江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王 天

船舶機(jī)艙三維模型虛擬仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王 天

【摘要】針對(duì)船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求介紹并總結(jié)了利用的幾個(gè)模塊進(jìn)行管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)的方法和技巧，用在模型數(shù)據(jù)上利用二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了船舶三維模型的建模并繪制生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)設(shè)計(jì)效率。

【關(guān)鍵詞】三維模型；虛擬仿真

1.引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在船舶設(shè)計(jì)的運(yùn)用中越來(lái)越廣泛，Tribon系統(tǒng)基于軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，使船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的船體結(jié)構(gòu)、電氣舾裝件、輪機(jī)設(shè)備以及涂裝工藝高度集成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。由于各個(gè)專(zhuān)業(yè)共用套數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，因此需要利用好Tribon底層資源和設(shè)置好各個(gè)數(shù)據(jù)的命名規(guī)則，從而提高數(shù)據(jù)提取的效率以及數(shù)據(jù)提取的準(zhǔn)確性。

在船舶機(jī)艙區(qū)域狹窄空間內(nèi)需要布置大量船用機(jī)艙設(shè)備，管路，電纜支架等等設(shè)備，因此設(shè)計(jì)布置需要花費(fèi)設(shè)計(jì)人員大量時(shí)間。本系統(tǒng)的虛擬仿真是指在Tribon搭建的仿真環(huán)境下，按照船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)規(guī)范建立好模型，同時(shí)設(shè)置模型的工藝說(shuō)明信息，將這些模型的相關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)。完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程同時(shí)連接數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，并且設(shè)置模型裝配方式，以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的虛擬裝配數(shù)據(jù)與圖紙數(shù)據(jù)庫(kù)交互［1］。此種方式適用于整個(gè)船舶機(jī)艙設(shè)備實(shí)現(xiàn)虛擬裝配，從而可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。在船舶機(jī)艙設(shè)備的實(shí)際安裝布置和船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)管理中發(fā)揮重要作用，而且本課題的設(shè)計(jì)研究工作對(duì)船舶維護(hù)管理功能有一定的實(shí)際價(jià)值。利用程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)備裝配過(guò)程的精確控制，防止模型間干涉，從而減少生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期。

2.機(jī)艙三維模型建模

由于船舶機(jī)艙設(shè)備較多，本課題的研究是在35000DWT船體結(jié)構(gòu)背景下研究燃油機(jī)分油系統(tǒng)，主機(jī)設(shè)備，造水機(jī)系統(tǒng)在Tribon中的虛擬演示。為實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)艙模型相對(duì)位置設(shè)置的準(zhǔn)確性，首先要掌握機(jī)艙總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、船舶機(jī)艙主機(jī)、燃油機(jī)、等各個(gè)管路等的分布。在Tribon 中建立模型的同時(shí)設(shè)置模型名稱(chēng)命名規(guī)則、分段號(hào)信息以及材質(zhì)信息保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取做準(zhǔn)備。

2.1 機(jī)艙部分三維模型展示

在Tribon系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)可視化布置，方便調(diào)整模型相對(duì)位置和尺寸。利用Drifting設(shè)置下的Volume功能將各個(gè)模型建成Volume實(shí)體，然后存入Components庫(kù)中。完成了機(jī)艙的三維實(shí)體建模及后期處理后，分別展示部分三維實(shí)體模型。如圖1為分油機(jī)三維模型圖，圖2為將模型定義到數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖1 分油機(jī)三維模型圖

圖2 分油機(jī)模型定義到數(shù)據(jù)庫(kù)

2.2 機(jī)艙管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本課題中所要建模的管路系統(tǒng)工作量較大，模型較多，在建模工程中只需要建立一個(gè)模型，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，使用時(shí)只需要經(jīng)過(guò)復(fù)制、移動(dòng)到相應(yīng)位置即可，減少工作量［2］。管路，閥件在布置時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的原則：

1）設(shè)計(jì)系統(tǒng)管路的詳細(xì)流程，再設(shè)計(jì)建模流程；

2）需要設(shè)置區(qū)域號(hào)，分段號(hào)，特別注意在分段交接口的管路命名設(shè)置；

3）為減少建模重復(fù)率，將長(zhǎng)度不一的直管簡(jiǎn)化成同一種型號(hào)；

4）按照系統(tǒng)，分段依次對(duì)管路進(jìn)行建模，最后在Tribon環(huán)境中實(shí)現(xiàn)模型合并。如圖3為油分油系統(tǒng)管路系統(tǒng)參數(shù)表，圖4為燃油管路的部分模型圖。

圖3 燃油分油系統(tǒng)管路系統(tǒng)參數(shù)表

圖4 燃油管路的部分模型圖

3.機(jī)艙燃油管路虛擬仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

建模完成之后將所有三維模型全部導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，在三維裝配環(huán)境下可以實(shí)時(shí)抽取調(diào)用，在客戶(hù)端可以分別加載各個(gè)三維模型，同時(shí)不斷監(jiān)聽(tīng)各個(gè)請(qǐng)求。一旦接收到服務(wù)命令，可以在裝配空間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)加載并演示。采用客戶(hù)端/服務(wù)器模式，利用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)傳輸，圖5為燃油分油系統(tǒng)三維模型演示。

圖5 燃油分油系統(tǒng)三維模型演示

4.結(jié)論

本系統(tǒng)以35000DWT散貨船燃油分油系統(tǒng)為模型，通過(guò)對(duì)Tribon數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)分析研究和該軟件的集成框架分析，利用Tribon 底層數(shù)據(jù)資源進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)置和提取后得以實(shí)現(xiàn)的。開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)的過(guò)程，實(shí)際上也是規(guī)范舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容為手段，以信息技術(shù)為過(guò)程設(shè)計(jì)，它為進(jìn)一步船舶生產(chǎn)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］朱磊，韋國(guó)新，孫超.基于的船舶管系生產(chǎn)設(shè)計(jì)分析［J］.設(shè)計(jì)與分析.

［2］吳迪，姚壽廣，陳寧.基于數(shù)據(jù)庫(kù)的船舶靦裝托盤(pán)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)［J］.江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版∶自然科學(xué)版，2004，18（1）.

基金項(xiàng)目：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201512679019X。

作者簡(jiǎn)介：

王天（1996—），男，江蘇徐州人，工作單位：江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院。