三维CAD技术在船舶设计上的应用（一）

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　　1概述

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　　1990年代初我国造船业引进了国外三维CAD/CAM系统，对提高我国船舶设计效率和设计质量起到积极作用。但随着应用的深化，也发现一些问题。这些系统仅以解决设计信息为主，不能满足中国造船工艺的特点，特别在CAM上还要作大量的二次开发。这些系统难以实现对管理系统的集成。为此，我国造船业相关院、所、企业在新世纪初相继对造船三维CAD/CAM系统进行研究开发。但一些系统的开发是在国外第三方图形平台基础上开发，难以达到船舶设计各专业的集成和平行设计，更为重要的是这样的系统部分Licens。版权在国外第三方公司，技术主动权仍不在开发者手中。沪东中华造船集团积30余年CAD, CAM开发应用经验，在白行开发的三维图形平台基础上，研发造船CAD/CAM系统，目前已取得了突破性进展。在完成船舶胭装三维设计系统基础巨，又完成具有三维拓扑关系的船体建模设计软件，基本完成了一个具有独立自主版权的造船三维CAD/CAM设计系统，并已在数十家船舶企业获得应用。

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　　2三维船舶设计系统介绍

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　　2.1系统设计指导思想

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　　(1)多年来，我们分析了TRIBOV , CADDS' 5 ,CATIA等系统的特点，在本项目研究中力求做到尽可能吸收各系统的优点，如TRIBON系统的三维船体结构拓扑关系技术，CADDS' 5系统的参数化设计思想，CATIA系统、CADDS' 5系统的三维交互实体建模实时显示技术等，力使本项目研究达到一定的先进性。

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　　(2)近10年来，我国造船企业引进了国外各类三维设计系统，在技术上这些系统各有特点.有些系统贴近造船实际但开放差;有些系统虽然在通用CAD系统基础上应用到造船，但需要做大量二次开发工作。软件商出于商业利益在技术上较为封锁，要满足我国船舶制造集成需要有一定困难。加之国防的保密需要，在本项日研究中我们在OPENGL基础上开发具有独立版权的图形处理平台和应用软件，使本项目研究开发、应用不受第一方的制约，有利于我国船舶设计、制造集成系统的研究开发。

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　　(3)为适应现代造船模式的需要，本项目开发要体现船舶并行协同设计思想，所生成的图纸、加工制造信息能满足"壳、栖、涂一体化"和"设计、生产、管理一体化"的现代船舶制造技术。

　　(4)吸收国外软件的优点，在满足现代船舶制造实际设计应用的基础上，进行研究开发。对此国外软件在应用中存在的问题，尽可能加以克服，以休现本系统的特点和先进性。

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　　(5)本系统的开发采用面向对象方法。它是一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传送和多态性等概念来构造系统的软件开发方法，具有抽象、继承、封装和多态性四大特征。因此，面向对象程序设计具有许多优点:由于面向对象编辑的可重用性，可以在应用程序中大量采用成熟的类库，从而缩小了开发时间，效率高，可靠性高;继承和封装使得应用程序的修改影响更加局部化，使得应用程序更易于维护、更新和升级。这些优点对本系统的功能扩展和性能优化带来了极大方便。

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　　2.2系统目标

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　　系统能满足船体结构、机装、电装、居装、甲装等专业设计的三维全数字化船舶产品模型软硬平台。通过三维模型对船舶性能、结构强度、工艺合理性和制造可行性进行分析，这是整个船舶数字化制造集成系统的基础。系统的开发旨在建立具有独立自主版权的船舶设计系统，为我国船舶设计提供三维设计手段。

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　　2.3主要功能

　　三维船舶设计系统能获得船舶产品所需的设计、制造、管理的相关信息，达到船舶制造数字化信息集成。设计系统有如下功能:

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　　2.3.1图形平台

　　图形平台是在Windows操作系统下，基于OpenGL图形进行开发的CAD基础平台，实现基本图形刘一象的生成、显示、操作、管理、优化、输出、模型构造等功能，为应用程序提供图形对象、操作命令、开发接口。具体实现中既考虑到造船行业的特色又具有一定的通用性，可适用于大规模集成化制造行业的CAD软件开发。图形平台还可进行封装做成CAD图形显示组件嵌人管理等软件巾，为实现其他软件和设计软件的集成提供便利。

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