船舶總體設計，性能設計的案例
船舶總體方案快速設計評估
船舶總體方案快速設計評估軟件主要用于水下艦船、水面船舶的論證設計及方案設計及分析評估，簡稱SRDS軟件。該軟件結合了水下艦船、水面艦船的設計特點及要求，借鑒了國內外飛機總體設計軟件及船舶總體設計軟件的經驗，按照正向創新設計思想進行開發，主要包括總體方案定義、方案快速建模、靜力學性能分析、動力學性能分析、結構分析及總體方案快速評估這六大模塊。用戶可通過拖拽方式和參數定義的方式快速創建水下艦船、水面艦船的方案三維模型，并基于模型進行性能分析及方案評估，形成總體設計方案。
該軟件可用于潛艇、魚雷、水面軍用艦船（含航空母艦）、運輸船舶、民用客輪、快艇、施工船舶及海洋作業平臺等產品的總體設計。該軟件可將設計師的創意快速轉化為概念方案三維模型，并支持對三維模型方案的快速分析驗證和評估。方案建模時按照部件方式建模，主要部件可分為艇身/船身、球艏、翼面/舵面、甲板及平臺、上層建筑等，艙室劃分與布置及系統布置是采用簡化模型或導入模型的方式進行創建，可駕駛艙、作戰指揮艙、輪機艙、生活艙、武器艙、乘客艙、貨艙、燃料艙等進行快速布置。該軟件框架靈活，能根據需求快速定制開發和軟件集成。
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船舶總體方案快速設計評估軟件主要用于水下艦船、水面船舶的論證設計及方案設計及分析評估，簡稱SRDS軟件。該軟件結合了水下艦船、水面艦船的設計特點及要求，借鑒了國內外飛機總體設計軟件及船舶總體設計軟件的經驗，按照正向創新設計思想進行開發，主要包括總體方案定義、方案快速建模、靜力學性能分析、動力學性能分析、結構分析及總體方案快速評估這六大模塊。用戶可通過拖拽方式和參數定義的方式快速創建水下艦船、水面艦船的方案三維模型，并基于模型進行性能分析及方案評估，形成總體設計方案。
該軟件可用于潛艇、魚雷、水面軍用艦船（含航空母艦）、運輸船舶、民用客輪、快艇、施工船舶及海洋作業平臺等產品的總體設計。該軟件可將設計師的創意快速轉化為概念方案三維模型，并支持對三維模型方案的快速分析驗證和評估。方案建模時按照部件方式建模，主要部件可分為艇身/船身、球艏、翼面/舵面、甲板及平臺、上層建筑等，艙室劃分與布置及系統布置是采用簡化模型或導入模型的方式進行創建，可駕駛艙、作戰指揮艙、輪機艙、生活艙、武器艙、乘客艙、貨艙、燃料艙等進行快速布置。該軟件框架靈活，能根據需求快速定制開發和軟件集成。
展開 船舶設計：船舶推進軸系方案設計的關鍵技術
由于主機與推進器的跨度普遍較大，為了便于加工、運輸和安裝，通常分段制造軸系，然后通過聯軸器連接各相鄰軸段，最后通過軸承敷設于船舶殼體。因此，軸系組成部件眾多且復雜，在運轉過程中各部件易受力不平衡，其中推進器的懸臂梁作用將導致艉軸承載荷過大、軸承異常磨損、異常振動等問題。
鑒于船舶推進軸系的組成部件數量及工作環境，可知其設計是一個復雜的系統性問題，主要包括［2］：在完成主機、推進器和齒輪箱等選型工作之后，需根據船舶總體設計要求和船級社相關文件來制定設計指標，明確軸系的布置結構及各組成部件的尺寸和材料，并提供軸系布置簡圖和計算說明書等文件。
船舶推進軸系的設計質量是其安全、穩定運行的重要保證之一，故提高軸系設計質量對改善船舶的經濟性、穩定性、安全性和舒適性而言，都具有十分重要的意義。在船舶發展歷史上，曾多次出現因推進軸系設計質量不佳而導致的個別軸承異常磨損、軸系振動過大甚至軸段斷裂等嚴重問題。
為提高軸系設計質量，國內外船舶領域的專家學者開展了大量的研究工作，相關設計單位和船級社也制定了一系列設計規范和流程［3-4］，例如：軸系設計應考慮管理、維修、拆裝的方便性；軸承應該布置于船體剛度較大處；軸系各部件應滿足設計強度并具有一定的安全系數。
目前，常用的船舶推進軸系設計流程如圖 1所示。首先，根據船舶總體設計要求進行主機、齒輪箱和推進器選型，初步確定軸系材質及軸徑，并開展應力校核計算；其次，根據船體結構和既定軸段尺寸選定各支撐軸承的位置，并基于轉子動力學理論進行軸系振動校核計算；然后，確定軸系各具體部件的選型；最后，進行校中校核計算，完成軸系設計，提供軸系各部件的選型清單、詳細布置圖紙和校核計算說明書等文件。
展開 船舶設計：船舶等效和替代設計那些事兒
綜上，按照小編的理解，等效是針對船舶裝設的設備、材料或器具等，屬于船舶從屬構成；替代設計和布置則針對于船舶本身結構建造，屬于船舶主體的創新設計變化。等效和替代設計可能導致船舶配備的裝置、材料或設備，甚至整個船型都與公約的條款規定相背離，但需要強調的是，等效和替代設計制度決不意味著可以不遵守或者降低公約規定的船舶安全技術標準。為此，各國主管機關都制定了嚴格的等效和替代設計審批制度，并基于安全風險評估的方法，將等效和替代設計與公約規定的安全標準進行對比分析，客觀評估是否滿足公約要求。想深入了解的朋友可查閱 MSC/Circ.1002、 MSC.1/Circ.1212、Resolution MEPC.110(49)及MSC.1-Circ.1455等IMO文件。我國《中國籍船舶等效、免除管理暫行規定》規定船舶設計單位或船東申請等效至少應提交以下材料：
1. 申請書；
2. 船舶概況：船名、主要尺度、船舶結構、主要設備、航區等；
3. 申請采取等效措施的裝置、材料、設施或設備、器具，或者型式；
4. 申請等效所依據的公約、法規、規定的名稱及其具體條款內容；
5. 對等效措施的技術分析；
6. 業已通過試驗或其他方法驗證等效措施至少與公約或法規、規定所要求的具有同等效能的證明。
展開 
船舶設計軟件：船舶行業設計及分析軟件推薦
主要功能及優勢
1、用于船舶及其附屬物、風速預測
2、減阻分析
3、船舶推進器系數
4、螺旋槳和齒輪比例調整
5、推力、功率、效率分析
6、空化預測
推薦
游艇設計師和造船工程師、汽艇和游艇建造者、中小型船廠、發動機和變速箱設計者、螺旋槳生產者、推進設備供應者、政府相關機構及高校
軟件介紹
PropElements是一款精細的螺旋槳設計和分析軟件，通過HydroComp獨特的尾螺旋槳設計規范來定位螺旋槳性能，可用于分析給定幾何的性能，也可以用于解析間距和彎度的最佳分布。
展開 光學系統設計總體布局設計方法
一、 前言
光學系統，特別對一個比較復雜的光學系統，在系統設計初期就必須根據光學儀器總體要求利用光學系統基本結構元件，合理安排系統光路走向，完成光學系統總體布局設計，然后才是光學系統具體結構設計，像差平衡以致適當公差分配，最終獲得一個結果與性能俱佳的優質光學系統。一個較復雜的光學系統，往往不只是幾片簡單光學零件的組合，有時還可能是各種不同變焦系統結構，甚至還會有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個子系統結合的多光路系統的融合，才能滿足光學儀器總體的多功能需求。OCAD光學系統自動設計程序提供了一個具有特色的光學系統總體布局平臺，可以利用光學系統的各種結構元件合理布局構建光學系統草圖，直接顯示并方便協調光線走向，實現光學原理，使得在光學系統設計的初期完成光學系統總體布局初始設計，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結構設計功能完成光學系統初始結構參數設計，為下一步光學系統成像質量優化及其他后期設計打下基礎。
圖1-1 一般光學系統總體布局設計平臺界面
圖1-2 連續變焦光學系統總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學系統總體組合布局界面
二、 光學系統的設計輸入
在進行光學系統設計之前，首先需要明確總體對光學系統的技術要求，也稱為設計輸入參數，這些屬于整個光學系統設計的依據。其中包括：光學系統的類型、系統目標特性、系統像方特性、光學系統總體布局要求以及對光學系統通光量的要求等。
有了以上設計要求方能著手光學系統的方案設計。以往的這段工作都是由設計人員在紙面上構思，反復進行光學系統總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學系統自動設計程序，有效地提供了初始方案草圖設計的平臺。
展開 船舶海工資料包放送（CFD、湍流、尺寸設計、國防、船舶設計…）
本資料包可以作為船舶海工行業相關人員學習參考。
其中包含電子書、白皮書、視頻、研討會等：
船舶設計的全尺寸CFD模擬
采用ALS技術減少散貨船摩擦阻力的CFD研究
湍流建模及其對于船舶行業的影響
如何使用仿真驅動型方法設計船舶
應對未來挑戰的船舶設計：船舶設計的范式轉變
國防海軍造船數字化，開創高效開發和生產多樣化的新時代
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免費飛機設計：MAV微型飛行器研究進展與總體設計
免費飛機設計：MAV微型飛行器研究進展與總體設計.pdf
產品設計的重要性與面向產品總體質量的綜合設計法（三）
四、綜合設計方法的內容與特點
?。ㄒ唬┦裁词蔷C合設計法
為此，我們提出了采用綜合設計法，即綜合產品質量功能化設計、 動態優化設計、智能控制系統設計和可視化設計（含仿真與試驗）4種設計方法中的兩種、三種或四種的設計法對產品進行設計，這可以在較大范圍內考慮前面提出的對產品綜合質量，廣義質量，（即包括Q、T、C、E等）的基本要求。
由于目前機械設備的多樣性與復雜性，以及各種設計方法目標與研究內容的局限性，要想用一種設計方法全部概括所有設計內容，全面地實現用戶或使用者對產品的總體質量的要求，這是十分困難的，也幾乎是不可能的。
因此，我們提出一種綜合設計法，即考慮單一設計方法的局限性，在現有的一些主要的方法中找出對產品總體質量，包括狹義質量（工作可靠性、技術性能）、制造成本、生產周期等有決定性影響，或有重要影響的少數幾種（如3種或4種）方法，在設計中加以綜合地考慮與實施。
（1）兩種設計方法綜合在一起的設計法：如動態優化設計與智能化設計兩種方法綜合在一起的設計方法，稱為兩化綜合設計法，
（2）三種設計方法綜合在一起的設計法：如動態優化設計、智能化設計和可視化設計等3種方法綜合在一起的設計方法，稱為三化綜合設計法（圖3），
?。?）四種設計方法綜合在一起的設計法：如“產品質量功能化設計、動態優化設計、智能化設計和可視化設計等4種方法綜合在一起的設計方法，可以稱為四化綜合設計法或稱為1+3綜合設計法（圖4）。
這種綜合設計法可以在較大范圍內，考慮設計中應該考慮綜合質量的幾個主要問題，相對地較多地或為全面地反映對產品設計綜合質量（即結構性能：工作可靠性、安全性和工作耐久性，工作性能：技術性能和使用性能，制造性能：工藝性、經濟性和生產周期等）的要求。
?。ǘ┖?em>設計方法的具體內容
下面談一談綜合設計法具體內容的幾個方面。
1.
展開 三、產品設計在保證產品質量過程中的重要作用
（一） 產品廣義綜合質量的基本內容
產品廣義綜合質量或總體質量應該包括哪些呢？我們認為從廣義的角度來看，最主要的有以下13點，可以稱它為13性：①系統可靠性；②人機安全性；③環境無害性；④工作耐久性；⑤ 造型藝術性⑥運行穩定性；⑦工效實用性；⑧指標優越性； ⑨操作宜人性； ⑩制造工藝性；⑾結構和零部件的規范性; ⑿生產周期性；⒀產品經濟性（包括設計經濟性、使用經濟性和制造經濟性）等。
前面所提出的這些質量要求都十分重要，歸納起來大體可分為以下三個主要方面：①結構性能：安全、可靠、耐用、外形美觀；②工作性能：有實際的工效、工作穩定、指標優越； ③制造性能：較好的工藝性、較短的生產周期、較低的制造成本等。
如果在新產品開發中，充分考慮用戶的需求，使產品具有良好的質量（Q）（這里的Q，所指的質量是狹義的，主要是指的產品的結構性能（如工作可靠性）和工作性能（如技術性能等），合適的價格（C）、較短的交貨時間或生產周期（T）、（可把前兩者作為制造性能來考慮）、優良的工作環境（E）及良好的售后服務（S）（最后兩項與三種性能都有關系），應該說滿足上述三種性能的產品是優良的產品，它在市場中應該具有較強的競爭力，這是所有設計工作者所追求的目標。
50多年來，我國制造業有了很大的發展，現在我國已能自行設計和生產各種機械設備，如冶金設備、發電設備、化工設備、數控設備等諸多的工業裝備，有的設備已達到國際先進水平，在國際市場中具有較強的競爭力。但還有許多設備的設計質量和制造質量與國外產品相比，有較大的差距。產生這些差距的主要原因是產品設計水平較低。如果能在下面一些問題上加以考慮，將會在較大程度上提高產品的設計質量。
1.
展開 產品設計的重要性與面向產品總體質量的綜合設計法（一）
本文所指的智能設計是對產品的性能參數及其工作過程進行智能控制與優化，使產品具有優良的工作性能，進而給產品帶來經濟效益和社會效益，甚至是重大的經濟效益和社會效益，這是任何一種產品設計所不可缺少的，也是機器設計中首要考慮的問題。
關于可視化設計，或局部范圍內的虛擬設計，它對檢查產品結構上合理性、可制造性或可裝配性等具有重要意義。通過可視化檢查可以了解產品在設計中存在的缺陷，并及早地進行修改，避免設計工作過程中時常出現的重新設計與返工，從而可以加快設計進度，縮短生產周期。此外，設計過程中對機器的工況或工作過程進行仿真也是可視化設計中一項重要內容，對機器的工作參數和工作過程進行動態模擬或仿真，在某種程度上可以代替試驗，減少試驗的次數和時間。當然新產品試制后的試驗工作也是不可缺少的，通過試驗，對機器合理的工況或不合理的工況進行反饋，從而肯定或否定原有的設計，或對原有的設計進行改進，使產品向更高的層次上發展。
前面列舉的幾種設計方法，可以從不同角度來達到產品綜合設計質量的要求。采用綜合設計法可以在較大范圍內考慮產品的廣義綜合質量，使研制的產品具有優良的性能。
2. 機械裝備的工作性能：即有實際的工效、工作穩定、指標優越
機械設備的智能化是目前世界各國制造業的主導方向，我國對產品智能化的工作也十分重視。
機械裝備的技術性能及使用性能是體現現代機械設備質量的最重要內容之一。為了保證機械設備，特別是現代大型機械裝備的技術性能及使用性能，以便獲得良好的工藝指標和良好的操作性能，需要對機械設備進行智能化設計，即對機械產品的工作參數及其工作過程實現最優控制或次優控制，對現代機械的參數及工作過程實現優化，使機械設備具有良好的工作性能，能獲得較高的功效。智能化設計是保證現代機械具有良好技術性能的必要手段。
展開 
船舶設計：如何設計一艘電動船？
制造商隨后可以努力交付盡可能接近設計要求的電機。只要制造商確定設計符合規格要求，那么實際電機設計特性就可以與工程團隊共享。將準確的供應商數據輸入仿真模型之后，工程師可以迅速確認所提供的電機是否滿足性能要求。
要在盡可能短的時間內盡量設計出理想船只，軟件集成是關鍵所在。借助集成式工具集，工程師可以優化團隊協同，盡可能地降低錯誤風險并提高工作效率。西門子提供的工具集可供工程師們從初始概念創建未來船舶，最終完成船舶交付。Simcenter? 軟件產品組合將先前相互孤立的工程學科整合到一個連貫的仿真環境之中。此軟件以仿真驅動型方法對傳統設計方法構成挑戰，讓工程師們對于創新設計能夠按照要求運行滿懷信心。Simcenter? 是 Siemens DigitalIndustries Software 旗下綜合性、集成式軟件和服務 Xcelerator 產品組合的一部分。
-End-
?來源：金屬加工 ?責任編輯：徐裴裴
展開 讀書筆記：船舶設計優化與模塊化設計
原文重點介紹的內容其實是船舶設計中的仿真軟件的技術發展情況，不過我個人更關注本文引言部分對船舶設計方法論的分析，以及其中對模塊化設計思想的介紹。供大家參考。
船舶是復雜且復雜的產品，其設計受本質上相互沖突的參數控制。由于參數量大，要求復雜，其基本性質相互矛盾；有人認為，它們的設計是為了獲得最佳性能，并受到設計和制造的限制（即船東、法定機構等的設計限制，以及船廠設施的制造限制）。
·在有限的船型選擇中，可以設計和制造最佳設計。但存在以下限制：
·設計和制造最佳船舶的專業知識非常有限，目前僅嘗試過幾種船舶類型。
·設計和制造一艘最佳船舶的成本非常高，實際上沒有多少設計機構或造船廠能負擔得起。
盡管優化船舶是可能的，但由于不穩定的全球經濟狀況，影響船舶設計優化的關鍵參數（即石油的價格、海運需求和供應）確實發生了顯著變化。因此，船舶優化設計的定義本身就受到限制，在價格、石油需求和消費模式的參數值發生變化的情況下，一個優化設計可能不是一個最佳（favorable）的設計。
由于優化船舶的設計和制造成本太高，為了降低單位成本，可以采取另一種方法。在給定一組約束的替代方法中（即結合造船廠的受限能力）；
一艘船的設計不是為了“最優”，而是為了“接近最優”。此外，在航空航天工業成功實施模塊化的推動下（即波音的747、767 和787 系列，是波音 747 基本設計的模塊化變體），類似的模塊化方法可以用于船舶設計。
模塊化設計已被視為產品和組織設計的新邏輯，
因為它有助于設計和制造公司應對不斷變化的環境。
非常有前景是，通過以模塊的形式構思產品，設計和制造公司可以獨立地負責獨立模塊的設計和開發
（但合并了不同模塊之間的內部和內部依賴關系），并且新的創新設計可以簡單地成為不同模塊的聯合。
展開 讀書筆記：面向前期設計的船舶數字化設計
多準則設計過程的實施需要合適的決策方法和適當的數學設計模型。設計模型經由特定設計模塊（關于船體形狀、流體靜力學、阻力、動力、耐波性、空間利用、成本估算等）預測候選船舶的值/效用設計屬性。從輸入到設計模型的隨機變量和設計參數的集合。
概念設計的最終范圍是降低風險，驗證最重要的船舶性能要求，并為初步設計的開始建立基礎。典型概念設計的產品和文檔如表1所示
由于需要在不同設計之間比較性能、成本和風險。因此強調相對的準確性和一致性，而不是絕對準確性。總的來說，“最佳可能設計”的集合必須說明船東感興趣的能力與成本以及與風險的權衡。在概念設計階段結束時，將確定新船的主要特征沿著主要船舶性能要求，即所需的船舶能力。大多數描述概念設計的船舶設計方法的文獻，不包括適合在概念階段使用的分析程序，也不包括當設計概念發生變化時允許對生產考慮進行評估的程序?，F代過程控制方法便于制造過程數據的檢索和收集，這些數據可用于生產設計的逼真模型而不是概念設計。在概念設計階段，大多數船舶設計的分析工具可能并不容易使用。
在概念設計階段需要評估幾種可行解決方案的合理性。在目前采用的方法中，一般是選擇一種設計備選方案并多次修改，以滿足技術和成本要求，并進行大量的設計工作。
這條道路是工具集成量有限的結果，不允許對產品進行改進或創新。
此外，從物理和經濟的角度來看，它在某一點上不再能夠持續。
由于新船的復雜性，新技術的引入是必要的，即使它們還沒有在操作環境中證明其可靠性。
為了支持這些選擇，必須采用一種新的高級多學科設計方法。
今天，單獨談論概念和初步設計已不再被接受。我們需要確定一種新的和高度可靠的方法，能夠在短時間內開發和比較具有相同細節水平的完整設計方案，并且我們可以順利地從一個階段進入另一個階段。
展開 船舶設計案例分享——游艇概念設計案例賞析
此外，Zaha Hadid設計師為Blohm+Voss設計的獨特的圓形游艇是一個擁有5艘90米的個人游艇的系列，在達到設計游艇的技術要求下創造性地探索主原型的設計理念。
圖片來源
：
https://www.dezeen.com/2013/10/15/superyacht-by-zaha-hadid-for-blohmvoss/
總體設計包括流體動力學和水下生態系統，水動力學研究包括船體的設計。上部的外骨骼結構是一個相互交織的支撐網絡，其厚度不同，為游艇的外觀提供了一種自然的美學，喚起了在自然海洋構造中發現的有機結構系統。軸骨架通過具有表達性的對角線無縫地連接了船的各個層次和甲板。傳統的游艇設計遵循嚴格的水平順序，而Zaha Hadid在各種甲板和設計元素之間創造了緊密的連接。主原型的流體設計語言已被應用于獨特的90米游艇概念的后續變化，創造了一個具有各種設計選項之間最高相關性的連貫設計。
圖片來源
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https://www.dezeen.com/2013/10/15/superyacht-by-zaha-hadid-for-blohmvoss/
除了爵士號游艇之外，還設計了四艘90米的游艇，以滿足其指定業主的不同要求和個人要求。每個設計的布局將根據業主的喜好而有所不同。
設計過程是一個非常緊密的合作過程，與Blohm+Voss和ZHA共同努力，解決設計游艇的實際挑戰，同時保持忠于主原型的強大迭代設計語言。由此產生的設計是哈迪德的設計愿景和Blohm+Voss的技術專業知識的協同作用，允許在游艇的最終設計中實現靈活性和定制。
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