"Дьявол кроется в деталях."

Или как сделать сгладить поверхность корпуса и удовлетворить всем требованиям заказчика.

При сглаживании обводов корпуса нужно думать, как не испортить дизайнерские задумки и, в то же время, не разочаровать судоверфь в поверхности вашего корпуса. Здесь я хотел бы показать некоторые актуальные проблемы, которые возникают снова и снова на каждом новом корпусе судна.

Предварительная поверхность копуса состоящая из участков Безье.

Сглаживание поверхности корабля никогда не было простой задачей. Самая простая её часть это приближение к исходной поверхности, предоставленной заказчиком. Далее начинается самое интересное. Приближенная поверхность повторяет все те же дефекты, которые были на исходной поверхности прототипа. При этом, основная задача сглаживания сводится к тому, чтобы убрать дефекты исходной поверхности и не отклониться от нее слишком далеко. Однако у многих заказчиков есть свои представления о форме поверхности, традициях и, наконец, просто заблуждения. При моделировании оригинальной поверхности дизайнер обычно не заботится о деталях. В процессе сглаживания очень важны как раз детали. Форма линий плоского борта и плоского днища, угол притыкания шпангоута к базовой плоскости, углы входа вателний, все это очень важно для правильного построения гладких поверхностей. В этом случае часто возникает необходимость обосновать то или иное решение для заказчика.

Нередко исходная модель поверхности состоит из большого количества состыкованных поверхностей Безье. Визуально эта поверхность довольно хорошо выглядит. Поэтому любое достаточно большое отклонение получившейся поверхности вызовет у заказчика естественные вопросы.

Я заметил, что большинство проблем возникает, если граничные линии поверхностей Безье не имеют гладкого сопряжения. Так, например, граничные линии четырех поверхностей, которые приходят в общую угловую точку, должны принадлежать одной плоскости. Это простейшее условие гладкого сопряжения четырех поверхностей в окрестности угловой точки. Если соответствующие граничные линии поверхности плавно состыкованы, то проблем не возникает. В этом случае у нас есть два вектора, которые образуют плоскость.

Пример гладкого сопряжения поверхностей в угловой точке.

Если некоторые из прямых не имеют гладких сопряжений, это означает, что все касательные векторы этих прямых в угловой точке должны принадлежать одной плоскости, чтобы удовлетворить условию гладкого сопряжения.

Линия притыкания шпангоута не лежит в плоскости. Результат - сломы на ватерлиниях..

Как правило, на начальных этапах проектирования поверхности корабля конструктор об этом не думает. В это время момент его больше всего интересует форма корпуса в целом. Проблемы очень хорошо видны, если построить в районе такой точки большое количество сечений. Линии в этой области не гладкие и часто имеют сломы на границах участков поверхности. Поскольку при окончательном сглаживании поверхности в Shape Maker мы обычно используем один участок поверхности на всю носовую оконечность, мы не можем и не должны повторять ошибки начального этапа проектирования. Иногда сложно объяснить заказчику законность такого решения.

Рассмотрим некоторые случаи.

1. Форма линии плоско-килеватого днища.

Линия плоско-килеватого днища имеет слом при переходе от наклонной плоскости днища к горизонтальному килю.На виде сверху такая линия изображается одной плавной кривой. На виде корпус эта кривая имеет слом в точке перехода к горизонтальному килю. При моделировании поверхности корабля участками Безье у нас должно получиться соединение двух участков поверхности в точке слома. В то же время, чтобы избежать слома на поверхности вокруг этой точки, необходимо строго определять угол входа шпангоута в точку слома. На начальном этапе проектирования об этом, как правило, никто не задумывается. Сама линия плоско-килеватого днища на виде сверху также должна иметь слом.

Моделирование линии плоско-килеватого днища.

Есть три способа решить эту проблему:

- Сделайте точку слома на границе нашего участка поверхности. В то же время мы можем выполнить условия для плавной кривой на виде сверху.Недостатком такого подхода является то, что на границе нашей поверхности появляется жесткая точка. Это говорит о том, что поверхность в этом районе недостаточно гладкая. Если заказчик настаивает на такой форме кривой, вы можете пойти на это.

Слом на граничной кривой новой поверхности.

- Еще одно решение этой проблемы состоит в том, что мы продляем наклонную часть линии плоско-килеватого днища нижней линии ниже плоскости горизонтального киля и обрезаем поверхность по базовой плоскости. В этом случае горизонтальная линия киля будет линией пересечения. При таком подходе в точке слома будет реальный слом, а поверхность будет гладкой. Недостатком этого метода является то, что линия пересечения носовее точки слома не будет совпадать с линией прототипа.

Продление повкерхности ниже основоной плоскости и обрезка её.

- На мой взгляд, правильный подход - установить три контрольные точки нашей кривой строго на линии горизонтального киля. В этом случае форма кривой будет несколько иной, но это упростит работу по моделированию поверхности на этом участке и даст желаемую гладкость поверхности.

Наиболее предпочтительное решение.

2. Угол входа шпангоутов в точке начала подъема штевня от базовой плоскости. Угол входа шпангоутов вблизи точки начала форштевня не может быть произвольным. Вектор касательной шпангоута должен в этой точке принадлежать плоскости, образованной касательными векторами линии штевня и линии плоского днища. Учитывая, что эта точка является угловой точкой нашей новой поверхности, это очень важно. Как бы вы ни пытались изменить форму угла входа этого шпангоута, изменяя положение контрольных точек поверхности, у вас мало что получится. Попробуйте изменить углы входа штевня или линии плоского днища, и вы сразу увидите разницу. Все вышесказанное относится к исходной модели поверхности. Часто дизайнер не задумывается об этих аспектах. Поэтому очень часто на таких участках исходной поверхности встречаются сломы на ватерлинии. Такие участки обычно проверяются в первую очередь при исследовании исходной поверхности.

Угол входа шпангоута.

3. Линия плоского борта, переходящая в линию палубы или горизонтального слома поверхности. Часто линия плоского борта имеет слом в месте соединения с палубой. Из-за определенных ограничений на количество граничных линий нашей поверхности, мы вынуждены сделать точку слома на нашей поверхности в этой точке. Это не более чем дань традиции. Конечно, форма линии плоского борта очень важна для определения плоской части поверхности корпуса, но создавать слом в этом месте нет никакой необходимости. Это просто дань традиции.

Есть несколько вариантов решения этой проблемы:-

Задание слома на границах поверхности. Это решение не очень хорошее, так как приводит к локальной негладкости нашей поверхности. Поскольку линии плоского борта и палубы образуют в этой области плоскость, эта неплавность почти не заметна.

Точка слома при переходе линии плоского борта в палубу.

- Скругленная линия перехода. Это наиболее предпочтительно, поскольку не вызывает проблем с поверхностью. При этом участки каркаса выглядят очень естественно. Для меня это самый простой и предпочтительный способ.

Скругленный переход линии плоского борта в палубу.

- Еще один способ имеющий право на существование - продлить нашу поверхность над линией палубы и обрезать ее плоскостью палубы. Поверхность в этом случае также выглядит естественной, но этот вариант усложняется, если вы планируете строить поверхности выше линии палубы.

Продленная поверхность обрезается по красной линии.

Результат после обрезки.

Здесь я показал лишь некоторые аспекты, на которые нужно обратить внимание при сглаживании поверхности корпуса судна. Таким образом, можно только посоветовать бережно относиться к исходной модели поверхности, но в то же время не повторять ошибок исходной модели.