（渤海装备辽河钻采装备分公司，辽宁 盘锦 124000）
摘要：本文探究了CATIA系统的主要功能以及特点，重点研究了CATIA系统中的电气模块在船舶电气设计中的应用，结合EWR实例给出基于CATIA V5船舶电气设计开发的方法以及思路。讨论使用CATIA软件进行船体计算机辅助设计工作的部分优点，为船体结构设计工程的相关技术人员使用CATIA软件提高工作效率提供参考数据。
关键词：CATIA；船舶设计；应用探究
CATIA V5是Dassault Systemes公司推出的真三维CAD/CAM设计系统，现在已经成为了航空工业、汽车工业重要的设计软件，在船舶工业上也在逐步深入并且进行应用。到现在为止，该公司 推出的软件已能把船舶设计、制造加工、信息管理贯穿起来，形成一个工程设计、加工工艺和管理合为一体的应用软件。
近几年来，广州文冲船厂有限责任公司通过造船转模以及不断地学习先进造船技术，由年造1-2条船的能力提升到现在的年造8-10条的能力，由原来的一型船设计增加到现在的三型船设计；CATIA V5在船舶设计中的应用也有了比较明显的提高，从2005年年底到2006年6月，通过项目的开展，并在达索公司技术人员的积极支持和配合下，CATIA V5在船体结构设计中的应用有了新的突破，形成了一条比较完整的应用CATIA V5进行船体结构生产设计的思路。下面主要就船体结构设计中对CATIA V5的应用进行介绍。
一、CATIA V5主要功能特点及其应用
CATIA V5是一个基于Windows核心重新开发的新一代高端CAD/CAM软件系统，它充分发挥了Windows的特点，满足了很多希望使用Windows平台客户的需求，具有良好的发展前景，代表着CAD/CAM未来发展的方向。由于CATIA V5良好的基础架构，使其非常易于扩充，发展也极为迅速。主要提供了九个方面的解决方案。
1.1 产品的综合应用
提供包括人机工程在内的电子样机验证以及仿真产品，和基于知识工程能高效捕捉与重用企业最佳经验和知识(Know-How)的系列化智能产品。
1.2 机械设计
提供包括从概念设计到详细设计，直至工程图生成的机械设计产品。覆盖机械零件、铸件、冲压件、钣金零件、塑料零件、结构零件、焊接件以及模具等。
1.3 外形设计与风格造型
提供了创新、易用的产品，用于构建、控制和修改工程曲面和自由曲面和实施逆向工程等。
1.4 设备和系统工程
用于3D电子样机的空间预留优化，在电子样机环境中进行管路、电气线缆、印刷电路板、厂房布置和机械系统的协同设计和集成。
1.5 数控加工(NC)
完整的系列化产品，包括快速成型、车削、2.5轴到5轴铣削、工艺文档输出等。基于知识的V5架构和产品/流程/资源(PPR)模型，完整描述了产品、加工流程、机床刀具等资源信息。
1.6 分析与仿真
可快速对任何类型的零件或装配件进行工程分析，具有很高的易用性，即使不是有限元分析专家也能快速进行设计与分析的反复叠代。
1.7 CATIA V5基础应用架构
CATIA V5基础架构为协同产品开发提供了广泛的平台。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在同样的数据结构下，提供了P1、P2、P3三个不同的平台，可以针对企业不同层次和不同功能需求提供灵活和低成本的解决方案配置。
1.8 二次开发编程应用
可以将用户的专用知识集成到CATIA以及ENOVIA应用程序当中，也可以将现有的系统集成到ENOVIA 3D com当中。对于希望扩充3D PLM需求方案的企业以及第三方软件商来说，V5标准的开放架构已经迅速成为受欢迎的开发环境了。
二、分段三维建模
三维建模功能是CATIA软件最主要的功能，借助此功能可以将传统的船舶二维平面结构图纸转化成三维空间结构模型。与机械零件相比，船体构件的形状相对简单，主要是钢板和轧制型材。图1给出了某船双层底分段的横剖面图。
从图中可以看出，该分段构件主要包括船底板、内底板、纵桁、船底纵骨、内底纵骨、实肋板、加强筋等构件，并且各构件的二维投影轮廓也已清晰的给出。现以内底纵骨为例，说明创建三维实体的方法。本船内底纵骨采用HP180×10，首先在AutoCAD中分离出内底纵骨的剖面轮廓，保存成单独一张dwg图。退出“草图”工作台，选择“凸台”功能，输入相对应的骨材长度，即可形成内底纵骨的三维实体模型。同理也可以制作出其他板材、骨材的三维模型。船体平行中体处的分段，构件没有曲率的变化，全部使用“凸台”功能就可以完成。当构件有曲率变化时，可以使用曲面功能从而实现建模。
全部构件建模完成以后，即可对分段进行装配。这里模拟船厂实际分段的装配顺序，以内底板为基面进行反造。在CATIA中新建一个装配体，点击“产品结构工具”-“现有产品”，将制作好的内底板构件载入，通过“共面”（相合）约束各块船底板的相互位置。而后将内底纵骨调入装配体，由于内底纵骨牌号相同，同一零件便可多次调入，通过设置“共面”（相合）、偏移、接触等约束来达到预期效果。进一步，将纵桁、肋板、船底板等构件依次调入装配体，分段最终装配成型。
我们通过二维结构图然后生成的三维结构实体，对于船舶设计，特别是生产设计有着很大的帮助作用。与二维结构图纸相比，三维立体图能够更加清晰的反应复杂的结构形式，更加明确的给出构件之间的连接方式，甚至还可以通过动画来说明不同构件的装配顺序，从而极大程度的提高生产设计人员以及现场施工人员对复杂结构的理解程度，提高生产设计和现场施工的效率以及准确性。此外，借助CATIA软件自身的“材料清单”功能，可以生产全部零件的零件表，借助“测量惯性”功能，可以方便的计算各个构件的面积、重量、重心位置、惯性矩等参数，从而为整个分段重量、重心、涂装的面积等提供准确并且清晰的数据信息。
CATIA软件集成了强大的出图功能，可以方便的生成三维结构的任意剖面投影或者是剖面切割视图。依然以此双层底分段为例，在全部装配完成中，选择“机械设计-工程制图”功能，选择空白布局，进入机械制图工作台。选择内底板作为主视图，选择“偏移截面视图”或者“剖切截面视图”，在相应的横向以及纵向位置进行标识，就可以得到相应位置的投影视图以及剖面切割视图。应指出的是，由于船舶工程图的特殊线型规定，由CATIA生成的图纸还不能直接应用到生产当中去，此问题可通过软件二次开发来解决。
结束语：
本文主要讨论了CATIA软件在船体设计上的几点应用。可以看出，该软件可以为船舶工程中的许多工作提供支持和帮助。在船舶工程界越发强调数字化造船技术的今天，合理有效的利用此软件，必能对船舶行业提高设计以及建造水平带来有效的帮助。由于CATIA软件功能十分的强大，文中的内容难免有不足和疏漏之处。
参考文献
[1]盛选禹，CATIA曲线和曲面功能详解，北京：机械工业出版社，2004.
[2]盛选禹，CATIA有限元分析命令详解与实例，北京：机械工业出版社，2005.
[3]盛选禹，CATIA焊接设计实例教程，北京：机械工业出版社，2007.
[4]计青山，CATIA V5在船体结构设计中的应用探究
论文作者:孙杨
论文发表刊物:《知识-力量》5中
论文发表时间:2018/10/12