Поиск

Как правильно разбить поверхность на участки.

Обновлено: 2 июн. 2021 г.

Практически все современные системы проектирования судовой поверхности корпуса судна основаны на NURBS. Это позволяет использовать файл IGES в качестве стандартного файла для обмена геометрией корпуса судна между различными системами. Конечно, это дает большие преимущества, потому что поверхность можно передавать без искажений и точно так же, как это было сделано в исходной системе. Но есть и недостатки. Любые дефекты поверхности, которые не удалось устранить, будут видны, например, в системе проектирования конструкций корпуса. Часто я вижу это в Shape Maker, когда импортирую предварительную поверхность для окончательного сглаживания.


При всем разнообразии программ сглаживания поверхностей в большинстве случаев эти модели дают одни и те же типичные ошибки. Если учесть эти ошибки, даже на начальной стадии поверхность корпуса судна может быть сглажена намного лучше.


1. Моделирование целого корпуса используя лишь один участок поверхности.

Я неоднократно видел на различных демонстрационных видео, как вся поверхность корпуса моделируется лишь одним участком поверхности. Всего одним участком моделируется все: плоские бортовые и днищевые поверхности и сама криволинейная поверхность. Конечно, это позволяет очень быстро сформировать поверхность корпуса, но не всегда соответствует требованиям проектировщика к поверхности корпуса судна. Эта поверхность не имеет четко обозначенной линии плоского борта и плоского днища. Они образуются как бы сами собой. Соответственно контролировать форму этих линий невозможно. Также невозможно контролировать форму сечений в районах близких к плоскому борту и плоскому днищу. В то же время эти линии очень важны для технологии при моделирования корпусных конструкций. Если вы внимательно посмотрите на форму линии мидель-шпангоута, то обычно это вертикальная линия борта, горизонтальная линия днища и дуга, определяющая форму скулы. Когда вы используете одну линию для описания всех трех сегментов, вам необходимо изменить веса в начальной и конечной точках дуги. В большинстве случаев, которые я видел, вместо дуги использовалась просто кривая, близкая к дуге. Другими словами, при таком способе установки поверхности очень сложно контролировать форму на участках, близких к плоскому дну и плоской стороне.

Buttocks shape without flat side line.
Форма батоксов для участка поверхности без выделения области плоского борта.

2. Неоправдано большое количество участков поверхности.

В некоторых системах проектирования поверхностей наличие большого количества участков поверхности Безье оправдывается алгоритмом построения самой поверхности. Иногда большое количество участков поверхности вызвано невозможностью корректного моделирования той или иной области поверхности или явным отсутствием опыта моделирования поверхностей. В этом случае количество участков поверхности начинает расти как снежный ком. Дефекты одной поверхности закрываются новыми заплатками. Любые манипуляции с такими поверхностями очень сложны. Управлять формой такой поверхности и, тем более, выдерживать условия гладкости практически невозможно. Также очень сложно определить корректное положение общей граничной линии двух участков на воображаемой поверхности корпуса. Необходимо выполнить условия стыковки этих двух участков поверхности между собой. На это уходит много времени, но при этом качество такой поверхности не может быть хорошим.



250 участков поверхности при описании оконечности.


Пример неудачного разбиения на участки поверхности.


3. Щели между участками поверхности.

В системах, которые не поддерживают топологические связи между участками поверхности, могут появиться щели между участками. Это указывает на то, что соседние границы этих двух участков определяются разными линиями, которые не совпадают друг с другом. Эта проблема возникает чаще всего. Сохранение непрерывности поверхности корпуса - важная задача для расчета гидродинамики и гидростатики судна. Все решают её по-разному. Некоторые создают участки поверхности между соседними границами, другие удлиняют участки поверхности и строят линию пересечения. В любом случае это требует много времени, особенно когда поверхность нужно менять несколько раз на начальных этапах проектирования.


Зазоры между поверхностями.

В общем, процесс разбиения поверхности корпуса судна на участки - нетривиальная задача. Сложность и качество получаемой сглаженной поверхности зависят от того, насколько оптимально поверхность разделена на участки.


Когда я моделирую поверхности в Shape Maker я придерживаюсь следующих правил:


1. Обязательное выделение отдельных участков поверхности плоского днища и плоского борта .

Это позволяет очень легко определить область плоских листов обшивки при выпуске рабочей документации на корпус судна. Также очень важно для определения геометрии блоков и секций корпуса. Для сборки плоских секций можно использовать роботизированные монтажные и сварочные линии.


Examle of fore ship hull surface subdivision.
Пример разбиения. Плоский борт, плоское днище и горизонтальный киль выделены в отдельные участки.

2. Моделирование криволинейных участков поверхности как один участок.

Как правило, гладкости по первой производной недостаточно, чтобы поверхность корпуса выглядела гладкой. Гладкость первой производной и непрерывность второй производной поверхности сохраняются только внутри одного участка поверхности. При соединении двух соседних участков поверхности выполняется условие непрерывности по первой производной (касательной). Поэтому стыковать такие участки между совбой сложно.


3. Стыковка криволинейных участков поверхности в районах без наличия двойно кривизны.

Если не удается избежать необходимости плавного соединения двух криволинейных поверхностей, попробуйте состыковать их в области поверхности без двойной кривизны. В этом случае гораздо проще добиться приемлемой гладкости соединяемых участков поверхности.


Пример плавной стыковки двух участков поверхности.


4. Поверхности между линиями сломов дожны быть определены как отдельные участки.

В Shape Maker есть топологические связи между элементами. Вследствие этого при изменении формы граничной кривой участка поверхности форма поверхностей, опирающихся на эту границу, изменяется естественным образом. Еще одна приятная особенность - математический аппарат создания поверхностей исключает появление зазоров на границах при изменении формы граничной кривой. Это позволяет формировать отдельные участки поверхности между линиями сломов.


Разбиение поверхности на участки по линиям сломов.

44 просмотра0 комментариев

Недавние посты

Смотреть все