[NAPA] NAPA软件在现代船舶设计中的应用

    前言
    4月7日一11日，世界著名船舶设计软件公司Napa Oy在芬兰首都赫尔辛基召开2003年用户会。会议期间，Napa公司介绍了公司发展现状和目标，以及即将推出的最新升级版本NAPA Release2003.1的主要特点。会议还安排了多次专题研讨，向用户介绍该软件的高级使用技巧。本文结合会上有关官息，介绍Napa公司的总体情况和NAPA软件的技术特点、功能及最新发展，希望有助于国内造船界加深和扩大对于这一先进软件的了解.

    1 Napa公司介绍
    芬兰纳帕有限公司(Napa OyFinland)是一家致力于开发、销售船舶设计软件并提供相应技术支持和服务的独立公司。总部位于芬兰首都赫尔辛基。
    Napa Oy的主要产品，包括船舶初步设计和基本设计软件系统NAPA (Naval Architectural PAckage)，以及其下属子公司Onboard-Napa Oy的船用配载仪软件一Onboard-NAPA.
    NAPA软件的历史可以上溯到1976年。当时芬兰的瓦锡兰船厂在生产实践中需要一种实用的软件系统，可以有效地进行方案设计，并在所建模型的基础上进行各种船型的性能计算分析。根据当时软件市场的客观情况，他们最终决定自行开发这一系统，于是开始了NAPA软件最初的研发工作。两年之后，NAPA系统的基本功能得以建立。从1982年开始，NAPA软件开始投人实际使用，由此开始了其20多年来的持续发展过程。今天，在全世界范围内24个造船国家的146家船厂、设计公司、研发机构和船级社都在利用NAPA这一有力的工具，从事各种船型的设计开发。
    从1992年开始，根据日趋强烈的市场需求，利用已有的充分的技术储备，Napa公司开始开发船用配载仪软件系统，即Onboard-NAPA。产品很快投入市场，并于1995年成立了全资子公司Onboard-Napa Oy(Ltd.).近十年来，Onboard-NAPA的发展同样十分迅速，目前已在航行干世界各地的大约40助雯各类船舶上安装了这一系统。
    2 NAPA软件的主要特点
    NAPA软件主要用于船舶初步设计和基本设计，特别擅长处理船舶设计早期阶段所必须的众多设计变量祸和及不可避免的大量设计更改和多方案对比。NAPA软件也可以用来进行各种船舶性能计算并生成完工文件。利用NAPA软件生成的三维船型，可以在船舶设计全过程中使用。
    作为一种成熟、先进的专业软件，NAPA具有以下特点:普遍适用于各种类型船舶设计;灵活多样的输人输出格式;具有直观友好的三维图形用户界面;既可以用于船舶初步设计，也可以生成完工文件;对于电脑软、硬件环境的宽泛适用性;开放式的平台系统，具有强大的二次开发手段，并提供众多与其他软件的接口;为全球权威海事管理机构和船级社认可和采用。诸如ABS, BV，DNV, GL，HRS，LR, RINA等均使用NAPA软件;具有完备的客户技术支持体系，并定期举办专门培训;每年提供两次版本升级。

    3 NAPA软件的主要功能
    3.1船型设计及船体建模
    NAPA软件具有强大而灵活的船体几何处理功能，包括线型生成及船体三维建模，既可以设计各种常规船型，也可以用来设计各种新船型，如双体船，穿浪船，小水线面双体船等，以及海洋工程结构。
    NAPA生成船体线型的途径多样，主要包括:直接设计，母型转化，参数化设计等。同时，也可以通过NAPA内置的多种数据接口，与其他软件进行模型互调。
    NAPA软件内置多种辅助工具，以帮助设计师更快地修整和光顺船型。通过三维图形界面实现实时交互式控制。
    利用NAPA的几何模块，既可以进行初步船型设计，也可以进行精光顺并达到结构加工所需的精度。
    在所生成的船型的基础上，可以进一步进行船体三维建模，进行分舱、总布置及各种相应计算，其全过程均为3D可视化，直观、准确。
    3.2性能计算
    NAPA软件具有完备的计算功能模块群，可以快速谁确地完成各种船舶性能计算，并输出相应的文档报告。包括:船舶静水力计算;舱容计算;装载状态计算;稳性衡准;破舱稳性计算;下水计算;耐波性计算;操纵性计算;谷物稳性计算;阻力与推进计算;重量及成本计算;海洋工程结构稳性计算;集装箱加载及计算。
    NAPA的基本计算模块，如静水力计算、破舱稳性计算等，无需任何近似假设，可通用于所设计的各种船型并具有可靠的精度。
    NAPA直接关系到船舶安全性的计算模块，如稳性计算、抗沉性计算等，一直得到多家海事管理机构的认可和使用。尤其是NAPA的破舱稳性计算，始终不断改进和更新，体现了该领域最新的规范发展水平。

    3.3结构设计(NAPA Steel)
    NAPA的结构设计模块NAPA Steel是Napa公司1998年推出的新产品(功能模块)，目前已有30多家专业用户。最新的用户包括Aker Finyards(芬兰)，ABS(美国)及BAE(英国)。
    NAPA Steel的主要功能是为船舶结构设计的早期阶段提供一个快速、直观、有效的三维建模工具，以处理大量的结构设计信息、与反复改进。
    利用NAPA Steel可以完成并输出针对全船、某一制造分段或者任意选择的子结构的材料清册、重量重心、型材长度、焊缝长度、油漆面积、分段重量及剖面模数等。直观的3D显示和绘图可用于空间布置和管理，结构查/纠错以及制作竞、投标等。
    利用NAPA Steel可以绘制诸如中剖面、外板展开、甲板图等图样。
    NAPA Steel与其他绘图软件和生产设计软件有各种数据接口，如Tribon,MODBIN, 3D DXF等，可以用来进行图样绘制和模型转换。比如利用新的NAPASteel与Tribon的接口，可以实现结构模型由NAPA Steel向Tribon的转换。这样做的一个好处，就是使结构详细设计从一开始就建立在三维模型的基础上，从而大大提高设计效率。
    NAPA Steel还可以通过多种数据格式向通用有限元分析软件传递模型。
    3.4 NAPA宏程序
    NAPA的宏程序语言是一个强有力的工具，可以用来解决各种特定的问题，或者用来完成一些标准的、系列性的功能。从某种意义上说，充分利用NAPA宏程序，可以真正达到对于NAPA软件的创造性使用。
    所有的NAPA命令，均可以用于编写宏程序，除此而外，还有许多专门的函数，用于完成各种船舶性能计算。NAPA的宏程序可以直接读取NAPA数据库中的任何数据，因此给使用者以极大的发挥空间，可以在标谁NAPA系统的基础上进行二次开发，实现新的功能。

    例如，利用NAPA宏程序可以完成线型图的自动生成。在船舶设计的初期阶段，由于船型需要反复修改，可以利用NAPA宏程序，在每次对船型进行修改之后，自动生成新的船型。并且可以根据实际需要，对于所生成的线型图的格式进行定制。
    NAPA的宏程序同样可以在船舶设计后期用于生成各种类型、各种格式的交船文件，诸如总纵强度手册或者稳性手册等。
    在最新的NAPA Release2003.1版本中，结合NAPA Manager，可以使NAPA宏程序的使用更加方便。各种宏程序可以分别归人树性目录下面，并通过不同的标记提醒使用者注意更新有关结果，从而保证在输出文件中包含了最新的信息。
    3.5接口
    NAPA系统内置大约40种接口，可以与众多的设计软件、图文处理软件、数值计算软件等进行模型和数据传递。这样的接口主要包括以下类型:
      标准数据接口，如IGES, DXF,VDAFS，IDF，STEP.
    *与其他CAD/CAM软件的接口，如TRIBON，NUPAS一CADMATIC，FORAN，AUTOCAD等。
    *与通用有限元分析软件的接口，除通过标准接口如DXF, IGES之外，还可以根据不同的软件灵活设定输出格式。
    *针对各种CFD软件的网格生成和预处理。
      各种图形格式，如DXF,PostScript, HP-GL, PCL-5等。
      基于网络传输的格式，如HTML,SVG，XML等。
    3.6最新信息
    NAPA软件2003年新的主升级版本NAPA Release 2003.1即将于近期正式发布。在新的升级版本中，NAPA立足于多年持续不断的技术创新发展，将增添和强化许多新的功能，从而使船舶设计过程更加高效流畅。主要包括:
    *优化设计工具;
    *更加完善的交互式船型几何表面参数化设计功能;
    *海洋工程结构稳性计算方面，新增针对半潜式钻井船、TLP及其他海上浮体的稳性分析功能。特别是新开发了专门的集成管理模块，以帮助和引导用户正确完成整个稳性计算过程。
    *重量计算的精度和可靠性得到进一步改进。由于采用了NAPA Steel模块生成的钢结构的精确重量，使NAPA的全船重量计算更加准确。
    *更加完善的NAPA Manager组件。该组件于2001年推出，旨在为更好地组织和管理复杂的船舶设计过程提供简单、实用的辅助手段。在新的NAPA版本中，该组件得到进一步充实，增加了许多设计模板。有经验的用户可以利用这些模板使工作流程更加顺畅高效。同时该组件也有助于新用户更快地掌握NAPA系统。
    该组件的一个使用实例是根据SOLAS的有关规定进行概率破舱稳性的计算。计算过程中的每一个任务都被集成到一个树形目录下，用户可以据此循序渐进地完成从最初的定义分舱到最终的计算和优化全过程。(国际船艇 2003年 5月号)