Некоторое время назад я сглаживал поверхность небольшого корпуса рыболовного судна. Компания, для которой я выполнял эту работу, занималась выпуском рабочей документации на это судно. В исходном варианте нижняя поверхность была сделана разворачивающейся. Дизайнер проекта отверг этот вариант и настоял на том, чтобы все нижние шпангоуты были строго прямыми. Он объяснил это тем, что в конструкции будут использоваться панели с ребрами жесткости в плоскости рам. Поскольку у меня не было прямого контакта с проектантом и не было возможности обсудить эту проблему, я согласился изменить поверхность. Сделать шпангоуты прямыми - самое простое решение. Корпус судна был алюминиевым и предполагал деформацию металла при изгибе листов обшивки, поэтому я согласился на такое решение. В то же время у меня не было особого выбора при изменении формы поверхности - у меня не было возможности сильно отклониться от исходной формы граничных кривых. Сглаженный корпус был согласован с заказчиком и использовался для выпуска рабочей документации. Когда рабочая документация на большую часть корпуса была уже изготовлена и доставлена на верфь, выяснилось, что нижняя часть носовой оконечности корпуса разворачивается с ошибками - длины кромок листов обшивки не соответствуют длинам кромкам листов корпуса в 3D. Сначала мы подумали, что это ошибка в программе, которая использовалась для создания рабочей документации. Я развернул тот же лист в ShapeMaker и тоже получил неудовлетворительный результат. Я потратил довольно много времени, пытаясь порезать этот лист так, чтобы получить более-менее правильный результат. В итоге пришлось разбить его на четыре листа. Поскольку исходный лист обшивкии был треугольной, было непонятно, почему она не разворачивается. После более тщательного анализа поверхности выяснилось, что рамки скручены друг относительно друга. Точно так же, как если бы вы закрепили линейками противоположные края листа бумаги, сделав их строго прямыми, и скручивали линейки одна относительно другой. При этом лист бумаги не может принимать любую форму и непредсказуемо деформируется. Вот что случилось с нашим листом обшивки. Конечно, разбиение на отдельные листы дало положительный результат, но это только минимизировало ошибку. Это хороший пример того, как нежелание дизайнера вникать в проблемы при выпуске рабочей документации для верфи приводит к проблемам при строительстве корпуса судна. Возможно, это было следствием того, что я не имел прямой связи с проектантом. Как правило, я работаю с компаниями, которые выпускают рабочую документацию по готовым проектам. В любом случае я получил хороший урок. В следующий раз, если требования дизайнера будут такими жесткими и противоречивыми, от их реализации лучше отказаться. Таким образом правило, согласно которому заказчик всегда прав, не всегда работает.

Несмотря на то, что NURBS представление кривых и поверхностей давно уже является стандартным инструментом моделирования кривых и поверхностей в судостроении, многие инженеры до сих пор слабо представляют с чем они имеют дело. Попробуем взглянуть на этот инструмент не с математической, а с практической инженерной точки зрения. Попробуем понять: - Чем NURBS отличается от обычных сплайнов? - Какой NURBS лучше? - Что делать с весами? - Как определить какая часть кривой изменится при перемещении точки контрольного многоугольника? - Почему точки контрольного многоугольника не лежат на кривой? - Что удобнее? Изменять непосредственно кривую или многоугольник? - Как многоугольник связан с кривой? Начнем с начала. NURBS кривая представляет собой набор сегментов параметрических полиномиальных кривых состыкованных между собой ( куда уж тут деться от математики? ). Каждая точка NURBS может быть вычислена в зависимости от параметра U. Думаю, что разбираться что находится внутри Fx, Fy, Fz мы не будем. Примем это как черный ящик. X = Fx(U) Y = Fy(U) Z = Fz(U) Как видно из этих уравнений, координаты точки на NURBS кривой не зависят друг от друга и зависят только от параметра U. То есть мы можем рисовать кривую любой формы, в том числе с петлями. В этом есть преимущество NURBS перед традиционными математическими сплайнами. Другим преимуществом можно назвать удобство визуализации таких кривых. При вычислении точек с равным шагом по параметру, кривая выглядит плавной и красивой. Недостатком можно назвать то, что при необходимости вычислить точку (или точки) на кривой c фиксированной координатой, потребуется численное решение. Это означает что точка будет вычислена с заданной точностью. Обращаю на это внимание, так как аспект точности важен при передаче данных из одной программы в другую. Форма любой NURBS кривой определяется следующими параметрами: Степень и порядок кривой. NURBS состоит набора полиномиальных сегментов заданной степени. От степени зависит гладкость стыковки сегментов кривой между собой, области изменения NURBS при изменении положения одной контрольной точки и минимальное количество возможных точек контрольного полигона. Минимально возможное количество контрольных точек вычисляется как Степень + 1. Это и называется в разной литературе порядком кривой. Это нужно знать, чтоб встретить во всеоружии разработчиков всяких САПР, которые запугиваю несчастных инженеров подобными терминами. Какая степень лучше? Наверное та, которая выше. Кривая более плавная и красивая. Наверное, это то, что нам нужно? Ниже я привел пример NURBS степени от 1 до 5, представленный на том же самом наборе контрольных точек. Посмотрите, как влияет степень на форму кривой. Первая степень – кривая совпадает с контрольным многоугольником. Не интересно. Не стоило даже городить огород. Проще использовать многоугольник. Вторая степень – кривая уже выглядит как кривая. Обратите внимание на интересное свойство – кривая касается каждой линии контрольного многоугольника. С такой кривой уже можно работать, но – участки такой кривой стыкуются только по касательной. Кривизна такой кривой изменяется скачками от участка к участку. Недостаточная плавность такой кривой будет визуально заметна. Третья степень – кривая более гладкая. Выполняется непрерывность касательных и кривизны. Эту степень чаще всего используют при проектировании. Пятая степень. Все лучше и лучше. Выполняется гладкость прoизводных более высокого порядка. Недостатки этих кривых в том, что форма кривой довольно сильно отличается от многоугольника. Другим недостатком можно считать то, что при изменении одной контрольной точки изменяется значительная часть кривой. Так что любителям перфекционизма в проектировании судов скажу – не удивляйтесь, если при изменении линии в районе бульба изменится половина носовой оконечности. Контролировать такую кривую значительно сложнее. Так что при выборе степени NURBS следует прислушаться к здравому смыслу. Как дополнительный аргумент приведу в пример функцию синуса или косинуса как бесконечно гладких кривых с точки зрения математики. Однако их никто не использует для проектирования судов. Контрольный многоугольник. Наконец-то мы пришли к одному из самых важных свойств NURBS – контрольному многоугольнику кривой. Собственно говоря, это то, за что этот класс кривых и поверхностей называют скульптурными. В отличие от сплайнов, где кривая проходит через набор точек, форма NURBS кривых определяется формой многоугольника, где кривая проходит только через начальную и конечную точки многоугольника. Во всех остальных случаях форма кривой лишь повторяет форму многоугольника, но не проходит через все его точки. Это было хорошо видно на примере изменения степени кривой. Сплайн проще, скажете вы, сплайн проходит через все заданные точки. Сплайном легче управлять. На самом деле это не играет существенной роли при проектировании, а условие прохождения линии через заданную точку используется очень редко. Вместе с тем NURBS имеет гораздо больше полезных свойств, а интерактивное изменение формы кривой при изменении точек контрольного многоугольника ничуть не сложнее, чем изменение положения точки сплайна. Итак, форма NURBS кривой определяется формой контрольного многоугольника. Что надо знать при работе с контрольным многоугольником: - Кривая начинается и заканчивается в конечных точках контрольного многоугольника. - Углы наклона кривой в конечных точках совпадают с углами наклона отрезков многоугольника в конечных точках. - Степень прилегания кривой в конечных точках зависит от длины соответствующего отрезка. Как это показано на картинке ниже. - Для кривых второй степени кривая касается каждого отрезка - в случае кривых третьей степени кривая касается многоугольника, если три последовательные вершины лежат на одной прямой. В этом случае точка касания совпадает со средней точкой. - если для кривой третьей степени четыре точки лежат на одной прямой, участок кривой будет совпадать со средним отрезком многоугольника и будет представлять собой математически точную прямую. Больше точек на одной прямой – больше прямолинейная область нашей кривой. Попробуйте сделать то же самое с классическим сплайном. С большой уверенностью могу сказать, что в этой ситуации классический сплайн будет осциллировать вокруг требуемой прямой. Следующий пример показывает, как в этом случае ведет себя кривая пятой степени. Что получить касательную в точке нужно, чтоб пять точек многоугольника были на одной прямой. Если требуется строго прямолинейный участок, точек должно быть еще больше. Одним словом, чем выше степень, тем сложнее контролировать форму. - рассмотрим еще одно, на мой взгляд потрясающее свойство NURBS кривых – это свойство выпуклой оболочки. Если многоугольник выпуклый – кривая не будет иметь точек перегиба. Для невыпуклого многоугольника кривая всегда будет иметь перегибы. Это свойство позволяет контролировать форму кривой даже без использования графика кривизны. - еще одно очень важное свойство это локальность изменения формы кривой. Если изменить положение одной контрольной точки, то изменится только часть кривой. Область изменения кривой зависит от степени NURBS. Область изменения для кривой второй степени. Область изменения для кривой третьей степени. Область изменения для кривой пятой степени. Обратите внимание на то, что область изменения кривой в этом случае очень большая. Суммируя все, что мы здесь узнали о контрольном многоугольнике: - Основное средство управления формой кривой. - Позволяет моделировать кривую практически любой формы, даже с прямолинейными участками. - Позволяет локально изменять форму кривой. - Плавность кривой зависит от степени кривой, но, как и везде, за все надо платить. Плавная кривая высокой степени сложнее в управлении. Добавлю только то, что при моделировании кривых старайтесь равномерно распределять точки контрольного многоугольника вдоль кривой. ”Kрасивый” контрольный многоугольник определяет плавную и качественную кривую. Весовые коэффициенты. В литературе, как и в руководствах различных 3D программ часто используются два термина B-Spline и NURBS. В чем различие? NURBS отличается от B-Spline только тем, что точки контрольного многоугольника NURBS кроме координат X,Y,Z, имеют дополнительный параметр, который называется весом. Смысл этого параметра в том, что дизайнер имеет возможность определять какая из точек контрольного многоугольника может сильнее влиять на форму кривой. Если веса у всех точек одинаковы (что чаще всего и бывает), то это и есть B-Spline. Чаще всего вес равен единице. Если значение веса в какой-либо точке равно нулю, это говорит о том, что данная точка не влияет на форму кривой. Математически красиво, но практически непонятно. Если точка имеет вес больше 1, например 2, то кривая как бы притягивается к этой точке. Часто веса используются внутренними функциями какой-либо системы моделирования для узко специализированных нужд. Например, используя веса можно задать математически точную окружность. При использовании B-Spline это невозможно. Если задать вес очень большим, например 10, то кривая будет проходить очень близко к точке. Визуально это может выглядеть как точка слома на линии. Но это только визуально. Линия не будет математически точно совпадать с точкой. Так выглядит кривая с нулевым значением веса в центральной точке. Вес равен 1 Вес равен 2 Вес равен 10 Обращаю ваше внимание на то, что в отличие от изменения степени кривой, изменение веса в точке не приводит к изменению области модификации кривой. Это то, что нужно знать о весах в точках контрольного многоугольника. Узловой вектор. NURBS кривая представляет собой набор сегментов полиномиальных кривых. Благодаря этому мы и имеем такие замечательные свойства, как локальность модификации кривой и возможность спрямления части кривой. Форма каждого из этих сегментов (их еще называют span), зависит от нескольких точек контрольного многоугольника. Каждый сегмент начинается и заканчивается в узлах – точках на кривой, представляющих собой границы сегмента. Узлы определяются значениями параметра кривой. Число узлов определяется ка число точек контрольного многоугольника + порядок кривой. Расположение узлов определяется узловым вектором. Как правило узловой вектор используется для внутренних манипуляций в программах 3D моделирования. Изменять узловой вектор для изменения формы кривой практически нереально. Для практической работы по моделированию кривых наиболее важно иметь равномерное распределение узлов и сегментов кривой по параметру. В этом случае изменение положения контрольных точек кривой будет наиболее предсказуемо. На этом примере показана кривая третьей степени с многоугольником из 5-ти контрольных точек. В этом случае кривая имеет два сегмента. Желтая точка показывает границу между сегментами. Узловой вектор будет выглядеть так: 0,0,0,0, 0.5,1,1,1,1 – значение 0.5 как раз и соответствует узловой точке. Чем узловые точки отличаются от любых других точек на кривой? Узловые точки помогают нам контролировать форму кривой. На примере ниже показано положение узла (желтая точка), в котором начинается криволинейная область кривой. Сегменты кривых могут быть прямолинейными или криволинейными только в переделах одного сегмента. Поэтому, как бы вы этого ни хотели, только в узловой точке кривая может переходить в математически точную прямую. Как пример можно привести линию палубы, переходящую в плоский борт. Думаю, что на любой судоверфи возникнут вопросы к конструктору, если плоский борт вдруг станет немного неплоским. См. ниже. Какую бы программу для моделирования линий и поверхностей вы не использовали, каждая из них использует NURBS. Способов управления формой линий может быть много. Некоторые программы используют касательные в конечных точках и узлы, как средство редактирования кривой. Некоторые позволяют модифицировать любую точку на кривой. В итоге все они всё равно сводятся к тем свойствам NURBS о которых я рассказал выше. NURBS это как музыкальный инструмент и от правильной настройки этого инструмента существенно зависит конечный результат. Иллюстрации, которые вы видите в этой статье я сделал в интернете на сайте "nurbscalculator.in" Это простой и удобный NURBS онлайн калькулятор. Вы можете сами попробовать различные варианты параметров кривой и оценить насколько это приемлемо для вас.

Официально выпущен релиз Shape Maker 2021. Если Shape Make уже установлен на Вашем компьютере, Вы можете загрузить и установить новую версию здесь. Если вы не имеете пробной лицензии, но хотите попробовать программу, Вы можете ее получить зарегистрировавшить на сайте SHMEXPERT как участник. Зарегистрироватиься может тут. Что нового в этой версии: - добавлен импорт файлов IGES из Catia. - изменен порядок выделения элементов. Последний введенный элемент теперь выбирается первым. - добавлена ​​новая функция для реорганизации сети точек контрольного многоугольника. Эта функция показывает хорошие результаты при сглаживании линий углов равного наклона поверхности. - функция сглаживания площади контрольных точек работает быстрее и точнее. Эта функция также используется при сглаживании линий и рядов контрольных точек поверхности. - исправлена ​​старая ошибка с привязкой к объекту при масштабированом перемещении курсора. - Графика OPENGL оптимизирована в соответствии с последними обновлениями Windows 10. - функция ORTO теперь работает, если курсор находится около вертикали или горизонтали, во всех остальных случаях работает режим NO ORTO. Таким образом, нет необходимости переключать эти режимы вручную. - изменен алгоритм редактирования узлов кривой. Теперь используется тот же алгоритм, что и для редактирования произвольной точки на кривой. - Оптимизированная передача данных для расчета объема в гидростатике. Новый файл создается только при изменении геометрии поверхности. - результаты гидростатических расчетов сохраняются в окне вывода команд и одновременно в специальный текстовый файл. Это позволяет лучше отслеживать изменения параметров при изменении формы корпуса. Этот файл можно открыть автоматически после выполнения расчетов. - добавлен новый элемент - панель. Этот элемент позволяет объединять связанные группы поверхностей и строить из них объемы. Теперь можно описать практически любые отсеки корпуса корабля для передачи в модуль расчета гидростатики. Отсеки можно собирать из любого количества панелей любой конфигурации, как плоских, так и изогнутых. Геометрия отсеков автоматически изменяется при изменении базовых поверхностей панели. Например, перемещение поперечной переборки автоматически изменяет геометрию всех прилегающих к ней отсеков. Панель полностью решает проблему задания и автоматической модификации отсеков корпуса при изменении формы поверхности. - добавлен модуль просмотра файла гидростатики.Теперь пользователь может посчитать основные характеристики корпуса для заданной осадки, крена и дифферента.

Моё знакомство с CADMATIC состоялось еще тогда, когда этот программный продукт назывался NUPAS-CADMATIC. Это произошло в компании VIK-SANDVIK, которая на тот момент имела больше всех лицензий на этот продукт. Этот пакет мне сразу понравился логичностью, простотой освоения и легкостью в использовании. Он использовался одновременно во всех офисах компании в разных странах, а казалось, что твои коллеги сидят в соседней комнате, а не работают например, в Польше или Сербии. По сути NUPAS-CADMATIC представлял собой набор пакетов программ связанных друг с другом через интерфейсные файлы и базы данных. Так для моделирования судовой поверхности использовалась NAPA, из которой имелся прямой интерфейс в NUPAS-CADMATIC. В то время в компании VIK-SANDVIK было всего два человека, которые могли моделировать поверхность корпуса. Это был довольно трудоемкий и длительный процесс. Поэтому, когда в программе появился модуль ShapeImport позволявший загружать IGES файлы, Gunnar Hovland, который тогда был руководителем корпусного отдела, предложил мне попробовать загрузить свою поверхность в NUPAS-CADMATIC. С этого момента и начался процесс адаптации и совместной работы Shape Maker и CADMATIC. Интерфейс передачи данных оказался простой и удобный. В дополнение к имеющимся возможностям мы добавили контроль ориентации поверхностей, возможность объединения цепочки граничных линий в одну линию без потери точности и некоторые дополнительные опции в IGES файл. Так как при передаче данных используется та же самая библиотека, данные передаются без потери точности. Особенно это важно при передаче обрезанных поверхностей. Как показывает опыт, часто обрезанные поверхности становятся источником щелей в модели. Отсутствие щелей это одно из наиболее важных условий успешного моделирования корпусных деталей и, особенно листов обшивки. В последних версиях CADMATIC используется новый, более точный алгоритм разверток, который особенно чувствителен к зазорам между поверхностями., В течении длительного времени многие компании используют Shape Maker как средство для проектирования и сглаживания судовой поверхности совместно с CADMATIC. При чем моделируются и передаются как отдельные группы, любые криволинейные поверхности, которые используются при моделировании конструкций корпуса. Поверхности надстроек, рубок, якорных ниш и многие другие. Использование Shape Maker совместно с CADMATIC позволяет экономить много времени при моделировании и передаче поверхности. Теперь, спустя много лет можно с уверенностью сказать, что Gunnar Hovland был прав, решив использовать Shape Maker как базовое средство для сглаживания поверхностей для CADMATIC.

В одном из последних выпусков Shape Maker появилась возможность визуализировать линии равных углов наклона поверхности к вектору, перпендикулярному плоскости проекции. Количество линий, рассчитанных на поверхности, определяется как количество секторов, разделяющих прямой угол. Таким образом, если количество строк равно 90, это означает, что все линии будут отображаться с шагом в один градус. Это несколько похоже на рендеринг зебры на поверхности, но в нашем случае это визуализация линий, а не закрашенной поверхности. Что это дает нам и как с помощью этого инструмента можно контролировать качество нашей поверхности? На следующем рисунке показана полусфера радиусом 10 метров с визуализацией линий равного угла. Соответственно, линии представляют собой концентрические окружности.Ниже показана та же сфера, но одна из точек контрольного многоугольника смещена на 10 мм от исходного положения. Форма линий равного угла в области этой точки искажена. То есть на 10-метровой сфере это позволяет обнаружить негладкость поверхности в 0,01%. Также обратите внимание, что перемещение точки контрольного многоугольника всегда больше, чем перемещение соответствующей точки поверхности. Это означает, что чувствительность этого метода еще выше. То есть это своего рода микроскоп для изучения гладкости поверхности. Конечно, форма поверхности корпуса судна обычно далека от сферической, но для контроля формы поверхности линии равных углов очень полезны. Например, в области радиуса скуловой части поверхность корпуса близка к цилиндрической, а линии равного угла должны быть параллельны друг другу и равномерно распределены по поверхности скулы. Обычно эту область трудно контролировать с помощью графиков кривизны шпангоутов. Сечения мало отличаются друг от друга, а графики кривизны накладываются друг на друга, образуя мессиво из линий. Для более наглядного представления реальной формы этих кривых можно использовать сжатое изображение вдоль продольной оси. После нескольких экспериментов с линиями равного угла поверхности можно сказать следующее: - для изучения формы поверхности по линиям равного угла необходимо, чтобы форма поверхности корпуса была уже достаточно точно определена, - линии равного угла не определяют форму поверхности так однозначно, как ортогональные сечения, но дают хорошее представление о локальных дефектах поверхности, - поверхности, сглаженные по линиям равного угла, как правило, имеют плавное изменение кривизны поперечных сечений, - наиболее информативными проекциями для сглаживания по линиям равного угла являются вид сбоку и вид сверху, - для локального сглаживания лучше использовать режим изменения одной контрольной точки в сочетании с режимом перемещения курсора в глубину проекции, - для лучшей наглядности удобнее отключать линии, соединяющие точки контрольного многоугольника, - нет необходимости изменять точки контрольного многоугольника, модификация произвольной точки на поверхности также является очень эффективным методом изменения формы поверхности в этом случае, - поскольку этот метод имеет очень высокую чувствительность к изменению формы поверхности, необходимо использовать режим масштабного перемещения курсора с ценой деления 1 мм или даже 0,1 мм. Это позволит очень незначительно изменить форму поверхности при сохранении необходимой гладкости. Близким аналогом линий равного уклона является метод контроля качества поверхности, основанный на отражениях на поверхности параллельных полос с равными шагами. Этот метод управления также используется при моделировании поверхности автомобилей. Вы можете попробовать использовать этот метод для контроля качества поверхностей яхты. Конечно, было бы наивно полагать, что математическая модель будет в точности воспроизведена в стальном корпусе новой яхты, без искажений и деформаций. Но я считаю, что правильно сглаженная поверхность значительно сократит объем работы по ручному сглаживанию, шлифовке и покраске корпуса яхты. Думаю, что для корпусов больших кораблей этот метод также поможет улучшить качество поверхности корпуса.

Некоторое время назад, просматривая старые проекты, я обнаружил этот ледокольный буксир. И даже сейчас я могу сказать, что это была одна из самых сложных форм корпуса, которые я когда-либо делал. Форма очень необычна и имеет множество ограничений, которые было необходимо соблюдать. Это угол входа ватерлинии носовой части, кормовых ножей, ровный участок в корме над азимутальными подруливающими устройствами, особая форма шпангоутов на миделе судна. В этом случае требовалось соблюдать гладкость поверхности корпуса для выпуска рабочей документации для постройки. Помню, больше недели думал только о том, как правильно разбить эту поверхность на отдельные участки. Особые требования к гладкости корпуса предъявлялись также потому, что листы обшивки корпуса имели довольно большую толщину, и любые проблемы с поверхностью приводили к проблемам с гибкой листов обшивки. В конце концов, все получилось очень хорошо. Старая модель и сейчас выглядит практически идеально, несмотря на то, что на тот момент, когда я ее делал, многие полезные функции в программе еще не были реализованы. Сглаженная поверхность была передана в Foran для изготовления рабочей документации, и у верфи не возникло вопросов по поверхности корпуса и листов обшивки. Судно показало свою эффективность и до сих пор находится в эксплуатации. Иногда мне кажется, что моделируя поверхность корпуса, мы создаем своего рода фундаментальную скульптуру. Жалко, что большая часть этой скульптуры почти все время находится под водой.

Форма поверхности корпуса судна крайне субъективна. Во всяком случае, мы оцениваем её в категориях нравится - не нравится или красивая - не красивая. Конечно, в реальном процессе проектирования учитывается и оценивается гораздо большее количество параметров, влияющих на поведение судна в море. Один из них, который напрямую влияет на форму корпуса, - это величина гидродинамического сопротивления корпуса судна. Конечно, любой судовладелец заинтересован в максимальной эффективности своего судна. Снижение гидродинамического сопротивления корпуса на 10% обеспечивает значительную экономию топлива. С учетом эксплуатации судна 15-20 лет эта экономия будет колоссальной. Помимо снижения стоимости топлива при эксплуатации судна сокращается также выброс вредных веществ в атмосферу. Таким образом, снижение гидродинамического сопротивления корпуса судна улучшает экологическую ситуацию. Модельные испытания формы корпуса в опытовом бассейне и по сей день являются наиболее точным методом определения гидродинамических характеристик корпуса. Несмотря на автоматизацию изготовления моделей на станках с ЧПУ, это долгий, трудоемкий и дорогостоящий процесс. Сопротивление движению судна в воде, оптимальные характеристики винта, поведение корпуса на волне, учет ветровой нагрузки, оптимальное расположение килей трюма и многое другое можно получить после проведения модельных испытаний. При этом методы численного моделирования поведения корпуса в воде постоянно совершенствуются и, возможно, через какое-то время они полностью заменят модельные испытания. ( CFD - Computational fluid dynamic - конечно элементный метод расчета обтекания корпуса судна.) Прогресс в области численных методов моделирования поведения корабля в воде зависит от использования более мощных процессоров и большего объема памяти для более точных расчетов. Сильный импульс использованию численных методов дало развитие облачных вычислений. Наличие на рынке большого количества специализированных центров облачных вычислений позволило сделать эту услугу более доступной, а цены приемлемы не только для крупных конструкторских бюро, но и для небольших компаний. Теперь для получения результата требуется в среднем 1-2 дня расчетов. Вы всегда можете ускорить вычислительный процесс, подключив к расчету дополнительные процессоры. Конечно, точность представления численного моделирования обтекания корпуса зависит не только от используемой мощности компьютера, но и от учета всех аспектов обтекания в вычислительной математической модели. Правильная настройка математической модели требует не только знания физической природы моделируемого процесса, но и некоторых предварительных исследований для установления значений параметров, наиболее точно описывающих модель. Самостоятельно провести подобные расчеты может позволить себе только крупная компания.Большинство конструкторских бюро пользуются услугами специализированных вычислительных фирм CFD. Обобщая вышесказанное, можно определить следующие условия использования результатов компьютерных расчетов в процессе проектирования: - Результаты расчетов могут не совпадать с результатами модельных испытаний, но визуально (изображение волновой поверхности и положение линий тока вокруг коруса судна) совпадают достаточно точно. - Улучшение результатов расчетов при оптимизации формы корпуса, безусловно, улучшит результаты обтекания реального судна. - Форма волновой поверхности, расположение линий тока и распределение давлений вокруг корпуса достоверны и являются исходными данными в процессе оптимизации. - точность расчета во многом зависит от точности моделирования поверхности корпуса корабля. Расчеты проводятся на основе довольно точных расчетных сеток (иногда до нескольких миллионов ячеек), и любой дефект поверхности может существенно изменить картину обтекания корпуса. На мой взгляд, результаты компьютерных расчетов намного информативнее результатов модельных тестов. Например, цветная визуализация составляющей динамического давления очень информативна для исследования потока. Линии обтекания также более информативны. Возможность рассчитать несколько различных вариантов поверхности за довольно короткое время также дает неоспоримые преимущества по сравнению с оптимизацией корпуса в опытовом бассейне, где нужно переделывать модель корпуса. По сути, оптимизация поверхности судна на компьютере практически ничем не отличается от оптимизации в бассейне. По результатам испытаний вносятся изменения в форму корпуса и испытания повторяются еще раз.Единственная разница в том, что поменять компьютерную модель намного проще и быстрее, чем реальную модель корпуса, используемую для модельных испытаний в бассейне. Расчет также не требует больших временных и финансовых затрат по сравнению с запуском модели в бассейне и обработкой результатов. В настоящее время Shape Maker не имеет модуля расчета гидродинамики. Для выполнения таких расчетов модель поверхности передается в системы расчета гидродинамики. В этом случае, как правило, дополнительной обработки модели не требуется. Результаты визуализации расчетов можно загрузить в Shape Maker в качестве руководства для последующего изменения формы поверхности. В настоящее время результаты расчетов, выполненных в Open FOAM и Fine Marine Numeca Inc., могут быть загружены в Shaper Maker. Это позволяет значительно ускорить процесс изменения формы поверхности для каждой новой итерации. Конечно, оптимизация поверхности требует определенных знаний и опыта в этой области, но при этом можно добиться неплохих результатов. Так, для водоизмещающих судов с числом Фруда 0,2-0,3 волновая составляющая сопротивления может достигать 50% и выше. Следовательно, правильный подбор формы бульба и носовой оконечности в целом может дать уменьшение сопротивления порядка 10-15%. Форма кормовой части корабля также вносит значительный вклад в сопротивление. Форма кормы также важна для распределения потока в диске винта. Правильное распределение может значительно улучшить условия работы движителя. Как правило, после получения результатов расчетов на корпусе выделяют области положительной и отрицательной составляющих динамического давления. В области положительного давления возникает вершина волны, в области отрицательного давления - подошва волны. Эти области также влияют на направление линий тока. Задача - минимизировать перепады давления и, соответственно, уменьшить волнообразование. В идеале линии тока должны равномерно огибать поверхность корпуса, не приближаясь к нему в зонах положительного давления и не отрываясь в зоне отрицательных значений составляющей динамического давления. Это достигается за счет локального изменения формы поверхности. Так, если на поверхности есть область локального уплощения - например, в области притыкания шпангоутов к плоскому борту, возникает область отрицательного давления. В этой области образуется более глубокая впадина волны, которая переходит в вершину вершину волны в кормовее, районе плоского борта. Это увеличивает сопротивление и отрицательно сказывается на обтекании кормовой части корпуса. Визуально это выглядит так - корпус как бы гребет волну в район перехода в плоский борт. Такую волну можно компенсировать за счет лучшего сглаживания формы поверхности в этом районе, а также за счет создания компенсирующей волны с помощью бульбового носа. Распределение динамического давления вокруг корпуса показывает нам наши ошибки, допущенные при проектировании и сглаживании поверхности корпуса.

Shape Maker - это не только моделирование и сглаживание поверхности корпуса корабля. Благодаря способности определять практически любую линию на поверхности корпуса корабля, Shape Maker позволяет решать широкий спектр задач, связанных с поверхностью. Одна из самых важных и сложных задач, возникающих при подготовке производства, - это задание и развертки листов обшивки корпуса. Shape Maker имеет встроенный модуль для листов обшивки. Метод, используемый при развертках листов обшивки, позволяет развернуть любые листы и учитывает пластическую деформацию металла. Листы из разворачивающихся поверхностей, также поддерживаются этой математической моделью. Структура дерева блоков позволяет группировать листы обшивки по секциям и выдавать полный набор информации о гибке и производстве для каждой секции. Документация по гибке листов позволяет создавать широкий спектр шаблонов гибки, которые можно использовать как для ручной маркировки, так и для резки с ЧПУ. Информация о контурах панелей выдается в масштабе 1: 1 в формате DXF для резки металла. Кроме того, по каждому разделу выдается сводная таблица характеристик деталей обшивки, их веса и центров тяжести. Развернутый лист обшивки может содержать контурные линии, линии припусков и линии разметки для приварки конструктивных элементов корпуса. Фактор усадки листов обшивки учитывается в процессе развертки листа. Также поддерживаются контуры шлицов для шлицевой сварки. Лист обшивки также содержит информацию об ориентации в системе координат судна. Этот модуль может использоваться как на этапе подготовки к производству нового судна, так и для замены обшивки на существующем судне. Точность развертки листов проверена многократной практикой на различных типах судов.

На прошлой неделе я начал тестировать новую версию Shape Maker. Что нового в этой версии: - добавлен импорт файлов IGES из Catia. - изменен порядок выделения элементов. Последний введенный элемент теперь выбирается первым. - добавлена ​​новая функция для реорганизации сети точек контрольного многоугольника. Эта функция показывает хорошие результаты при сглаживании линий углов равного наклона поверхности. - функция сглаживания площади контрольных точек работает быстрее и точнее. Эта функция также используется при сглаживании линий и рядов контрольных точек поверхности. - исправлена ​​старая ошибка с привязкой к объекту при масштабированом перемещении курсора. - Графика OPENGL оптимизирована в соответствии с последними обновлениями Windows 10. - функция ORTO теперь работает, если курсор находится около вертикали или горизонтали, во всех остальных случаях работает режим NO ORTO. Таким образом, нет необходимости переключать эти режимы вручную. - изменен алгоритм редактирования узлов кривой. Теперь используется тот же алгоритм, что и для редактирования произвольной точки на кривой. - Оптимизированная передача данных для расчета объема в гидростатике. Новый файл создается только при изменении геометрии поверхности. - результаты гидростатических расчетов сохраняются в окне вывода команд и одновременно в специальный текстовый файл. Это позволяет лучше отслеживать изменения параметров при изменении формы корпуса. Этот файл можно открыть автоматически после выполнения расчетов. - добавлен новый элемент - панель. Этот элемент позволяет объединять связанные группы поверхностей и строить из них объемы. Теперь можно описать практически любые отсеки корпуса корабля для передачи в модуль расчета гидростатики. Отсеки можно собирать из любого количества панелей любой конфигурации, как плоских, так и изогнутых. Геометрия отсеков автоматически изменяется при изменении базовых поверхностей панели. Например, перемещение поперечной переборки автоматически изменяет геометрию всех прилегающих к ней отсеков. Панель полностью решает проблему задания и автоматической модификации отсеков корпуса при изменении формы поверхности. - добавлен модуль просмотра файла гидростатики.Теперь пользователь может посчитать основные характеристики корпуса для заданной осадки, крена и дифферента. Официальный релиз новой версии ожидается в июне этого года.

Мой друг нашел красивую и простую программу для сглаживаниея поверхности корпуса судна. Он сказал, что потратил всего несколько минут, и обводы корпуса были готовы. Только одно замечание - он не кораблестроитель, он айтишник. Я провел несколько вечеров в интернете и нашел много видео с примерами сглаживания поверхностей в разных программах. Некоторые из этих программ специально предназначены для моделирования поверхности корпуса, некоторые из них даже универсальные механические САПР. Так что, сглаживание поверхности судна настольнко просто, что каждый может сделать это в любом программном обеспечении САПР с NURBS поверхностями? На самом деле это не так. Выпуск рабочей документации для постройки корпуса это довольно трудоемкий и длительный процесс. Для этого пользуются только специальными программами для моделирования конструкций корпуса судна. В зависимости от размера судна над таким проектом несколько месяцев работают несколько инженеров. При этом сглаживание поверхности корпуса - это работа одного человека в течение одной-двух недель. Стоимость сглаживания корпуса в общей стоимости документации цеха составляет около 1-2%, но проблемы со сглаживанием корпуса могут скомпрометировать всю корпусную рабочую документацию. Поверхность корпуса это основа для всех корпусных конструкций. Я не думаю, что вы построите дом, если что-то не так с фундаментом, но у меня есть много примеров рабочей документации по корпусу выпущеных по несглаженной поверхности. Почему это может случиться: - Используемое программное обеспечение не предназначенное для сглаживания судовой поверхности. - Конструктор не до конца понимает, что природа NURBS поверхностей и кривых - это не просто сплайн, - Недостаточные средства контроля качества поверхности или их полное отсутствие. - Отсутствие постоянной тренировки в сглаживании поверхности. Что может быть не так при использовании плохо сглаженной поверхности корпуса: - Ошибки при развертке листов обшивки, - Листы обшивки и корпусные профимльные детали имеют различную кривизну и требуют дополнительной сварки для заполнения зазоров, - Зазоры между внутренними деталями корпуса и листами обшивки, которые необходимо завариваривать, - Термическая деформация листов обшивки оболочки от излишней сварки, - Деформация всей секции из-за дополнительных внутренних напряжений в конструкциях. Все эти факторы увеличивают время производства, требуют большего количества сварки, снижают качество построики корпуса, создают более напряженные конструкции и, как следствие, создают трещины и внутренние дефекты в течение срока службы корпуса. Возможные потери: - Перемоделирование и обновление рабочей документации, если проблема обнаружена на этапе моделирования, - Выпуск новых деталей или исправление, если проблема была обнаружена на этапе резки стали, - Переделка корпусных конструкций, если проблема возникла на этапе строительства корпуса судна, Обводы корпуса - небольшая часть корпусной рабочей документации, которая может создать большую проблему. В большинстве моделей поверхностей корпуса, которые я сглаживал или просто получал для проверки, я видел по крайней мере некоторые области поверхности, которые можно улучшить. Я настоятельно рекомендую дважды проверить вашу поверхность, прежде чем начинать выпуск рабочей документации. Если вам нужно экспертное заключение - вы можете прислать корпус для поверки мне. Всегда хорошо взглянуть на что-то свежим взглядом, прежде чем начинать большой и дорогой проект.

Как я уже много раз говорил, ShapeMaker, также как и многие другие программы, позволяет моделировать поверхность корпуса различными способами. Если поверхность довольно сложная, например носовая оконечность с бульбом носом, обычно практикуют такое решение - криволинейный участок поверхности разбивается на три части: - основная поверхность формируется от мидель-шпангоута и до начала бульба и отделяется от носовых участков поверхности линией шпангоута, - участок поверхности бульба, - участок поверхности выше бульба. Основной участок можно построить по набору поперечных сечений, носовые участки поверхностей - по набору ватерлиний. Если вам надо быстро построить поверхность корпуса для расчетов на начальной стадии, это решение может быть оптимальным. Если речь идет о более точном моделировании поверхности, этот метод обречен на неудачу. Как бы не старался конструктор, в районе стыковки участков поверхностей будут визуально заметны дефекты кривизны линий и поверхностей. В любом случае стыковка участков поверхности дает только гладкость по первой производной - по касательной. Кривизна поверхностей в месте стыковки имеет разрыв. Поэтому я предпочитаю использовать для моделирования поверхности носовой оконечности единый участок поверхности. Этот способ проверен многолетней практикой моделирования и отлично подходит как на начальной стадии, так и для окончательного сглаживания корпуса. Суть этого метода в последовательном увеличении количества контрольных точек поверхности при приближении к прототипу. На начальной стадии моделирования используется минимальное количество контрольных точек. При этом очень важно не только постараться приблизиться к требуемой форме, но и правильно расположить контрольные точки поверхности. Так как все контрольные точки поверхности имеют одинаковый вес, очень важно располагать их равномерно по всей поверхности. Когда я работаю с поверхностью, я стараюсь располагать ряды контрольных точек плавно, как воображаемые линии тока вокруг моделируемой поверхности. Сетка контрольных точек поверхности должна выглядеть плавной и равномерной, тогда и сама поверхность будет более гладкой. Поскольку участок поверхности опирается на граничной кривые, очень важно на начальной стадии правильно расположить контрольный многоугольник граничной кривой. Неравномерно расположенные контрольные точки граничной кривой в конечном итоге дадут неравномерное распределение контрольных точек поверхности, которая опирается на эту кривую. В программе Shape Maker увеличение числа контрольных точек поверхности достигается путем увеличения точек на граничных кривых. При этом форма поверхности не меняется. Таким образом форма, которой удалось добиться с меньшим набором контрольных точек не изменится. Остается только изменить те районы поверхности, которые невозможно моделировать меньшим количеством контрольных точек. Это упрощает и ускоряет процесс моделирования. Моделирование поверхности с большим набором контрольных точек с одинаковыми весами имеет много преимуществ: - Благодаря свойству локальности изменения формы участка поверхности, большая его часть остается неизменной при изменении положения одной контрольной точки. Это позволяет лучше контролировать форму всей поверхности при локальных изменениях. Дизайнер может быть уверен, что изменяется только та часть, которую необходимо изменить. - Моделирование поверхности с большим количеством контрольных точек делает поверхность более плавной и предсказуемой. - Возможность локально управлять формой поверхности позволяет лучше контролировать кривизну поверхности. При этом достаточно лишь изменить положение контрольной точки на 1мм или даже на 0.1мм в масштабе корпуса судна. Конечно такое изменение положения контрольной точки невозможно на экране монитора, но для этого Shape Maker имеет уникальную опцию масштабированного перемещения курсора. - Равномерное и плавное расположение сети контрольных точек поверхности делает саму поверхность более гладкой и легко контролируемой. Некоторые из начинающих пользователей Shape Maker, глядя на сетку контрольных точек 35x35 удивляются как это возможно построить правильную сеть из 1225 точек за обозримое время. Последовательное увеличение контрольных точек поверхности дает существенную экономию времени при моделировании. В дополнение к этому Shape Maker имеет большой набор функций, позволяющих изменять положение области контрольных точек поверхности, спрямление и сглаживания области поверхности и рядов контрольных точек. Также возможно изменение формы поверхности при перемещении точки на поверхности. Комбинация всех этих методов в сочетании с масштабированным перемещением курсора дает возможность изменять форму поверхности последовательно, локально и предсказуемо. Рассмотрим последовательность стадий формирования поверхности. 1.Подготовка исходных данных. В качестве исходных данных могут быть использованы двумерные и трехмерные линии сечений. Линии загружаются из DXF файлов. Также могут быть использованы поверхности прототипа, импортируемые из IGES файлов. Очень важно, чтобы линии и поверхности имели систему координат, совпадающую с системой координат судна. Я не буду подробно останавливаться на этом, так как этот процесс был уже ранее описан здесь. Отмечу лишь то, что в большинстве случаев приближение к исходным данным контролируется по совпадению сечений прототипа с проектируемой поверхностью. Поэтому сетку чертежа проекта необходимо задавать в соответствии с сеткой прототипа. 2. Начальное задание граничных линий и участка поверхности. Классическая форма криволинейного участка поверхности носовой оконечности состоит из четырех граничных линий: - линия радиуса скулы, - линия плоского днища, - линия форштевня, - линия плоского борта, переходящая в линию палубы. Эти четыре линии образуют участок поверхности носовой оконечности и позволяют задать поверхность с наиболее оптимальным распределением сетки контрольного многоугольника. Первоначально граничные линии представлены прямыми. При редактировании такой прямой появляется контрольный многоугольник из двух промежуточных точек, управляя которыми можно изменять форму кривой. Также как и в случае с поверхностью, добавление контрольных точек на граничной кривой не меняет ее форму. Увеличение контрольных точек дает больше возможностей для точного описания кривой. При этом надо помнить, что увеличение контрольных точек граничной кривой приводит к увеличению контрольных точек поверхности. При изменении формы граничной кривой участок поверхности закономерно изменится. Можно выбрать режим изменения как всего участка поверхности, так и выбранной области поверхности. Созданный участок поверхности имеет минимальный набор контрольных точек. На этом этапе важно определить правильное расположение рядов контрольных точек нашей поверхности. Вертикальные ряды ближе к линии скулы должны располагаться в плоскостях шпангоутов. Это позволит легче контролировать форму поверхности в этом районе. Ряды точек ближайших к форштевню должны повторять его форму. В продольном направлении ряды контрольных точек должны располагаться как воображаемые линии тока вокруг нашей поверхности. В дальнейшем контрольные точки будут добавляться между уже имеющимися рядами. Структура распределения контрольных точек поверхности в целом останется неизменной. На этой стадии, важно выставить правильно контрольные точки, ближайшие к граничным линиям и отвечающие за касательные к поверхности на границах. Так, если мы хотим иметь плавное сопряжение поверхности с мидель-шпангоутом, нужно выставить точки, ближайшие к линии радиуса скулы, горизонтально. Аналогично поступим с линией плоского борта и плоского днища. Для этого Shape Maker имеет горячие клавиши. Так, если кликнуть мышкой на линию между граничной точкой и ближайшей контрольной точкой поверхности, эта линия станет вертикальной или горизонтальной на текущей проекции. 3. Приближение к линиям прототипа. Спешу разочаровать тех, кто смотрит на мир сквозь розовые очки. Надо наконец признать, что мир, увы, несовершенен. Несовершенен и прототип, который используется для построения нашей поверхности. Поэтому только дизайнер может решить, насколько точно нужно приблизится к прототипу. Процесс приближения к прототипу заключается в перемещении контрольных точек нашей поверхности. Как вы уже заметили, если включена визуализация сечений поверхности, сечения изменяют свою форму одновременно с изменением положения точек контрольного многоугольника. Процесс подгонки сводится к приближению формы сечений нашей поверхности к сечениям прототипа. Для удобства визуального сравнения сечений рекомендуется использовать разный цвет для сечений поверхности прототипа и проектируемой поверхности. Одновременно с приближением к сечениям прототипа, следует помнить о равномерном распределении контрольных точек поверхности. Существует несколько простых правил используемых при подгонке поверхностей: - Не старайтесь добиться окончательного результата при изменении положения всего лишь одной точки поверхности. Как правило, необходимо изменять положение нескольких соседних точек. - Если не удается добиться требуемого результата при существующем наборе контрольных точек, не спешите увеличивать их количество. Проверьте остальные районы поверхности. Возможно, вы ещё можете улучшить форму поверхности этих районов. Быстрое увеличение набора контрольных точек увеличивает трудоемкость подгонки. - Для более точной подгонки используйте масштабированное перемещение курсора. - После увеличения контрольных точек сначала уточните форму граничных линий поверхности. - При значительном количестве контрольных точек воспользуйтесь перемещением группы точек. Это существенно облегчит процесс подгонки. 4. Определение формы поверхности. После того, как проектируемая поверхность приближена к прототипу, наступает момент истины. Теперь мы должны более точно определить как на самом деле будет выглядеть наша поверхность. На этой стадии дизайнер должен решить где будут располагаться области перегибов сечений поверхности. Для этого Shape Maker имеет возможность визуализации линий перегиба. Вкратце, это линии на поверхности, которые показывают нам области изменения направления кривизны сечений. При использовании для моделирования поверхностей третьей степени, линии перегибов не могут быть абсолютно гладкими. Это нормально. Для получения более гладкой поверхности нужно старемится сделать линии перегиба гладкими насколько это возможно. Такая визуализация линий перегиба позволяет также обнаружить вмятины на поверхности, которые часто незаметны на глаз. Одним словом, правильное расположение линий перегибов поверхности дает нам гарантию отсутствия нежелательных перегибов и бухтин на поверхности. Также как и сечения поверхности, линии перегиба изменяют свою форму при изменении положения контрольных точек. На этой стадии лучше пользоваться масштабированным перемещением курсора с ценой деления 1мм. Это позволяет изменять положение линий перегиба, не отклоняясь далеко от начальной поверхности, которую мы приближали к прототипу. Визуализация линий перегибов - это очень точный и удобный инструмент, который позволяет быстро выявлять все дефекты поверхности. На этой стадии очень удобно пользоваться функцией автоматического сглаживания районов контрольных точек. 5.Сглаживание поверхности корпуса. К стадии окончательного сглаживания поверхности мы подошли со следующими результатами: - Форма граничных линий окончательно определена, - Число точек контрольного многоугольника поверхности 35х35, - Поверхность приближена к прототипу, - Линии перегибов имеют корректное расположение на поверхности. Даже при выполнении всех этих условий сечения нашей поверхности могут иметь локальные уплощения. Для визуализации качества формы сечений используются графики радиусов кривизны. Чем больше радиус кривизны, тем длиннее линия, которая ему соответствует. В идеале, график радиусов кривизны должен представлять собой плавную линию, которая не содержит пиков. Графики радиусов кривизны отображаются вместе с сечениями поверхности и автоматически обновляются при изменении положения контрольных точек. На этой стадии используется только масштабированное перемещение курсора с ценой деления 1мм или меньше. Сглаживание представляет собой изменение положения ближайшей контрольной точки или непосредственно точки на поверхности. Графики кривизны сечений дают полное представление о форме поверхности. В процессе сглаживания можно использовать и автоматические методы сглаживания области контрольных точек. При этом следует помнить о правильном расположении линий перегиба поверхности. Для истинных перфекционистов есть еще один способ контролировать форму поверхности. Это визуализация линий равных углов наклона поверхности. Фактически, это аналог зебры. Часто даже хорошо выглаженная поверхность в этом режиме выглядит не очень хорошо. Для сглаживания в этом режиме я рекомендую установить значение деления при перемещении курсора с масштабом до 0,1 мм, отключить визуализацию линий между контрольными точками и включить опцию перемещения курсора перпендикулярно рабочей плоскости. Я считаю этот метод даже более удобным, чем сглаживание кривизны. Особенно, если вы используете метод автоматического сглаживания, основанный на минимизации площади поверхности. В результате можно получить гладкость поверхности, близкую к качеству автомобильных поверхностей. О необходимости такой точности поверхности идет много споров. Я думаю, что для сглаживания суперяхт и больших круизных лайнеров такое качество бы хорошо. Форма корпуса - это своего рода арт-объект. Хорошо, если вы имеете возможность сделать его таким, каким хотите видеть его вы, а не таким, каким его может сделать ваше программное обеспечение.

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. 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. 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. 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. 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. 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.