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摘要：3D技术在船舶结构设计平台中的优势在于生产效率高、质量好、成本低、精度高，无需经过一系列复杂繁琐的流程。3D技术被广泛应用在各个行业领域中，创造出了众多的现实价值效益。现代船舶结构设计要想最大程度发挥出3D技术的作用，确保设计质量，就必须结合自身实际制造加工情况，有针对性的优化使用3D技术，通过科学设定计算机程序，提升船舶结构设计平台的应用效率。
关键词：3D技术；船舶结构设计平台；应用
一、3D技术概述
3D技术是一种快速成型技术，具体来讲，就是利用三维模型制作软件制作出三维模型，使用与3D技术配套的切片软件完成切片过程，连接到3D设备即可实现打印过程，即三维建模、格式转换、切片、打印四个阶段。三维软件建模常见的三维模型建模软件有很多，包括3dsMAX、AutoCAD、犀牛等软件。以3dsMAX为例，其常用操作包括创建标准基本体、样条线、修改器列表、选择并移动、选择并旋转、捕捉等操作指令，通过对这些基本指令的操作，即可实现三维模型的制作。转换STL文件使用的三维建模软件不同，建模完成后导出的格式也不同。
二、3D技术的优势
（一）生态化。在3D技术分析的过程中，其生产形势与船舶结构设计的运行状况存在着一定的差异性，3D技术通过设计的整合，可以通过数字化资源的利用，使船舶结构设计得到经济化、环保化的发展，而且能够逐渐实现3D技术使用价值，同时避免了对材料耗损因素的影响。
（二）智能化。3D技术使用过程中，会将计算机软件的设计作为重点，通过对数字资源的利用，实现对船舶结构设计平台的建设，满足技术使用的核心需求。而且通过3D技术的优化运用，为船舶结构设计平台的智能化发展提供保障。
三、基于专业角度对3D技术方法的描述
（一）3D技术运用目的。对于3D技术而言，其发展与应用主要以平面与二维设计技术为基础，强化设计目标立体化的实现，是新型设计技术类型。鉴于3D技术较强的立体感特征，需要对设计平台及相关软件进行熟练掌握，增强操作技巧性，切实提升操作效率。
（二）3D技术的主要特征。第一，突出特征就是直观性较强，能够全面与清晰地呈现结构设计。第二，在3D技术中，干涉检查主要针对设备进行检查。船舶结构设计内容复杂，设备类型多样，不良问题很容易出现，一旦建造中出现设备干扰问题，直接影响船舶建造的顺利性。而三维设计方法能够对设计中存在的不合理进行有效避免。第三，存在设计多专业、多领域并行的情况。在船体线性设计完成之后，相关专业的设计处于同步进行的状态，在计算机的支持下，能够实现对设计的全面呈现，为船舶结构设计赢取更多时间，有效避免问题的发生。第四，对于设计工作，将其置于3D技术，能够在同一模型上进行数据任何变更，数据状态具有一致性，同时，有效维护图形与数据的统一性。3D技术的模型可以直接用于施工，结合成本管理掌握相关部件消耗情况，避免数据误差的出现。第五，借助数据库管理，强化设计信息的统一、集中管理，数据处理速度得到提高。
四、3D数字化设计在船舶设计平台的应用研究
（一）3D船舶设计平台
Solidworks软件是基于Windows系统开发的一款三维CAD软件，不仅具有强大的二维绘图功能，还具有强大的三维实体建模功能，在三维模型动画演示和有限元分析等方面表现出色。基于Solidworks软件的3D实体建模流程如图1所示。其功能有：①模型显示功能模型显示功能是3D技术的基础，基于Solidworks软件平台的不仅具有点的定义、标注和显示功能，还可以显示三维模型的配准，保证用户能够随时随地的修改和编辑建模结果。在Solidworks的显示界面，用户的每一个指令都能迅速得到反馈，保证了用户对三维模型的更改效率。②存储功能3D技术在建立装配模型时，往往需要生成和处理海量的数据，且在模型的定义和编辑时会生成大量的中间数据。因此，3D技术需要具有良好的数据存储功能，配置大容量、高性能的存储设备。③人机交互功能在3D技术中，用户界面是系统与用户之间连接的纽带，Solidworks具有友好的用户界面，保证了用户建模效率与建模水平。
（二）船舶模型的线面配准研究。在利用3D技術改进船舶数字化设计时，为了保证三维模型的准确度，必须要对模型的线面配准问题进行详细分析。当建立三维模型时，不可避免的会发生曲线与曲面相交的情况，这种情况用普通的数学方程式难以有效解决。由于船舶面板的曲面结构件有很多，曲线与曲面相交时的模型求解问题决定了三维模型的质量。为了分析船舶3D模型的线面配准问题，本研究建立船体模型坐标系如图2所示。
（三）船舶的Solidworks三维建模
对基于Solidworks软件的船舶三维建模过程进行介绍，建模可以分为甲板上层建筑建模、围板建模和货舱壁建模、肋骨围板建模等。①甲板上层建筑建模根据船舶类型的不同有多种形式，为了简化基于3D技术的船舶数字化设计过程，可只采用拉伸曲面函数和填充曲面的命令建立上层建筑的3D模型。②船舶围板建模是典型的曲面建模，利用Solid-works软件的曲面拉伸函数进行建模。此外，由于船舶围板与主甲板相交的地方有开口，采用特征切除函数获得开口。③船舶货舱壁的形状受限于货舱的形状，因此在建立模型时需要先建立一个平面区域，然后利用裁剪函数对该平面进行剪裁。④肋骨围板建模的肋骨围板形状比较特殊，可调用Solidworks的pretrimsurface命令建立肋骨围板的曲面，然后利用填充曲面命令完成模型。Solidworks中船舶肋骨围板的三维模型如图3所示。
结语：
在现阶段船舶结构设计平台的发展中，通过3D技术的运用，可以针对企业发展的状况，构建系统性、有效性及科学性结构设计策略，并通过与计算机系统的融合，提高设计的整体效率，满足现代造船产业的发展需求。因此，应认识到3D技术的优势性，通过对其技术类型的分析，进行产业发展策略的优化，在3D技术的运用、环保理念、智能材料、科学理念及传统设计方案转变的基础上，实现造船产业的发展创新，提高3D技术使用的价值性，为船舶结构设计平台的引用与发展提供保障。
参考文献：
[1]向成军，李彩霞. CADDS5 在船体外壳 3D 曲面设计中的应用[J]. 机械，2008.
[2]李翼.基于 Solidworks 的船舶结构建模与出图技术[J]. 机电技术，2009.
关键词：3D技术；船舶结构设计平台；应用
一、3D技术概述
3D技术是一种快速成型技术，具体来讲，就是利用三维模型制作软件制作出三维模型，使用与3D技术配套的切片软件完成切片过程，连接到3D设备即可实现打印过程，即三维建模、格式转换、切片、打印四个阶段。三维软件建模常见的三维模型建模软件有很多，包括3dsMAX、AutoCAD、犀牛等软件。以3dsMAX为例，其常用操作包括创建标准基本体、样条线、修改器列表、选择并移动、选择并旋转、捕捉等操作指令，通过对这些基本指令的操作，即可实现三维模型的制作。转换STL文件使用的三维建模软件不同，建模完成后导出的格式也不同。
二、3D技术的优势
（一）生态化。在3D技术分析的过程中，其生产形势与船舶结构设计的运行状况存在着一定的差异性，3D技术通过设计的整合，可以通过数字化资源的利用，使船舶结构设计得到经济化、环保化的发展，而且能够逐渐实现3D技术使用价值，同时避免了对材料耗损因素的影响。
（二）智能化。3D技术使用过程中，会将计算机软件的设计作为重点，通过对数字资源的利用，实现对船舶结构设计平台的建设，满足技术使用的核心需求。而且通过3D技术的优化运用，为船舶结构设计平台的智能化发展提供保障。
三、基于专业角度对3D技术方法的描述
（一）3D技术运用目的。对于3D技术而言，其发展与应用主要以平面与二维设计技术为基础，强化设计目标立体化的实现，是新型设计技术类型。鉴于3D技术较强的立体感特征，需要对设计平台及相关软件进行熟练掌握，增强操作技巧性，切实提升操作效率。
（二）3D技术的主要特征。第一，突出特征就是直观性较强，能够全面与清晰地呈现结构设计。第二，在3D技术中，干涉检查主要针对设备进行检查。船舶结构设计内容复杂，设备类型多样，不良问题很容易出现，一旦建造中出现设备干扰问题，直接影响船舶建造的顺利性。而三维设计方法能够对设计中存在的不合理进行有效避免。第三，存在设计多专业、多领域并行的情况。在船体线性设计完成之后，相关专业的设计处于同步进行的状态，在计算机的支持下，能够实现对设计的全面呈现，为船舶结构设计赢取更多时间，有效避免问题的发生。第四，对于设计工作，将其置于3D技术，能够在同一模型上进行数据任何变更，数据状态具有一致性，同时，有效维护图形与数据的统一性。3D技术的模型可以直接用于施工，结合成本管理掌握相关部件消耗情况，避免数据误差的出现。第五，借助数据库管理，强化设计信息的统一、集中管理，数据处理速度得到提高。
四、3D数字化设计在船舶设计平台的应用研究
（一）3D船舶设计平台
Solidworks软件是基于Windows系统开发的一款三维CAD软件，不仅具有强大的二维绘图功能，还具有强大的三维实体建模功能，在三维模型动画演示和有限元分析等方面表现出色。基于Solidworks软件的3D实体建模流程如图1所示。其功能有：①模型显示功能模型显示功能是3D技术的基础，基于Solidworks软件平台的不仅具有点的定义、标注和显示功能，还可以显示三维模型的配准，保证用户能够随时随地的修改和编辑建模结果。在Solidworks的显示界面，用户的每一个指令都能迅速得到反馈，保证了用户对三维模型的更改效率。②存储功能3D技术在建立装配模型时，往往需要生成和处理海量的数据，且在模型的定义和编辑时会生成大量的中间数据。因此，3D技术需要具有良好的数据存储功能，配置大容量、高性能的存储设备。③人机交互功能在3D技术中，用户界面是系统与用户之间连接的纽带，Solidworks具有友好的用户界面，保证了用户建模效率与建模水平。
（二）船舶模型的线面配准研究。在利用3D技術改进船舶数字化设计时，为了保证三维模型的准确度，必须要对模型的线面配准问题进行详细分析。当建立三维模型时，不可避免的会发生曲线与曲面相交的情况，这种情况用普通的数学方程式难以有效解决。由于船舶面板的曲面结构件有很多，曲线与曲面相交时的模型求解问题决定了三维模型的质量。为了分析船舶3D模型的线面配准问题，本研究建立船体模型坐标系如图2所示。
（三）船舶的Solidworks三维建模
对基于Solidworks软件的船舶三维建模过程进行介绍，建模可以分为甲板上层建筑建模、围板建模和货舱壁建模、肋骨围板建模等。①甲板上层建筑建模根据船舶类型的不同有多种形式，为了简化基于3D技术的船舶数字化设计过程，可只采用拉伸曲面函数和填充曲面的命令建立上层建筑的3D模型。②船舶围板建模是典型的曲面建模，利用Solid-works软件的曲面拉伸函数进行建模。此外，由于船舶围板与主甲板相交的地方有开口，采用特征切除函数获得开口。③船舶货舱壁的形状受限于货舱的形状，因此在建立模型时需要先建立一个平面区域，然后利用裁剪函数对该平面进行剪裁。④肋骨围板建模的肋骨围板形状比较特殊，可调用Solidworks的pretrimsurface命令建立肋骨围板的曲面，然后利用填充曲面命令完成模型。Solidworks中船舶肋骨围板的三维模型如图3所示。
结语：
在现阶段船舶结构设计平台的发展中，通过3D技术的运用，可以针对企业发展的状况，构建系统性、有效性及科学性结构设计策略，并通过与计算机系统的融合，提高设计的整体效率，满足现代造船产业的发展需求。因此，应认识到3D技术的优势性，通过对其技术类型的分析，进行产业发展策略的优化，在3D技术的运用、环保理念、智能材料、科学理念及传统设计方案转变的基础上，实现造船产业的发展创新，提高3D技术使用的价值性，为船舶结构设计平台的引用与发展提供保障。
参考文献：
[1]向成军，李彩霞. CADDS5 在船体外壳 3D 曲面设计中的应用[J]. 机械，2008.
[2]李翼.基于 Solidworks 的船舶结构建模与出图技术[J]. 机电技术，2009.