集装箱船总布置设计

（2）通过船型库生成船型或修改 （3）通过图形库快速生成有关图形 （4）通过设备库和材料库，快速生成相关系统设备等 （5）材料库，总布置和结构形式表达 （6）通过模型库查找相近的典型舱室布置、并进行比例或 旋转变换，结合人机交互图形生成手段，给出船舶舱室的总 布置方案。
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§4-5 总布置设计
4、计算模块和工具 总布置设计时，通常会用到： （1）数据库技术和工具 （2）图形转换和图形显示（二维、三维） （3）船体曲面生成和样条曲线拟合 （4）性能计算和其它计算（面积、体积等要素） （5）参数化数学模型 （6）数字化技术 （7）人机交互设计界面和技术 （8）造型技术和虚拟漫游技术 （9）优化模型和最优化计算 （10）方案比较和评价模型
§4-5 总布置设计
0、概述 在计算机辅助船舶设计中，总布置设计（总体布局）是一个
提纲挈领的非常重要的内容，也是船舶设计首先需详细认真思 考的问题。
总布置设计（总体布局）主要包括： 1）船舶布局和结构形式（上层建筑？纵骨架式？尾机型？） 2）主舱壁和甲板划分（货舱机舱区域、甲板平台层数） 3）船体形状（型线形式） 4）舱室布置（上层建筑-居住、工作、设备；货舱、液体舱 -油、水、压载；其它舱-储存、工作等） 5）机电系统和舾装设备（动力、电力、电气、通讯、消防、
（7）有经验的设计人员，还有计算机辅助设计经验 （8）拓扑化的数学模型，参数化数学模型 （9）计算机辅助设计工具，基本计算模块
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§4-5 总布置设计
3、基本方法： 进行总布置通常可以： （1）通过数据库等库搜索可借鉴的母型船，利用拓扑化的数
学模型，并根据设计要素进行适当的修改和变换，快速生成设 计船的初步总布置方案，包括船舶形式、主舱壁和甲板划分
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§4-6 结构设计
1、全船结构构件计算
结构构件计算主要是计算船舶所需结构构件的尺寸和形式，
如横梁可选球扁钢Г10a或角钢L100*75*7，其计算方法通常为
两种：规范计算法和理论计算法。通常和基本结构图同时进行，
相互补充。
（1）规范计算法
可以根据有关船检规范编制相应的程序模块进行计算，计算
中所需的要素，如跨距、肋距等可从基本结构图中自动获取，
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§4-5 总布置设计
5、例子 母型船上层建筑
设计船上层建筑适当拉长
母型船居住舱
二人间
设计船居住舱（旋转90度）
二人间
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§4-6 结构设计
0、概述： 结构设计通常在总布置设计以后进行，但其结构形式则在总
体布局时应已有考虑，结构设计的主要内容是： （1）全船结构构件计算 （2）基本结构图和典型横剖面图 （3）肋骨型线图 （4）船舶强度计算 （5）结构重量及重心计算 （6）船体钢料估算清单（板、材等） （7）船舶振动计算等
救生、货运、推进、操纵、通风空调、生活、其它） 目前，通常采用人机交互形式进行总布置设计和总体布局。
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§4-5 总布置设计
1、特点： 总体布局和总布置设计具有以下特点：： （1）智能要求高，因此目前依赖于人脑程度高 （2）涉及因素多，因此需通过计算来验证各种因素的影响， 如性能计算、布置等 （3）多方案比较，由于(2)，为求最优常需多个方案比较 （4）借鉴母型船，或参照历史经验 （5）图上作业多，不利于计算机辅助船舶设计， （6）评价难统一，因人而异，各人视角不同，风格不一 （7）拓扑要求高，因数学建模需要拓扑性才能数学模型化 （8）初始工作量大，船上物件海量，都需数字化 （9）技术要求高，由于(1)，需要设计者的经验和技术水平 （10）三维设计，目前趋向于立体造型、仿真模拟
置和连接方式，包括结构材料的选取。 基本结构图要参照总布置图来进行结构设计和布置，并需确
定结构载荷。因此实现的方式常有： （1）参照母型直接转换后再进行修改； （2）根据型线图、总布置图和经验自动生成基本结构图的位置 线，再结合结构构件计算确定该位置的结构材料，最后根据具 体设计情况进行修改； （3）人机交互生成和修改
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§4-6 结构设计
2、基本结构图和典型横剖面图
计算机辅助设计对基本结构图有如下要求：
（1）基本结构图要有拓扑性，即构件的相对位置要能随着肋距、
船舶主要要素和船型的变化而自动适应（变化）。如肋距变小
后，每挡肋位上的构件也要做相应移动；如舷侧船型改变后，
舷侧外板上附着的构件形状和长度也要随之改变。
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§4-5 总布置设计
2、需求： 根据以上特点，计算机辅助总布置设计和总体布局要能做好，
需要具有或配备： （1）数据库，解决工作量大、参照母型等问题 （2）船型库，解决船型、多方案等问题 （3）图形库，解决图形作业、工作量大、参照母型等问题 （4）设备库，解决系统设备图形表示问题 （5）材料库，总布置和结构形式表达 （6）模型库，给出典型舱室布置、货舱形式等，以便变换
所需规范条文也可自动从规范中查取。
（2）理论计算法
采用结构力学理论进行计算，实用中常先根据经验或母型确
定构件尺寸初值，然后用理论计算验证（有限元方法）。因此
如何给出适当的初值也是计算机辅助设计中的重要内容。
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§4-6 结构设计
2、基本结构图和典型横剖面图 基本结构图是结构设计的主要结果，它给出了船舶结构的布
数据，以便提供给数控设备加工。
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§4-6 结构设计
3、肋骨型线图
肋骨型线图需用到船体外形曲面（型线图）和基本结构图，
表示结构构件在船体外表面和内部面上的位置及范围，在计算
机辅助设计中，生成该图通常要进行大量的曲面和曲线计算，
I×J
求交点计算和相贯线计算。
折角线 上甲板边线
S×I
舷侧纵桁
淡水舱
泵舱平台
舷侧纵桁
水线
油箱平台
H×S 水线
水线 G×H
水线
内底板
水线 F×G
水线
E×F
水线
K×A 纵剖线
纵剖线 A×B 纵剖线
边纵桁 阶舱纵壁 B×C
（2）能根据结构构件计算所得的构件尺寸和布置要求自动在位
置线上排列，如每隔4挡设强肋骨，则程序将自动排列，遇到舱
壁也会根据预先设定的规则进行处理；
（3）能自动计算全船结构或某指定区域结构的重量和重心位置，
并能同时给出该区域结构构件和板材的规格及尺寸，以便生成
船体钢料估算清单
（4）能自动给出全船结构或某指定区域结构构件和板材的形状