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CATIA的船舶设计应用

2017/12/18    来源:互联网    作者:谭补辉      
关键字:CATIA  船舶设计  应用  
本文介绍了CATIA,指出了其在船舶行业中的应用范围与功能,分别从船体设计、管系、电气放样设计、舱室、设备设计、电子船样与报表设计几方面入手,深入阐述了CATIA的应用手段,最后分析了该软件的应用效果,强调了其应用优势,并对其未来的发展方向进行了展望,仅供参考。

    CATIA船体三维建模设计及有限元分析:

    采用CATIA实现船体三维建模设计与有限元分析,需以SFD 模型的建立为基础来实现,主要包括三大环节:(1)网格划分:将网格单元自动划分,并建立相应网格组,在对其加以调整的前提下,建立FEM 模型。(2)数据管理:根据船体结构,建立相应数据库,其中包括全面的SQL 船体结构件数据。(3)数据定制:该功能可查询构建属性,并以XML 数据文件显示,以供有关人员了解船体构建属性情况,为船舶三维建模的优化提供参考。

2.3.2 管系、电气放样设计

    利用CATIA进行管系与电气放样设计,其原理基本一致:(1)设计人员通过以往所建立的零件库,在其中选取了设计所需要的附件材料,降低了相同零件重复设计的麻烦,提高了设计效率。(2)建立了最初的空间布置形式,即路径。(3)利用PIP 模块,创建了能够捕捉适当设计信息的智能化管路布置。(4)对弯管、弯头以及阀件等进行了具体设计。(5)对设计内容加以验证。(6)驱动三维布置,并通过手动的方法,对布置情况加以调整。(7)完成设计。

    需注意的是,设计人员应将管线以及电气等进行分类,并生成管线号,根据分类情况,建立不同的系统,为系统建立不同的命名,以实现对管线及电气的针对性管理。

2.3.3 舱室、设备设计

    采用CATIA软件,可对船舶舱室以及设备进行设计。不同大小的船舶,其舱室中的房间数量以及室内的布置也会存在差异,采用CATIA 软件,可有效实现对各个舱室房间以及室内设备与船舶本身设备的设计与布置。对此,设计人员主要完成了以下工作:(1)根据船舶的大小、功能及需求,考虑应建立的舱室房间的数量与设备的数量。(2)规划设备以及房间的位置。(3)确定哪个方便需求设置何种设备。(4)确定设备在房间内的布局。(5)对空间进行合理分配,并通过参数化设计,完成舱室内的楼梯等的参数计算,将其变成通用的实体零件。(6)将各部分设计结果综合。(7)完成设计。

    设计人员可利用CATIA软件中的EQT模块,对电气设备的电流及功率等属性加以定义,并作出可行性报告,与电力专业人员一同对设计效果加以分析,判断设计方案是否能够满足电气的运行条件,如不满足,应及时修改,如满足,则表明设计方案具有可行性,可采纳。

2.3.4 电子船样、报表设计

    可将CATIA软件用于电子船样、报表设计中:(1)在设计初期,对船体以及船舱进行整体性的布局,在完成整体布局后,逐渐深入每一细节,完成舱室内房间的布置,完成房间内设备的布置。(2)设计完成之后,通过仿真的方法,将设计效果以三维仿真模型的形式展现,以发现设计中存在的漏洞,并找出不合理的细节及内容,对其加以修改,提高设计的科学性。(3)利用CATIA 软件中的浏览工具,浏览船舶三维仿真模型。(4)利用CATIA 软件中的检查功能,具体追溯到每一个设计细节,如某一房间内电气设备的布置情况等,对其加以检查,判断是否存在设计方面的漏洞。(5)利用CATIA 软件中的测量工具,对船舶楼梯、长度、宽度等各方面数据加以测量,将其与船舶设计要求相对比,判断两者的契合性,如发现设计参数存在问题,应及时加以修改。(6)利用CATIA软件,对船舶模型进行轻量化处理。(7)将CATIA 软件模式设置为飞行模型,模拟在船舶中行走、上下楼梯等行为,体验船舶设计效果。(8)确定设计不存在问题后,对管路的重量、材料的使用、设备的重量以及电缆的长度等进行统计,以报表的形式整理出来,为施工提供参考。

    除此之外,还可将CATIA应用到船舶的建造过程中。船舶建造时,各部分需要通过焊接而连接在一起,为确保焊接质量,可采用CATIA软件进行“虚拟焊接”,即设计人员通过模拟的方法,将船舶各部分零件焊接在一起,并对其力学等方面的参数加以计算,判断其是否能够满足船舶对稳定性以及质量的要求,以最大程度的确保船舶生产能够顺利完成,避免船舶出现质量问题。

3 CATIA 用于船舶设计的优势与发展趋势

3.1 CATIA 用于船舶设计的优势

3.1.1 提高了船舶设计的精密度

    采用CATIA软件进行船舶设计,共包括基础设计与详细设计两个阶段。基础设计可从整体上把控设计环节与路径,可为设计提供大的方向。详细的设计可在基础设计所完成的框架的前提下,对每一个环节进行精密的设计,如对各零件结构以及布局的设计等。在设计完成之后,效果图呈现出三维的状态,且能够支持设计人员对其细节以及各方面参数进行检查和修改,相对于传统二维设计效果而言,极大的提高了船舶设计的精密度。

3.1.2 提高了船舶生产质量

    船舶设计的意义在于将其投入到生产领域,因此,设计效果必须满足生产需求。在船舶设计中,管线的设计难度最大,且较容易出现错误,传统的二维设计方法,在可视化方面具有一定的缺陷,因此很多风险与漏洞不容易被发现,这是导致船舶生产质量不高的主要原因,同时对船舶使用及航行的安全性也十分不利。采用CATIA 进行船舶设计,可有效提高管线设计的可视化程度,工作人员通过检查,可及时发现不易察觉的缺陷,并对其加以修改与弥补,对于船舶生产质量的提高具有重要意义。该造船厂在应用CATIA 软件之后,船舶生产质量明显上升,经济效益明显提高。

3.1.3 节约了成本,提高了施工效率

    CATIA软件的应用,对成本要求低,且能够解决传统设计方法中存在的不易修改等问题,可随时发现问题,并随时通过软件对设计图加以修改,避免了设计图修改对生产效率所造成的影响。该造船厂在应用CATIA 软件之后,其施工成本较以往相比显著降低,施工效率明显提高,造船厂竞争力逐渐增强。

3.2 CATIA发展趋势

    当前,CATIA软件已经被应用到了包括航空航天、汽车制造以及船舶制造等多领域当中,但部分规模较小的厂家,仍未将其投入使用,从长远的角度看,随着社会及人民对各领域产品质量要求的不断提高,CATIA 软件的扩大化应用必定成为可能。另外,由于CATIA 软件背后的财力以及投入的资金较为雄厚,因此在未来,软件有可能得到进一步的突破,其功能性与使用的便利性有望进一步增强。

4 结论

    综上所述,CATIA软件是以三维模拟以及曲面设计等为主要优势的产品设计软件,将其应用到船舶设计过程中,可有效解决传统二维设计中可视化程度差、设计漏洞多的问题,是提高设计效率与质量的关键,且能够为船舶的生产以及焊接等环节提供参考,对于船舶质量的提高具有重要意义。

责任编辑:张纯子
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