专利名称：船舶涂装面积计算方法及计算的计算机应用程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用计算机上的运行程序对船舶涂装面积的计算方法。
背景技术：
在如今造船领域中TRIBON软件通过其卓越的建模功能成为主流设计软件之一。但TRIBON软件的一个不足之处是没有提供计算船舶涂装面积的直接办法。而我们直到目前沿用的手工计算的办法则相当繁琐。因此，我们创建了船舶涂装面积计算方法，同时基于TRIBON系统开发了船舶涂装面积计算应用程序，简化船舶涂装面积设计中繁琐的人工计算。
发明内容本发明要解决的技术问题，是为简化造船设计中船舶涂装面积设计时反复查找船体结构图和零件图繁琐人工计算，而提供一种通过计算机实现提高设计速度的船舶涂装面积计算方法及计算的计算机应用程序。
采用的技术方案是船舶涂装面积设计中由于舱室不同含有不同的涂装要求，所以船舶涂装面积计算需按各舱室进行，因此船舶涂装面积计算方法是重点解决如何计算包含于给定舱室中各种船体结构零件的面积。
船舶涂装面积计算方法，包括如下步骤1、从TRIBON环境中调出相关三维模型，从中找出给定舱室，按其围成舱室平面板来定义计算范围。
2、计算范围确定后，计算围成舱室的平板面积(1)通常情况，舱室的外形可为长方体，长方体的表面分别与XY平面，YZ平面，XZ平面平行，围成舱室的平板面积可直接取每个表面的长方形面积。
(2)给定的舱室位于船体尾部区域，其外形不是长方体，从俯视图观察，近似梯形形状，可按梯形面积近似计算舱室上下表面面积(见图1)，船体尾部平面板四个顶点分别是P0，P1，P2，P3，设顶点坐标分别是(X0，Y0)(X1，Y1)(X2，Y2)(X3，Y3)，则所求面积等于函数Y0+K1·(X-X0)-[Y2+K2(X-X2)]在舱室位于(a，b)区间上积分，其中K1，K2分别是直线P0P1，P2P3的斜率。整理后，得到计算公式S＝(Y0-K1·X0-Y2+K2·X2)·(b-a)+(K1-K2)(b·b-a·a)/2；3、计算舱室内部结构的面积，对于舱室内部结构零件，处理方法是判断零件的空间位置，筛选出属于相关舱室的零件，判断零件是否位于舱室区域内。
(1)当是板状结构零件其每个顶点坐标(X，Y，Z)，如果满足条件Xmin≤X≤Xmax，Ymin≤Y≤Ymax，Zmin≤Z≤Zmax，其中Xmin，Xmax，Ymin，Ymax，Zmin，Zmax分别是围成舱室的平面板定义计算范围的三维空间的上下界限，则该板位于舱室区域内，由TRIBON数据库中可直接取得该板面积，对于该板上各型材，可取其规格和长度，进而计算出型材面积。
(2)如果板上存在一个顶点坐标，不满足上述条件，则该板不完全位于舱室区域内，用其位于舱室内的部分占整张板的比例进行计算。首先取得该板在X，Y，Z方向上最大伸展范围，在X方向上X1和X2分别等于集合该板顶点的X坐标中最小值和最大值，在Y，Z方向上同理得到Y1，Y2，Z1，Z2，接下判断在哪个方向上超出舱室范围。通过Xmin≤X1≤X2≤Xmax，Ymin≤Y1≤Y2≤Ymax，Zmin≤Z1≤Z2≤Zmax三个条件来判断，当不满足Xmin≤X1≤X2≤Xmax条件，则该板在X方向上超出舱室范围。当不满足Ymin≤Y1≤Y2≤Ymax条件，则该板在Y方向上超出舱室范围。当不满足Zmin≤Z1≤Z2≤Zmax条件，则该板在X方向上超出舱室范围。然后，在超出舱室范围的方向上进行考察，设X方向上超出舱室范围(见图2)，区间(X1，X2)不完全包含于区间(Xmin，Xmax)之中，可取得区间(X1，X2)包含在区间(Xmin，Xmax)中的部分(X3，X4)，于是可得该板位于舱室内部分占整张板的比例为K＝(X4-X3)/(X2-X1)，这样，该板X方向上位于舱室内部分的面积S＝K·S1，S1为该板全部面积。如果是在Y方向或Z方向上板超出舱室范围，按同样办法处理。
船舶涂装面积计算的计算机应用程序，包括如下步骤
(1)基于船舶设计软件TRIBON系统的数据库，在Excel中的VBA编程开发船舶涂装面积计算程序。
(2)打开Excel文件“涂装面积计算程序”，该文件包含用于计算船舶涂装面积的宏命令。
(3)运行宏，弹出“选择舱室类型”对话框，点击所需类型(见图3)。
(4)在接下来的“输入分段名称”对话框中输入舱室所在分段及在分段中的部位，输入完毕后，点击“确定”键(见图4)。
(5)确定所要计算的舱室所在分段及在分段中部位后，再根据提供的要求输入限制范围信息，输入完毕后点击“开始计算”。见图5。程序自动找出所有包含于计算范围中的船体结构零件并由TRIBON的数据库提取或计算其面积。
(6)计算结果填入Excel表格中。
本发明取得的积极效果，是省去了人工反复查找船体结构图和零件图来计算涂装面积的繁琐工作，只需从TRIBON环境中调出相关的三维模型，从中找出围成舱室的平面板，将这些板的名称输入到本程序的输入框中，程序就可以通过各种判断和计算最后得到所求面积。提高了设计速度，缩短了设计时间，从而实现了船舶涂装面积计算的自动化。
图1是船体尾部区域船体平面板四个顶点坐标图。
图2是舱室内部分的零件在X方向上超出舱室范围示意图。
图3是计算机上选择舱室类型对话框图。
图4是计算机上输入分段名称对话框图。
图5是计算机上输入限制范围信息对话框图。
具体实施方式
主要原理船舶涂装设计中由于根据舱室不同，含有不同的涂装要求，所以船舶涂装面积计算按舱室进行。因此船舶涂装面积计算方法重点解决如何计算包含于给定舱室中各种船体结构零件面积。
船舶涂装面积计算方法，包括如下步骤
1、首先，从TRIBON环境中调出相关三维模型，从中找出给定舱室，按其围成舱室的平面板来定义计算范围，通常情况，一个舱室的外形可为长方体，而且，取船体坐标系观察，长方体的表面与XY平面、YZ平面、XZ平面平行。
2、计算范围确定后，计算围成舱室的平面板面积围成舱室的平面板面积可直接取每个表面的长方形的面积。对于船体尾部区域的舱室，其外形不是长方体，但从俯视图观察，近似梯形形状，可按梯形面积近似计算舱室上下表面面积。
如图1所示，船体平面板四个顶点分别是P0，P1，P2，P3，现要计算落在(a，b)区间的面积。假设顶点坐标分别是(x0，y0)(x1，y1)(x2，y2)(x3，y3)，则所求面积等于函数y0+k1·(x-x0)-[y2+k2(x-x2)]在(a，b)区间上积分。其中k1，k2分别是直线P0P1，P2P3的斜率。整理后，得到计算公式S＝(y0-k1·x0-y2+k2·x2)·(b-a)+(k1-k2)(b·b-a·a)/2；3、计算舱室内部结构的面积对于舱室内部结构零件，处理方法是判断零件的空间位置，筛选出属于相关舱室的零件。零件的面积通过两种方法得到，一种方法是由数据库直接取得；另一种方法是进行近似计算求得。下面具体说明。
以一张板为例，首先判断它是否位于舱室区域内。判断方法如下对于该板每个顶点坐标(x，y，z)，如果满足条件xmin≤x≤xmax，ymin≤y≤ymax，zmin≤z≤zmax，其中xmin，xmax，ymin，ymax，zmin，zmax分别是围成舱室的平面板定义计算范围的三维空间的上下界限，则该板位于舱室区域内，这时，由TRIBON数据库中可直接取得该板面积，对于该板上各型材，可取其规格和长度，进而计算出型材面积。
如果在该板上存在一个顶点坐标，不满足上述条件，则该板不完全位于舱室区域内。这时，需要该板位于舱室内部分的面积。这里使用其位于舱室内部分占整张板的比例进行计算。
首先取得该板在x，y，z方向上的最大伸展范围。以x方向为例，x！等于集合{该板所有顶点的x坐标}中最小值。X2等于集合{该板所有顶点的x坐标}中最大值。在y，z方向上同理得到y1，y2，z1，z2。
接下来判室它在哪个方向上超出舱室范围。
如果满足条件ymin≤y1≤y2≤ymax，zmin≤z1≤z2≤zmax，但不满足xmin≤x1≤x2≤xmax，则该板在x方向上超出舱室范围。
类似的，如果xmin≤x1≤x2≤xmax，zmin≤z1≤z2≤zmax，但不满足ymin≤y1≤y2≤ymax，则该板在y方向上超出舱室范围；如果xmin≤x1≤x2≤xmax，ymin≤y1≤y2≤ymax，但不满足zmin≤z1≤z2≤zmax，则该板在z方向上超出舱室范围。
然后，我们在超出舱室范围的方向上进行考察。这里假设为x方向上超出舱室范围。即区间(x1，x2)不完全包含于区间(xmin，xmax)之中。容易取得区间(x1，x2)包含于区间(xmin，xmax)中的部分(x3，x4)。如图2阴影所示。
于是得到该板位于舱室内部分占整张板的比例为k＝(x4-x3)/(x2-x1)。这样，该板位于舱室内部分的面积S＝k·S1，S1是该板全部面积。如果是在y或z方向上板超出舱室范围，按同样办法处理。
综上所述，我们得到了处理舱室所含各零件面积的基本方法。
船舶涂装面积计算的计算机应用程序船舶涂装面积计算应用程序基于TRIBON系统数据库在Excel中的VBA编程环境下开发而成。程序的操作很简单，下面以我厂设计建造的46000吨油船211分段其中一个舱室的面积计算为例给以简要说明。
首先打开Excel文件“涂装面积计算程序”，该文件中包含用于计算船舶涂装面积的宏命令，运行宏，弹出“选择舱室类型”对话框，点击所需类型。见图3。
在接下来的对话框中见图4、图5，输入舱室所在分段及分段中的部位，输入完毕后，点击“确定”键。再根据提供的要求输入限定范围信息，输入完毕后点击“开始计算”。程序自动找出所有包含于计算范围中的船体结构零件并由数据库提取或计算面积。计算结果填入Excel表格中，如下
型材板架名零件号零件名 面积(米2)规格长度舱顶板 19.76舱底板 19.76左侧纵舱壁 8.84右侧纵舱壁 8.84近首端横舱壁 1.615近尾端横舱壁 1.615211-F241 PL-19A板 1.052834211-F241 PL-19A板 1.052834211-F251 PL-19A板 1.052834211-F251 PL-19A板 1.052834211-F261 PL-19A板 1.052834211-F261S PL-35A板 1.570356211-F271 PL-19A板 1.052834211-F271 PL-19A板 1.052834211-F281 PL-19A板 1.052834211-F281 PL-19A板 1.052834211-F291 PL-19A板 1.052834211-F291 PL-19A板 1.052834211-F301 PL-19A板 1.052834211-F301 PL-19A板 1.052834211-F311 PL-19A板 1.052834211-F311S PL-35A板 1.570356211-F321 PL-19A板 1.052834211-F321 PL-19A板 1.052834211-F331 PL-19A板 1.052834211-F331 PL-19A板 1.052834211-F341 PL-19A板 1.052834211-F341 PL-19A板 1.052834211-F351 PL-19A板 1.052834211-F351 PL-19A板 1.052834211-LB0 PL-9A 板 15.34952总计算面积 102.0826通过在我厂设计建造的46000吨油轮上几个典型舱室的计算，证明程序使用效果良好，提高了计算速度，基本上使计算误差控制在3％以内。
权利要求
1.船舶涂装面积计算方法，其特征包括如下步骤A、从TRIBON环境中调出相关三维模型，从中找出给定舱室，按其围成舱室平面板来定义计算范围；B、计算范围确定后，计算围成舱室的平板面积(1)、通常情况，舱室的外形可为长方体，长方体的表面分别与XY平面，YZ平面，XZ平面平行，围成舱室的平板面积可直接取每个表面的长方形面积；(2)、给定的舱室位于船体尾部区域，其外形不是长方体，从俯视图观察，近似梯形形状，可按梯形面积近似计算舱室上下表面面积，船体尾部平面板四个顶点分别是P0，P1，P2，P3，设顶点坐标分别是(X0，Y0)(X1，Y1)(X2，Y2)(X3，Y3)，则所求面积等于函数Y0+K1·(X-X0)-[Y2+K2·(X-X2)]在舱室位于(a，b)区间上积分，其中K1，K2分别是直线P0P1，P2P3的斜率，整理后，得到计算公式S＝(Y0-K1·X0-Y2+K2·X2)·(b-a)+(K1-K2)(b·b-a·a)/2；C、计算舱室内部结构的面积，对于舱室内部结构零件，处理方法是判断零件的空间位置，筛选出属于相关舱室的零件，判断零件是否位于舱室区域内(1)、当是板状结构零件其每个顶点坐标(X，Y，Z)，如果满足条件Xmin≤X≤Xmax，Ymin≤Y≤Ymax，Zmin≤Z≤Zmax，其中Xmin，Xmax，Ymin，Ymax，Zmin，Zmax分别是围成舱室的平面板定义计算范围的三维空间的上下界限，则该板位于舱室区域内，由TRIBON数据库中可直接取得该板面积，对于该板上各型材，可取其规格和长度，进而计算出型材面积；(2)、如果板上存在一个顶点坐标，不满足上述条件，则该板不完全位于舱室区域内，用其位于舱室内的部分占整张板的比例进行计算，首先取得该板在X，Y，Z方向上最大伸展范围，在X方向上X1和X2分别等于集合该板顶点的X坐标中最小值和最大值，在Y，Z方向上同理得到Y1，Y2，Z1，Z2，接下判断在哪个方向上超出舱室范围，通过Xmin≤X1≤X2≤Xmax，Ymin≤Y1≤Y2≤Ymax，Zmin≤Z1≤Z2≤Zmax三个条件来判断，当不满足Xmin≤X1≤X2≤Xmax条件，则该板在X方向上超出舱室范围；当不满足Ymin≤Y1≤Y2≤Ymax条件，则该板在Y方向上超出舱室范围；当不满足Zmin≤Z1≤Z2≤Zmax条件，则该板在X方向上超出舱室范围；然后，在超出舱室范围的方向上进行考察，设X方向上超出舱室范围，区间(X1，X2)不完全包含于区间(Xmin，Xmax)之中，可取得区间(X1，X2)包含在区间(Xmin，Xmax)中的部分(X3，X4)，于是可得该板位于舱室内部分占整张板的比例为K＝(X4-X3)/(X2-X1)，这样，该板X方向上位于舱室内部分的面积S＝K·S1，S1为该板全部面积，如果是在Y方向或Z方向上板超出舱室范围，按同样办法处理。
2.船舶涂装面积计算的计算机应用程序，其特征包括如下步骤基于船舶设计软件TRIB0N系统的数据库，在Excel中的VBA编程环境下开发船舶涂装面积计算程序；打开Excel文件“涂装面积计算程序”，该文件包含用于计算船舶涂装面积的宏命令；运行宏，弹出“选择舱室类型”对话框，点击所需类型；在接下来的“输入分段名称”对话框中输入舱室所在分段及在分段中的部位，输入完毕后，点击“确定”键；确定所要计算的舱室所在分段及在分段中部位后，再根据提供的要求输入限制范围信息，输入完毕后点击“开始计算”，程序自动找出所有包含于计算范围中的船体结构零件并由TRIBON的数据库提取或计算其面积；计算结果填入Excel表格中。
全文摘要
本发明涉及船舶涂装面积计算方法及计算的计算机应用程序，涂装面积计算方法包括从TRIBON环境中调出相关三维模型，从中找出围成舱室的平面板来定义计算范围，计算围成舱室的平板面积，计算舱室内部结构零件面积。涂装面积计算的计算机应用程序，是在Excel中的VBA编程中开发而成，打开Excel文件“涂装面积计算程序”，运行宏，弹出对话框，将这些板的名称输入到本程序的输入框中，程序就通过各种判断和计算最后得到所求面积。本发明比传统的手工方法的优点在于省去了人工反复查找船体结构图和零件图来计算面积的繁琐，提高了设计速度，缩短了设计时间，实现了船舶涂装面积计算的自动化。
文档编号G06F17/50GK1702657SQ20051004662
公开日2005年11月30日 申请日期2005年6月10日 优先权日2005年6月10日
发明者张鹏, 祖凤贤 申请人:渤海船舶重工有限责任公司