Практически, почти любой САПР, который поддерживает NURBS-поверхности, может использоваться для проектирования обводов корпуса судна. Очень часто выбор программы зависит от уровня цен САПР и функциональности для моделирования NURBS-поверхностей. Для этого можно использовать даже механические САПР. Это нормально, если это проектрование поверхности на начальной стадии проектирования. Если требуется сгладить поверхность корпуса для выпуска рабочей документации, это займет намного больше времени, и в конечном итоге вы скорее всего не получите приемлемого результата. Проблема в недостаточной функциональности средств контроля качества поверхности в большинстве универсальных САПР.
При моделировании судовой поверхности необходимо учитывать несколько важных моментов:
- При проектировании поверхности корпуса судна мы оперируем в основном с поперечными сечениями, такими как шпангоуты, ватерлинии и батоксы. Большинство конструктивных элементов корпуса притыкаются к наружной обшивке именно по таким линиям, поэтому для конструктора естественно проверять качество поверхности по ортогональным сечениям.
- Большой масштаб моделируемых поверхностей. Поверхность корпуса судна обычно намного больше, чем например автомобиль или самолет. Большой масштаб требует более точного сглаживания поверхности и одновременного удовлетворения множества различных дополнительны геометрических условий.
- Технологические аспекты сглаживания корпуса судна. При изготовлении корпуса используется множество гнутых элементов, таких как листы обшивки и профили. Плохо сглаженная поверхность создаст проблемы при гибке, сборке и сварке корпусных кострукций.
- Фактор времени. Процесс проектирование судна это каждый раз процесс создания индивидуального продукта. Каждое судно уникально. Обычно весь процесс проектирования занимает несколько месяцев, и обводы корпуса должны быть готовы как можно скорее, в отличие например от автопрома, где процесс создания нового автомобиля занимает годы.
- Экономический аспект. Дваже если правильно сглаженная поверхность сэкономит судовладельцу всего несколько десятков литров топлива в час, это может быть довольно существенно в течении всего периода эксплуатации судна.
- Экологический аспект. Так же как и в предыдущем случае - чем меньще расход топлива - тем меньше загрязнение атмосферы.
- Эстетический аспект. С давних времен дизайн судов был сродни искусству. Каждый судовладелец рассчитывает получить хорошее судно с идеальной формой корпуса а не уродливую коробку для перевозки некоего оборудования внутри. В случае с яхтами вопрос эстеики выходит на первое место.
Уже много лет я использую Shape Maker для сглаживания судовых поверхностей. Он разрабатывался с самого начала для проектирования судов и в тесном сотрудничестве с проектантами судов. В этой статье Я хотел бы показать функции контроля качества этого программного обеспечения.
Shape Maker - функции контроля качества.
1. Визуализация выделенного объема поверхности корпуса.
Иногда очень сложно контролировать форму ватерлиний в районе носовой оконечности с бульбом. Многие из них пересекаются друг с другом и выглядят довольно хаотично. В Shape Maker пользователь может определить объем для визуализации.Все объекты за пределами этого объема будут скрыты. Кроме того, пользователь может настроить, сколько сечений, таких как шпангоуты, ватерлинии и батоксы, должно быть представлено в пределах этого объема. Это помогает быстро и очень точно проверить любую область поверхности. Еще одна опция контроля при помощи объема помогает последовательно проверять сечение за сечением. Пользователь может задать глубину объема в одну шпацию, и сдвигать его по глубине на такое же расстояние. Это помогает очень легко проверить каждое поперечное сечение и при необходимости внести изменения.
2. Старый, но проверенный метод контроля качества линий, если взглянуть на чертеж почти в плоскости рабочего стола.
Это помогает увидеть все дефекты линии. Этот метод использовался еще до компьютеров, и даже сейчас, некоторые дизайнеры, доверяющие только своим глазам, используют его. Аналог этого в Shape Maker - масштабируемый вид. Модель можно масштабировать в одном направлении. Это дает лучший обзор. Например, если мы работаем с длинной и узкой формой, такой как профиль NACA, практически невозможно проверить, насколько гладкая эта линия. Сжатый вид показывает все дефекты. Если в сжатом виде линии выглядят нормально, значит, в реальном масштабе все должно быть в порядке. Модель в Shape Maker масштабирована только для визуализации. Все координаты, размеры не масштабируются, и пользователь может работать в масштабированном виде, как в обычном виде. Эта опция очень полезна для проверки и модификации поверхностей например в районе притыкания шпангоутов к плоскому борту и плоскому днищу. Очень часто практически невозможно проверить плавность притыкания шпангоутов к плоскому борту. Очень много сечений практически сходятся в одну точку. В сжатом виде такие области намного проще контролировать и редактировать. Если он будет хорошо смотреться в сжатом виде, он будет намного лучше в реальном масштабе. Резюмируя - это как микроскоп для дизайнера.
3. Отображение графиков кривизны.
Большинство современных систем моделирования поверхности имеют это опцию. Shape Maker показывает радиусы кривизны сечений поверхности. Эта функция хорошо показывает районы поверхности с локальными уплощениями. Хорошее и равномерное распределение кривизны важно для корректных разверток листов обшивки и гибки шаблонов профилей. Графики радиусов кривизны динамически изменяются при измении формы поверхности. Это дает пользователю хорошее представление о том, как нужно изменять форму поверхности для получения лучшего результата.
4. Отображение линий перегиба на поверхности.
Даже если мы работаем с поверхностью для задания формы корпуса, поверхность представляется набором сечений шпангоутов, ватерлиний и батоксов. Большинство деталей корпусных конструкции расположено в плоскостях этих сечений. Конструктору очень важно контролировать форму поперечных сечений. Shape Maker имеет возможность динамической визуализации линий перегиба на поверхности - линий, при пересечении с которыми, шпангоуты, ватерлинии и батоксы меняют направление кривизны. Если сечение несколько раз пересекает линию перегиба, значит, на линии есть волнистость, которую необходимо исправить. Линии перегибов указывают на проблемные области и динамически обновляются при редактировании формы поверхности. Кроме того, в Shape Maker есть визуализация линий перегиба для гауссовой кривизны. Она показывает области, где изменяется направление гауссовой кривизны.
5. Цветовая визуализация гауссовой кривизны поверхности.
Визуализация гауссовой кривизны позволяет более точно контролировать форму поверхности. Кривизна автоматически обновляется при изменении формы поверхности.
