室定義和建模軟件有 SIKOB，NAPA，TRIBON Initial Design，以及中國船級(jí)社的 Compass。 SIKOB［3］軟件的主要弊端在于艙室要素的信息只能夠通過文本進(jìn)行輸入，這實(shí)際上是把設(shè)計(jì)者頭腦中的圖形概念到計(jì)算機(jī)圖形的轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行了分離，因此不利于設(shè)計(jì)者和計(jì)算機(jī)圖形的反饋互動(dòng)及錯(cuò)誤檢查，更不用說將其應(yīng)用于艙室信息未知的嘗試性分艙；Compass的弊端在于，其本身圖形系統(tǒng)的缺乏，導(dǎo)致圖形顯示不夠直觀，因而就無法達(dá)到實(shí)時(shí)的圖形反饋及實(shí)時(shí)交互；NAPA［4］和 TRIBON Initial Design［5］功能強(qiáng)大，但是其建模過程比較繁瑣復(fù)雜，各艙室的構(gòu)建始于包裹空間的6個(gè)面。這種分艙方式是自底向上的，既只能一個(gè)一個(gè)艙室的構(gòu)建，如圖1所示。此外，在艦船初始設(shè)計(jì)階段通常只想獲得艙室的型值點(diǎn)以及直觀的圖形顯示，對(duì)于視覺效果的要求是次要的。所以，能夠開發(fā)出一個(gè)簡單易用且實(shí)時(shí)交互性強(qiáng)的分艙軟件就具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖1 NAPA和TIBBON Initial Design的分艙模式

2 設(shè)計(jì)思想

2.1 有向分艙線概念的提出

2.1.1 提出背景

艦船分艙設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，涉及艦船的多個(gè)方面：首先是功能需求，其次分艙要考慮規(guī)范要求，最后還要考慮剪力、彎矩等結(jié)構(gòu)因素［6］。在艦船設(shè)計(jì)的初步階段，設(shè)計(jì)者的諸如產(chǎn)品的功能、配置、幾何形體、部件關(guān)系等概念，在不斷的反復(fù)分析過程中得到優(yōu)化［7］。減少這個(gè)過程的復(fù)雜性，也在一定程度上縮短了船舶的設(shè)計(jì)周期。

艦船艙室的定義和建模，單從圖形的角度來看僅僅是屬于計(jì)算機(jī)繪圖領(lǐng)域，關(guān)鍵在于如何對(duì)艙室形狀進(jìn)行描述。船體分艙可分別按橫向、縱向和豎向進(jìn)行。橫向以縱艙壁沿船寬方向劃分艙室，以減少自由流動(dòng)的貨物對(duì)艦船穩(wěn)性的影響?？v向以橫艙壁沿船長方向劃分艙室，其作用是隔開不同用途的船艙，保證艦船具有足夠的橫向和縱向強(qiáng)度、破艙進(jìn)水后的浮態(tài)和穩(wěn)性，以及防止因某一艙內(nèi)發(fā)生火災(zāi)從而波及全船的危險(xiǎn)等。豎向則以內(nèi)底、平臺(tái)、各層連續(xù)甲板和上層建筑甲板將船體和上層建筑予以分隔，以保證航行安全和船體強(qiáng)度，滿足載貨及乘員的工作和生活需要以及設(shè)備的布置和使用要求等［8］。

基于艦船艙室形狀大多是橫剖面形狀較為復(fù)雜，而縱向比較簡單。因此，本文主要討論艙室橫剖面的幾何要素。目前對(duì)艙室的定義通常采取以下三種方法：

1）取平均截面為規(guī)則的幾何形狀（矩形或是梯形）近似計(jì)算；

2）各斷面形狀分別用左壁和上壁的型值點(diǎn)由下至上進(jìn)行描述；

3）各斷面形狀用能夠近似表達(dá)其形狀的一組有序離散點(diǎn)進(jìn)行描述。

以上三種方法中，第一種方法很簡單，但因?yàn)橹皇且环N近似，因此會(huì)有一定的誤差。第二種和第三種方法能夠?qū)ε撌倚螤钸M(jìn)行比較精確描述。很多學(xué)者直接采用第三種方法對(duì)艙室形狀進(jìn)行描述，其大致方法如下：

1）在船體空間中選取兩個(gè)肋位作為待求艙室的橫艙壁位置；

2）分別給出兩個(gè)橫艙壁位置上的描述艙壁的關(guān)鍵點(diǎn)列；

3）插值生成各中間斷面的艙壁型值點(diǎn)。

楊帆［9］等正是通過引入艙室特征點(diǎn)概念（艙室橫斷面有序離散點(diǎn)列）對(duì)艙室形狀進(jìn)行描述，并用Visual Basic 6.0進(jìn)行了相應(yīng)軟件的開發(fā)。直接使用特征點(diǎn)對(duì)艙室進(jìn)行描述的弊端在于無論怎樣對(duì)這些艙室特征點(diǎn)進(jìn)行信息提取，它們始終是孤立點(diǎn)。這種方法僅僅只是抓住了這些點(diǎn)作為個(gè)體的孤立信息，但是卻忽視了這些點(diǎn)作為整體的拓?fù)湫畔ⅲ焕谂撌铱臻g的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述，并且無法對(duì)空間進(jìn)行劃分，只能支持自底向上的設(shè)計(jì)模式。在給出離散特征點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法中，通常是對(duì)點(diǎn)的性質(zhì)進(jìn)行劃分，然后進(jìn)行文本的輸入。但是這種方法很不直觀，不能有效地使設(shè)計(jì)者與圖形進(jìn)行交互。

船體空間內(nèi)部的艙室特征點(diǎn)實(shí)際上是構(gòu)成艙室封閉空間的艙壁折角點(diǎn)在某個(gè)與中橫剖面平行的平面上的投影，因此這些點(diǎn)之間的關(guān)系是艙壁間關(guān)聯(lián)關(guān)系的反映。此外，在船舶快速分艙過程中，尤其是在艙室信息未知的自由分艙中，這些點(diǎn)列結(jié)合相應(yīng)的輔助點(diǎn)信息還蘊(yùn)含著設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。所謂設(shè)計(jì)意圖，指對(duì)于一個(gè)空間分割的取舍指示。如圖2所示，如何在最少的輸入情況下判斷出設(shè)計(jì)者對(duì)A和B的取舍。如果軟件設(shè)計(jì)能夠充分利用這些蘊(yùn)含的關(guān)系進(jìn)行判斷就可以大大減輕設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)。

圖2 對(duì)一個(gè)空間分割的取舍

2.1.2 有向分艙線的概念

艦船快速分艙的實(shí)現(xiàn)，除了盡可能地實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，還應(yīng)該在那些必須由設(shè)計(jì)者參與的環(huán)節(jié)中盡量減少對(duì)設(shè)計(jì)者提出交互的要求，因此對(duì)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)意圖的捕獲就顯得相當(dāng)重要。圖形作為設(shè)計(jì)者思想的一種表達(dá)形式，完全蘊(yùn)含了設(shè)計(jì)者想要表達(dá)的意圖，關(guān)鍵是如何從圖形中把這個(gè)意圖進(jìn)行捕獲。

本文在楊帆等研究成果的基礎(chǔ)上，基于艙室特征點(diǎn)列整體作為艙壁間關(guān)聯(lián)特性反映的事實(shí)，利用參數(shù)化曲線的性質(zhì)，提出了有向分艙線的概念：能夠描述艙室特征點(diǎn)的空間位置關(guān)系及設(shè)計(jì)者意圖的有向線段。有向分艙線的數(shù)學(xué)本質(zhì)是一條參數(shù)化的多段線，本文所實(shí)現(xiàn)的軟件正是利用了有向分艙線的參數(shù)化特性對(duì)設(shè)計(jì)者的意圖進(jìn)行捕獲。在此給出軟件實(shí)現(xiàn)過程中用到的幾種有向分艙線。

1）首先選取艙室某橫斷面上完全落入艙室空間內(nèi)部點(diǎn)列（如圖3中的B、C、D三個(gè)點(diǎn)），分別在以上有序點(diǎn)列的基礎(chǔ)上自兩端（B、D兩點(diǎn)）過與船體的交點(diǎn)（1、2兩點(diǎn)）分別延伸出船體，得到兩個(gè)輔助點(diǎn)（A、E兩點(diǎn)），構(gòu)成一條分艙線。輔助點(diǎn)主要是在自由分艙中輔助程序去找到有向分艙線與船體的交點(diǎn)，這樣就可以支持設(shè)計(jì)者在屏幕上直觀畫出艙壁外形，而不會(huì)因?yàn)檎`差導(dǎo)致無交的情況。如圖3所示ABCDE就構(gòu)成了有向分艙線的關(guān)鍵點(diǎn)。

圖3 第一類

2）對(duì)于完全在船體外殼內(nèi)部的橫斷面艙型，僅僅選取其封閉邊界上的點(diǎn)夠成的有向封閉多變形點(diǎn)列，作為有向分艙線關(guān)鍵點(diǎn)，如圖4中ABCD。

圖4 第二類

3）在首端只有一個(gè)輔助點(diǎn)，尾端有兩個(gè)輔助點(diǎn)。這種分艙線是為了支持自頂向下的分艙模式而采用，如圖5中ABCDE。

圖5 第三類

結(jié)合有向分艙線的概念，本文對(duì)船體橫斷面曲線進(jìn)行逆時(shí)針排序。這樣，只要設(shè)計(jì)者選取船體某橫斷面并畫出一條分艙線，程序就會(huì)對(duì)分艙線上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，區(qū)分出有向分艙線上的輔助點(diǎn)和船體內(nèi)部的點(diǎn)。然后從有向分艙線終點(diǎn)開始按逆時(shí)針繞行并截取船體上與之夠成封閉的曲線。

基于以上實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)者不用事先知道該艙室的具體信息。在船體外輪廓曲線已知的情況下，任意選取艏艉兩個(gè)橫斷面，分別給出所選艏艉斷面的分艙線，程序會(huì)自動(dòng)插值生成各中間橫斷面的有向分艙線，并在各橫斷面處截取與對(duì)應(yīng)有向分艙線構(gòu)成逆時(shí)針的船型曲線及圖形化顯示。

本文所實(shí)現(xiàn)的軟件中，有向分艙線實(shí)際上是艙壁在船體各橫剖面的投影。基于各橫剖面投影對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間呈線性關(guān)系，艏艉兩條分艙線相結(jié)合進(jìn)行插值就可以模擬艙壁板，實(shí)現(xiàn)對(duì)船體空間的劃分。艙室首尾斷面有向分艙線的給出可以通過參數(shù)化輸入，也可以直接在屏幕上畫出，真正實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)者觀念到計(jì)算機(jī)圖形的快速轉(zhuǎn)換，提高了設(shè)計(jì)效率。有向分艙線參數(shù)化定義如圖6所示，可以在左邊的表格中直接輸入分艙線的坐標(biāo)值進(jìn)行分艙線的創(chuàng)建。

2.2 對(duì)自頂向下分艙模式的支持

艦船通常有許多的艙室，如果完全采用自底向上的分艙模式，既對(duì)所有的艙室都進(jìn)行從頭設(shè)計(jì)勢(shì)必相當(dāng)繁瑣，沒有對(duì)已劃分的空間進(jìn)行充分利用。因此，本軟件基于有向分艙線的概念并結(jié)合LEE SU［10］等提出的自頂向下的設(shè)計(jì)模式對(duì)該艙

圖6 有向分艙線的參數(shù)化定義

室劃分模式提供了支持。該設(shè)計(jì)模式的理論很簡單，本質(zhì)上就是不斷地去切割一塊“面包”。該方法的實(shí)現(xiàn)主要是利用前文中的第三種分艙線把已經(jīng)產(chǎn)生的艙室一分為二，這樣就不需要對(duì)每個(gè)艙室進(jìn)行從頭創(chuàng)建，提高了分艙的效率，如圖7所示。

圖7 將一個(gè)艙室一分為二的自頂向下分艙模式

2.3 結(jié)構(gòu)化的組織和管理

艦船艙室眾多，如果不能對(duì)劃分的艙室進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的組織和管理，就會(huì)給其后的性能計(jì)算帶來不必要的麻煩。實(shí)際上艦船眾多的艙室相互之間都有一定的關(guān)系，因?yàn)榕灤姆峙撨^程總是先劃分出若干的大隔艙段，然后在對(duì)大隔艙段進(jìn)行細(xì)化，或者說是對(duì)某個(gè)艙室進(jìn)行細(xì)分，所以構(gòu)建艙室之間的空間層級(jí)關(guān)系就相當(dāng)重要。本文所實(shí)現(xiàn)的軟件正是基于此構(gòu)建了分艙層級(jí)樹。如圖8所示，左邊為分艙過程中形成的分艙層級(jí)樹，表明1號(hào)燃油艙等小艙室都是在1號(hào)大隔艙的空間中細(xì)分得到。

圖8 艙室的結(jié)構(gòu)化組織

2.4 參數(shù)驅(qū)動(dòng)

參數(shù)驅(qū)動(dòng)的功能是任何建模軟件都應(yīng)該具備的。但是艙室的形狀復(fù)雜參數(shù)眾多，而且很多時(shí)候設(shè)計(jì)者都會(huì)提出特定需求，很難將所有的參數(shù)都考慮進(jìn)去，但仍然可以嘗試在一定范圍內(nèi)進(jìn)行參數(shù)化，以減少設(shè)計(jì)者負(fù)擔(dān)，加快設(shè)計(jì)過程。本文軟件所實(shí)現(xiàn)的目的是幫助設(shè)計(jì)者完成艦船快速分艙，旨在快速獲得艙室的幾何信息。因此本文所實(shí)現(xiàn)軟件直接選取有向分艙線關(guān)鍵點(diǎn)的幾何信息作為參數(shù)，取得了一定效果。

1）首先在艙室的定義階段，本文所實(shí)現(xiàn)的軟件支持對(duì)分艙線的參數(shù)化定義，直接在表格中輸入精確坐標(biāo)（圖6）。

2）在對(duì)艙室定義的修改過程中，無論是直接對(duì)分艙線圖形的修改或是對(duì)其參數(shù)進(jìn)行修改，圖形都會(huì)被驅(qū)動(dòng)變化，如圖9所示。

3）在同一個(gè)大隔艙內(nèi)無論修該了任何一個(gè)小艙室，其余小艙室都會(huì)自動(dòng)做出相應(yīng)的變化，如圖10所示。

圖9 修改有向分艙線導(dǎo)致艙型變化

圖10 調(diào)整深色艙室導(dǎo)致淺色艙室自動(dòng)調(diào)整

在以上的參數(shù)化分艙過程中，關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)是艙室之間的布爾運(yùn)算。在對(duì)其中任何一個(gè)艙室的修改后，都應(yīng)該去測(cè)試是否與其他艙室構(gòu)成相交關(guān)系。如修改A艙室導(dǎo)致與B艙室構(gòu)成了相交關(guān)系，就應(yīng)該在兩個(gè)艙室之間做布爾減法運(yùn)算（BA）調(diào)整B艙室。本文在三維空間中基于線框模型完成了參數(shù)化分艙過程。

1）判斷修改后的艙室與其他艙室是否相交。主要實(shí)現(xiàn)是判斷各艙室的有向分艙線在中橫剖面投影是否出現(xiàn)相交，以及各艙室在船長方向是否出現(xiàn)重疊。

2）相交艙室的橫斷面補(bǔ)齊。使兩艙室在相交區(qū)間內(nèi)部計(jì)算橫斷面數(shù)目及位置一致。

3）相同船體縱向位置橫剖面線框間的布爾運(yùn)算［11］，調(diào)整與修該后艙室相交艙室的線框。

具體情況，可參考圖11。

圖11 程序流程圖

3 設(shè)計(jì)過程

3.1 開發(fā)平臺(tái)及開發(fā)工具選取

艦船分艙系統(tǒng)，作為一種交互式的圖形系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)方式基本有兩種方式。

1）自行研發(fā)圖形平臺(tái)，這種開發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)在于擁有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，系統(tǒng)功能的擴(kuò)充不受外界限制。但其弊端是系統(tǒng)的開發(fā)及維護(hù)難度較大，開發(fā)周期較長。

2）利用第三方開放的軟件平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，這種方式多為規(guī)模較小的公司所采用［12］。由于船舶設(shè)計(jì)中大多數(shù)工程圖都是使用AutoCAD軟件繪制的，而且AutoCAD具有強(qiáng)大的繪圖能力和一個(gè)開放的體系結(jié)構(gòu)，因此本文采用AutoCAD軟件作為船舶分艙軟件的二次開發(fā)平臺(tái)。

圖12 類型設(shè)計(jì)及功能

圖形系統(tǒng)是復(fù)雜的，因?yàn)閳D形系統(tǒng)中要管理大量的圖形基本元素以及處理其間的各種抽象相互關(guān)系?；趫D形的復(fù)雜性，本文采用C＋＋語言對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，完成了程序的編制。所開發(fā)的程序與AutoCAD共享同一個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程空間，直接嵌入AutoCAD中運(yùn)行，獲得了較大的快速性。

3.2 關(guān)鍵類型設(shè)計(jì)及功能

CShipLinesManager是全局管理類，提供計(jì)算內(nèi)核與界面的交互。

CStaMgr是站線管理類，封裝了對(duì)站線的創(chuàng)建及管理。

CWlMgr是水線管理類，封裝了對(duì)水線的創(chuàng)建及管理。

CHold是對(duì)艙室的抽象，封裝了艙室的屬性及方法，如艙室的名稱，所關(guān)聯(lián)的艙室及艙室的創(chuàng)建方法等。

CStaLine是站線類，封裝了站線的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備等方法.

CWLline是水線類，封裝了水線的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備等方法。

CTranLine是艙室的橫剖線類，封裝了橫剖線的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備等方法。

CSubDL是有向分艙線類，封裝了有向分艙線的方法，如起始點(diǎn)判斷，求交等方法。

CLawTool僅僅是對(duì)一些輔助方法的封裝，是個(gè)工具類，封裝了點(diǎn)在圖形內(nèi)外的測(cè)試等工具。

3.3 實(shí)現(xiàn)過程

1）坐標(biāo)系選取

采用船體坐標(biāo)系，坐標(biāo)系原點(diǎn)取在船體的中縱剖面、中橫剖面、基平面的交點(diǎn)。X軸船首為正，Y軸右舷為正，Z軸向上為正。注意，AutoCAD中的世界坐標(biāo)系與船體坐標(biāo)系的Y軸是相反的，需要進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

2）船體型值表導(dǎo)入及站線、水線的生成

B樣條作為幾何造型中的重要工具，因?yàn)槠渚哂辛己玫木植恐蔚刃再|(zhì)，在CAD／CAM系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本文所編制的軟件同樣也采用B樣條曲線對(duì)船型曲線進(jìn)行表達(dá)，具體算法參見文獻(xiàn)［13］。

本文所導(dǎo)入型值表為艦船各站橫剖面上的一系列離散點(diǎn)?；趯?dǎo)入的型值點(diǎn)數(shù)據(jù)，調(diào)用CShipLinesManager的 createStationlines（）方法，利用B樣條曲線插值生成站線，然后在站線的基礎(chǔ)上根據(jù)具體輸入的水線間距調(diào)用CShipLinesManager的createWaterlines（）方法插值生成各水線。至此，船體的基本數(shù)據(jù)實(shí)際上已經(jīng)生成。此過程中要注意對(duì)一些特殊的位置，如艏艉部進(jìn)行曲線修正。

3）大隔艙的生成

根據(jù)用戶輸入的大隔艙首尾斷面的位置及各中間斷面的間距，調(diào)用CShipLinesManager的createMainHold（）方法插值生成相應(yīng)斷面的大隔艙橫剖面，如圖13所示。為了與有向分艙線結(jié)合實(shí)現(xiàn)后期小艙劃分中對(duì)作者意圖的捕獲，大隔艙橫剖線逆時(shí)針存儲(chǔ)在橫剖線類CTranLine的對(duì)象中，如圖14所示。

圖13 程序界面及生成大隔艙

圖14 船體曲線排序

4）小艙室的劃分

艦船小艙室劃分要做到任意、快速以及簡便，因此軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量減少艙室設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)，減少不必要的輸入，盡量挖掘圖形本身所蘊(yùn)含的信息。其難點(diǎn)在于如何通過最少的輸入產(chǎn)生符合設(shè)計(jì)者意圖的艙室，其關(guān)鍵就在于對(duì)設(shè)計(jì)者意圖的捕獲。在基于艙室特征點(diǎn)的分艙程序中，必須通過對(duì)隨船體上點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行特殊處理，才能區(qū)分出要截取的船體部分，這無疑是增加了設(shè)計(jì)者的記憶負(fù)擔(dān)且容易出錯(cuò)。

本文結(jié)合有向分艙線的概念和對(duì)船體曲線進(jìn)行有序組織，實(shí)現(xiàn)了僅僅通過一條設(shè)計(jì)者手畫的有向分艙線對(duì)設(shè)計(jì)者意圖進(jìn)行捕獲。該功能的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)充分利用了有向分艙線和船體曲線作為參數(shù)曲線的特性，以及船體曲線的有序組織。其實(shí)現(xiàn)大致為：首先求出有向分艙線與船體型線的交點(diǎn)以及與之有交的船體型線在有序數(shù)組中的索引；其次，利用船體型線的參數(shù)化特性求出交點(diǎn)在所屬船體型線的參數(shù)值；最后結(jié)合船體型線的逆時(shí)針組織順序，就可以通過交點(diǎn)及船體型線端點(diǎn)參數(shù)走勢(shì)來判斷曲線的逆時(shí)針走向。程序從有向分艙線上靠近終點(diǎn)的交點(diǎn)開始沿逆時(shí)針方向?qū)Υw曲線進(jìn)行截取，一直到靠近有向分艙線起點(diǎn)的交點(diǎn)為止。只要設(shè)計(jì)者畫出一條簡單的多段線，就會(huì)得到一個(gè)與其構(gòu)成逆時(shí)針走向的艙型。對(duì)自頂向下的分艙模式的支持其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與上類似，二者的關(guān)鍵都是對(duì)曲線進(jìn)行有序組織及求交判斷。

1）基本艙室的劃分。首先在尾斷面給出分艙線，然后在首斷面給出分艙線，最后程序自動(dòng)插值生成小艙室。圖15和圖18分別表示小艙室A和B在尾斷面的分艙線，圖16和19分別表示小艙室A和B在首斷面的分艙線，圖17和20則為生成的小艙室?？梢钥闯觯蚍峙摼€的給出方向不同生成不同的艙室。

圖15 艉斷面A→E

圖16 艏斷面A→E

圖17 生成艙室A

圖18 艉斷面A→E

圖19 艏斷面A→E

圖20 生成艙室B

2）自頂向下的分艙模式。對(duì)已經(jīng)生成艙室的切分，只需給出第三種分艙線，程序自動(dòng)把圖21中右邊深色艙室切分為兩個(gè)艙室，如圖21中左圖所示。

圖21 用第三類有向分艙線A→D分隔艙室的自頂向下模式

4 結(jié)束語

本文綜合國內(nèi)外艙室建模軟件的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)學(xué)者的研究基礎(chǔ)，基于艙室特征點(diǎn)作為一個(gè)整體實(shí)際反映了艙壁的拓?fù)潢P(guān)系的事實(shí)，提出了有向分艙線的概念?；谟邢蚍峙摼€的概念并結(jié)合船體參數(shù)化曲線的有序組織，編寫了船舶快速參數(shù)化分艙系統(tǒng)，對(duì)自底向上和自頂向下的分艙模式提供了支持，提高了船舶初始階段對(duì)艙室建模的效率，為后期船舶性能的計(jì)算提供了基礎(chǔ)。

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Program Design for Quick Bulkhead Subdivision Based on ObjectARX

Chen Qiang Ma Kun
School of Naval Architecture Engineering， Dalian University of Technology， Dalian 116024， China

Due to the irregular shapes of shi p compartment and its large quantity， the risk of the bulkhead subdivision project increases significantly at initial design phase.Targeting to reduce the difficulties and improve the visualization of bulkhead subdivision，this article introduce d a new method ofmodeling the bulkhead based on subdivision line，which followed the concept of subdivision line and the ordering of ship lines， and through the secondary development on the AUTOCAD， the program was implemented.In practical application， the complexity and period of bulkhead subdivision are reduced enormously， the program provides an organized controlmethod to the designer.

quick bulkhead subdivision； subdivision line；p arametric； top－down modeling；secondary development

U663.8

A

1673－3185（2010）03－67－07

10.3969/j.issn.1673-3185.2010.03.016

2009－12-29

陳 強(qiáng)（1983－），男，碩士研究生。研究方向：智能船舶CAD與集成信息系統(tǒng)。E-mail：cq_1031＠yahoo.com.cn

馬 坤（1961－），女，教授，博士生導(dǎo)師。研究方向：智能船舶CAD與集成信息系統(tǒng)