船舶多學科優化方案展示技術研究

王佩瑜

隨著船舶產品的大型化和復雜化，以及設計手段和工具的日新月異，多學科優化設計方法逐漸被越來越廣泛地應用到船舶產品的初步設計中[1-2]。其優化結果常以各種數據為主，各個方案之間的差異對比不夠直觀，數據分析較繁瑣。這種現象在優化的對象較多時尤為突出。因此，直觀展示優化方案將對各個方案之間的對比分析工作起到重要作用。

1 優化方案展示總體思路

1.1 優化平臺簡介

本文展示的優化方案來自于基于多學科的大型船舶概念設計平臺[2]。該平臺采用B/S架構開發，封裝了Isight優化平臺，客戶端采用ExtJs開發用戶界面。其平臺體系架構分為四層，如圖1所示，分別為基礎環境層、軟件工具層、集成優化層以及人機交互層，實現數據集成、工具集成和過程集成，支撐大型船舶總體快速概念設計。

圖1 面基于多學科的大型船舶概念設計平臺框架

該優化平臺集成了多個商用軟件和自研模塊，主要實現對總體性能、船體典型剖面的設計優化，同時涵蓋了部分電氣、動力等專業的優化內容。與之相應，該平臺產生了大量的優化數據，如型線、總布置、典型結構等，以及重要參數的優化數據，數據類型多樣，給方案對比分析工作帶來了很大難度。

1.2 展示方案

本文針對這一情況，在分析已有數據類型和特點的基礎上，研究了相關的二維及三維展示技術，給出了一套全方位立體展示優化方案數據的方法。優化方案展示的總體思路如圖2所示。

其中，如型線數據、總布置數據、結構數據等，利用二維CAD工具，開發相應接口，自動生成相應的型線圖、總布置圖、典型結構圖等，而如重要參數數據等則利用定制化的用戶界面以曲線的方式顯示其歷史數據變化，便于直觀對比。此外，針對型線和總布置數據，則利用三維CAD工具的二次開發構建相應的三維模型，更加直觀地展示優化方案。

圖2 優化方案展示總體思路

2 優化方案展示關鍵技術及實現

2.1 三維模型構建技術及實現

三維模型的構建基于CATIA三維設計軟件，采用Microsoft Visual Basic 6.0作為開發工具，利用CATIA Automation技術[3-5]，實現了總體曲面的自動生成或導入、曲面修補、主橫隔壁劃分等功能。

實現的思路如圖3所示，CATIA環境初始化后，先判斷文件是否存在，然后判斷文件的類型。如是型值文件，則讀取型值創建肋骨型線，并生成所有曲面片；如是Iges曲面文件，則導入曲面。之后，利用CATIA自身功能修補曲面。最后，讀取總布置數據，劃分主橫隔壁。

圖3 三維模型構建思路

2.2 二維圖紙生成技術及實現

二維圖紙的生成同樣采用Microsoft Visual Basic 6.0作為開發工具，利用AutoCAD ActiveX技術讀取數據文件，生成相應的二維圖。其中，線段的創建采用輕量多段線，輕量多段線是由直線組成的寬度可調節的線，其創建方法是調用AcadLWPolyline方法生成。而樣條曲線則是調用AcadSpline方法生成。

2.3 用戶界面展示開發

采用Extjs界面，提取后臺參數數據文件相應的歷史數據，在用戶界面生成反映重要參數歷史變化情況的折線，幫助設計人員便捷地分析數據。

3 結語

隨著多學科優化設計技術在船舶初步設計中應用的深化，其所集成優化平臺也將越來越復雜，相應地，其優化方案的對比分析也將越來越繁瑣。本文提出的包含平面圖、三維模型以及界面展示的方案可以全面立體地展示優化方案，有效地幫助設計人員對多個方案進行對比分析。同時，CATIA和AutoCAD良好的二次開發性也為本方案的推廣使用奠定了軟件基礎。

[1]林銳，宋一淇，張博，等.基于多學科的大型船舶概念設計平臺技術[J].船舶標準化工程師，2013，（6）：33-35.

[2]馮佰威，劉祖源，聶劍寧，等.基于iSIGHT的船舶多學科綜合優化集成平臺的建立[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2009，33（5）：897-899.

[3]胡適，吳立軍.CATIA二次開發技術基礎[M].北京：電子工業出版社，2006.

[4]周桂生，陸文龍.CATIA二次開發技術研究與應用[J].機械設計與制造，2010，（1）：81-83.

[5]龍峰，樊留群.CATIA V5二次開發技術探討[J].淮陰工學院學報，2005，14（5）：21-23.