Процесс редактирования формы участков поверхности аналогичен редактированию кривой. Разница в том, что поверхностный случай - это двумерный случай. Точки контрольного многогранника влияют на определенную область изменения поверхности и находятся несколько дальше от поверхности, чем в случае прямой. В случае, когда на поверхности имеется достаточно большое количество контрольных точек, изменение положения одной контрольной точки приводит к локальному изменению формы поверхности. Чтобы отредактировать поверхность, просто щелкните внутри контура поверхности, образованного граничными линиями. После выбора поверхности для редактирования появятся точки контрольного многогранника. Изменение положения точек контрольного многогранника - основной метод сглаживания поверхности. Для редактирования доступны только внутренние точки контрольного многогранника. Угловые точки контрольного многогранника можно изменить только путем изменения положения угловой точки контура поверхности. То же самое можно сказать и о граничных точках контрольного многогранника. Их положение зависит от формы граничной кривой и изменяется только при изменении граничной кривой. Измение положения угловых точек поверхности. Как было показано в случае редактирования линии, точки линии и поверхности образуют единую топологическую систему. Поэтому, как и в случае редактирования конечной точки линии, редактирование угловой точки поверхности изменит форму граничных линий и поверхности. Изменение формы поверхности в этом случае зависит от режима изменения формы. На рисунке ниже показано изменение формы в режиме: В этом случае изменяется только положение конечной точки линий и угловой точки поверхности. Если выбран следующий режим редактирования формы: Положение всех контрольных точек, смежных с заданной точкой линий, и всех контрольных точек поверхности, за исключением противоположных границ, будет пересчитано по линейному закону. В случае следующего режима редактирования: Касательные в конечных точках граничных кривых и касательные на границах измененной поверхности не изменятся. Все промежуточные точки кривых и площадь поверхности будут пересчитаны линейно. Этот режим удобно использовать, если вам нужно изменить положение угловой точки, но в то же время сохранить касательные поверхностей относительно этой точки. Также, как и в случае модификации линии для поверхности, вы можете установить режим модификации части поверхности. Следующие настройки приведут к частичному изменению поверхности. Как видно из этого примера, меняется только часть контрольных точек поверхности. Изменение формы границы поверхности. Изменение формы граничной кривой влияет на изменение положения точек многогранника контрольной поверхности аналогично изменению угловой точки. Таким образом, при тех же настройках режима редактирования, что и в предыдущем случае, результат будет таким. Важно отметить, что при изменении формы граничной кривой все поверхности, основанные на этой кривой, будут изменены в соответствии с выбранным режимом редактирования.В этом случае зазоров на границе двух поверхностей не возникает. Изменение положения точек многогранника контрольной поверхности. Чтобы начать редактирование поверхности, достаточно щелкнуть мышью внутри контура, образованного граничными линиями поверхности.Изменение положения точек контрольного многогранника приведет к изменению формы поверхности. Многогранник контрольной поверхности похож на многоугольник контрольной линии и имеет аналогичные свойства.Рассмотрим некоторые из них: - область изменения поверхности. В случае достаточно большого количества точек контрольного многогранника изменение положения одной из них приведет к локальному изменению формы поверхности. - Касательные к границам поверхности. Форма поверхности вблизи границы, касательные и углы наклона определяются ближайшими к границе точками контрольного многогранника. - Плоскости. Если все точки контрольного многогранника принадлежат одной плоскости, то поверхность является плоскостью. - Цилиндрические и конические поверхности. И если все ряды контрольных точек в одном направлении находятся на прямой, то поверхность будет цилиндром или конусом в зависимости от формы противоположных границ. - Свойства выпуклости контрольного многогранника. Выпуклый контрольный многогранник определяет выпуклую поверхность без вмятин и перегибов. Как и для точек многоугольника контрольной линии, для поверхности есть несколько различных способов изменить контрольный многогранник. Самый простой - изменить положение одной контрольной точки. В этом случае режим редактирования должен быть установлен следующим образом: Ниже показан результат редактирования одной контрольной точки. Если поверхность имеет достаточно большое количество контрольных точек и уже сглажена, вы можете редактировать группу контрольных точек. В этом случае изменения коснутся не только точки, выбранной для редактирования, но и группы точек вокруг этой точки, положение которых рассчитывается из условия сохранения максимальной гладкости поверхности. Для редактирования группы точек выберите следующий режим: Как и в случае редактирования группы точек на линии, параметр S: 1 означает, сколько рядов точек вокруг выбранной точки изменится во процессе редактирования. Итак, в нашем примере это однин ряд точек. Для удобства пользователя линии, соединяющие редактируемые точки, выделены другим цветом. Также важно отметить еще одну особенность этого метода редактирования поверхностей. Часто при редактировании группы точек возможно ошибочное изменение координат точек, прилегающих к границе поверхности и определения касательной в связи с другой поверхностью. Если при редактировании группы точек включен следующий режим, точки, прилегающие к границе поверхности, редактироваться не будут. Изменение формы поверхности при изменении положения точек контрольного многоугольника динамически отображается на экране. Как упоминалось ранее, форма поверхности может быть представлена в виде линийравного параметра, ортогональных сечений и закрашенных поверхностей. Каждое из этих представлений изменяется динамически. Кроме того, для редактируемой поверхности могут быть визуализированы графики кривизны ортогональных участков и линии перегиба вдоль рамок, ватерлиний и батоксов. Графики кривизны и линии перегиба также динамически изменяются при изменении положения контрольных точек. Это позволяет быстро контролировать форму поверхности. Вы можете отобразить график радиусов линий кривизны и перегиба, используя следующую команду: Или из тулбараe Modify: В меню «Параметры» включите следующие опции. Если эти опции включены, линии перегибов и графики кривизны будут визуализироваться для для каждой редактируемой поверхности. Ниже приведен пример визуализации линий перегиба и график кривизны сечений. Программа предоставляет достаточно широкий набор команд для работы с точками многогранника контрольной поверхности. Команды для сглаживания поверхности, редактирования области контрольных точек или выравнивания серии контрольных точек поверхности описаны в Руководстве пользователя. Здесь мы рассмотрим эти команды по мере необходимости. Гладкая стыковка участков поверхности. Иногда в процессе моделирования поверхности требуется плавная стыковка участков поверхности. На приведенном ниже примере показано, что участок поверхности кормовой части корпуса должен плавно соединяться с поверхностью носового корабля по миделю шпангоута. Перед стыковкой поверхностей необходимо плавно состыковать соответствующие граничные линии между собой. В нашем случае это линии плоского борта и плоского килеватого днища. Команды для плавного соединения линий друг с другом описаны здесь. Еще одно необходимое условие для плавного соединения двух поверхностей - общая граничная линия. Для плавного соединения поверхностей по общей границе мы используем следующую команду. Или из тулбара Modify: В появившемся диалоговом окне выберите следующую опцию. После этого необходимо указать общие граничные линии поверхности и прилегающей поверхности. После этого наиболее близкие к общей границе контрольные точки будут выставлены таким образом, чтобы обеспечить плавное соединение этих поверхностей. Спрямление рядов контрольных точек поверхности. Одной из наиболее распространенных проблем при моделировании плоских или линейчатых поверхностей является проблема спрямления серии контрольных точек в одном направлении. Пример ниже показывает расположение контрольных точек поверхности до спрямления. Чтобы спрямить область контрольных точек, мы используем следующую команду. Или из тулбара Modify: Выберите соответствующие параметры в появившемся диалоговом окне. После этого нужно щелкнуть по линиям, соединяющим две контрольные точки, чтобы показать область спрямления. Расположение контрольных точек после спрямления в продольном направлении показано ниже. Как упоминалось ранее, условием построения линейчатой поверхности являются прямые параметрические линии в одном направлении. Выпрямление ряда контрольных точек позволяет нам добиться этого. Если вы хотите быстро выпрямить серию или часть контрольных точек только на текущей проекции, вы можете щелкнуть мышью по одной из точек и, удерживая клавишу Ctrl, щелкнуть по второй точке.После этого ряд точек между выбранными точками будет спрямлен на этой проекции. Гладкие сопряжение поверхности с ортогональными плоскостями. В практике моделирования судовых поверхностей часто требуется плавное соединение криволинейных поверхностей, например носовой конечности, с поверхностью плоского борта и плоского днища. Для этого можно использовать метод соединения двух поверхностей, описанный ранее. Пример ниже показывает выход поверхности на плоский борт. Изображение сжато в 10 раз по вертикальной оси. Для того, чтобы поверхность носовой конечности плавно стыковалась с плоским бортом, необходимо выставить вертикальные касательные к плоской боковой линии. Самый простой способ - щелкнуть мышью с нажатой клавишей Ctrl на каждой линии между граничной точкой и ближайшей к ней контрольной точкой поверхности. В этом положении контрольная точка будет изменена так, что касательная в этой области поверхности будет вертикальной. Результат после редактирования контрольных точек поверхности в области плоского борта. Изображение сжимается в 10 раз по вертикальной оси. Сглаживание поверхностей. Сглаживание поверхностей - наиболее трудоемкий процесс, заключающийся в распределении точек многогранника контрольной поверхности таким образом, чтобы удовлетворять условиям приближения к исходным точкам или линиям и при этом сохранять требуемую гладкость и технологичность. По большей части процесс сглаживания - это ручное перемещение контрольных точек. В программе также есть несколько разных команд, которые по возможности автоматизируют эту работу. Большинство этих команд отображается при вызове следующей команды. Или из тулбара Modify: Как видно из диалогового окна, появившегося при нажатии этой команды, существует довольно большой набор функций для сглаживания многогранника контрольной поверхности. Система позволяет сглаживать площадь контрольных точек, а также серию или ряды контрольных точек, однако в некоторых случаях вы можете сохранить одну из проекций без изменения. Подробнее обо всех этих методах мы поговорим позже. Пока ограничимся методами сглаживания, доступными с помощью горячих кнопок. Если щелкнуть одну из контрольных точек поверхности, удерживая кнопку Ctrl, а затем выбрать область для изменения контрольных точек, система пересчитает положение контрольных точек внутри выбранной области как интерполяцию от границ выбранной области. Если щелкнуть одну из контрольных точек поверхности с нажатой кнопкой Shift, а затем выбрать область для изменения контрольных точек, система попытается найти положение контрольных точек, в котором энергия деформации минимальна. Следует отметить, что этот метод сглаживания не распространяется на контрольные точки, наиболее близкие к границам поверхности. Этот метод работает лучше, если выбрано достаточно большое количество контрольных точек. Визуализация графика кривизны поперечных сечений и линий перегиба. Очень важно контролировать форму поверхности во время редактирования. Для этого в системе предусмотрена визуализация графиков кривизны поперечных сечений и линии изгиба поверхности с ортогональным сечением. Эта информация дает визуальное представление о качестве поверхности. Как и сечения, кривые кривизны и линии перегиба динамически изменяются при изменении положения контрольных точек поверхности. Это дает четкое представление о правильном направлении движения контрольной точки поверхности. Включение этого режима также можно выполнить с помощью следующей команды: Или из тулбара Modify: И выбрав соответствующий режим в диалоговом окне. Давайте посмотрим, как это работает, на примере боковой проекции. Линия перегиба батоксов - красная линия. В боковой проекции, показанной выше, батоксы в любом сечении пересекают линию перегиба только один раз. Это говорит о том, что ни у одного из батоксов на этой поверхности не будет более одной точки перегиба. Ниже показан случай, когда батоксы имеют несколько точек перегиба на очень небольшом участке поверхности.Это означает, что поверхность в этой области имеет бухтины. Вы можете удалить такой дефект поверхности, изменив положение контрольных точек в этой области, как показано ниже. Обратите внимание, что на любой из проекций показаны все линии перегиба, по шпангоутоам, ватерлиниям и батоксам. Это позволяет вам контролировать форму сечений во всех трех проекциях. Следует отметить, что в целом линии перегиба не гладкие. Это связано с тем, что в системе используются B-сплайновые поверхности третьей степени, для которых выполняется условие гладкости только первой и второй производных (угол наклона и кривизна в каждой точке поверхности). Линии перегиба представляют собой третью производную, для которой не выполняется условие гладкости. Но, как показывает практика, чем ровнее линии перегиба - тем выше гладкость поверхности. Существенного изменения формы линии перегиба можно добиться даже при незначительном изменении положения контрольных точек. Поэтому при изменении положения контрольных точек рекомендуется использовать масштабное перемещение курсора. Часто перемещения контрольной точки на несколько миллиметров достаточно, чтобы изменить форму линии перегиба. Линии перегиба - это простой и надежный способ контроля качества поверхности. Правильное расположение линий перегиба на поверхности гарантирует отсутствие волнистости на любых участках этой поверхности. Подробнее о работе с линиями перегиба мы поговорим позже. Ниже приводится пример визуализации кривизны рамок и линии перегиба для шпангоутов, ватерлиний и батоксов.

В системе Shape Maker есть несколько различных вариантов выдачи выходных документов, которые представляют поверхность корабля. В зависимости от технологии проектирования и выпуска рабочей документации, применяемой проектной компанией, могут использоваться различные варианты изображения поверхности корабля. Рассмотрим основные варианты использования выходной документации. Выходную документацию можно разделить на три группы: трехмерная модель, двухмерные чертежи и файлы обмена текстовой и двоичной информацией. Трехмерная модель. Трехмерная модель может быть представлена в виде файлов IGES и DXF. Файл IGES содержит математическое описание линий и поверхностей, определяющих модель корпуса судна. Такое представление позволяет переносить модель в другие системы абсолютно идентично. То есть модель передается с абсолютной точностью. Такую модель можно использовать, например, для переноса поверхности в системы для изготовления рабочей документации. Информация, передаваемая в IGES, представляет собой набор обрезанных и неразрезанных участков поверхностей NURBS и кривых NURBS. Важно отметить, что передаваемая геометрия фактически содержит не набор точек линии или поверхностных сеток, но математические коэффициенты и параметры, с помощью которых может быть вычислена любая точка на кривых или поверхностях. Файл DXF содержит трехмерное представление поверхности, заданное набором поперечных сечений и трехмерных каркасных линий поверхности. Дополнительно поверхность может быть представлена в виде сетки контуров (mesh). Этот вариант вывода не является абсолютно точным, хотя по умолчанию линии отображаются с точностью до 0,1 мм. Иногда это представление используется для построения моделей для визуализации, особенно сетки могут использоваться для создания реалистичных представлений объекта. Его также можно использовать для ввода данных в системы, импортирующие набор поперечных сечений, например, для расчета гидростатики. Трехмерное представление поперечных сечений тела удобно использовать для ручного выполнения геометрических построений в AutoCAD.Например, построение линии пересечения двух поверхностей, определяемых набором поперечных сечений. Для удобства работы с элементами модели линии сечения и сетки разнесены на разных уровнях файла DXF.Точность переноса сеток поверхностей устанавливается при экспорте модели из системы.Дополнительную информацию об обмене данными вы можете найти здесь. Двумерные (плоские) чертежи. Гораздо больше возможностей для вывода двухмерных чертежей в виде файлов DXF. Самый простой - отобразить копию экрана.Вся информация на экране копируется в файл в том же ракурсе, в каком модель выглядит на экране. Это удобно для быстрого получения двухмерного изображения трехмерной модели. Самый частый вариант вывода - это вывод линий сечений и каркасных линий поверхности. Можно вывести как одну из проекций, так и целый чертеж из трех проекций. Чертеж также представляется в 2D. Все данные выдаются в масштабе 1:1. Также в системе предусмотрен вывод сечений в отдельные файлы. Эта опция позволяет использовать файлы сечений в качестве блоков при создании чертежей конструкции корпуса и общего расположения в AutoCAD. С этой же целью используется передача проекций каркасных линий в отдельные файлы. Например, проекции линий палуб. Чертеж растяжки наружной обшивки с расположением всех линий формы корпуса также можно вывести в файл DXF. Этот чертеж довольно трудоемкий, если выполняется вручную. При создании чертежа растяжки наружной обшивки в Shape Maker все линии, принаджлежащие внешней поверхности, будут отражены на этом чертеже. Вы можете указать линии палую и платформ, линии сломов, линии плоского днища и плоского бортаи другие линии.Несмотря на условность изображения этого рисунка, он до сих пор используется и очень информативен. Текстовые и двичные файлы. В системе также есть несколько текстовых и двоичных файлов для передачи информации в расчетные модули. Например, файл ASF представляет собой текстовую копию базы данных проекта и может использоваться для передачи модели в другие программы. Файл STC используется для передачи данных для гидростатических расчетов. Это двоичный файл. В качестве примера текстового файла вы можете использовать файл таблицы плазовых ординат, который автоматически создается на основе исходных данных для расположения шпангоутов, ватерлиний и батоксов. В плазовой книге издается Часть 1, Раздел корпуса и Часть 2, Информация о положении основных линий, швов и стыков, линий палубы, площадок, переборок и набора.

Вышла новая версия Shaper Maker.Обновление можно скачать здесь. В новой версии улучшена графика в прозрачном и непрозрачном режимах. Улучшен импорт геометрии из IGES. Добавлена дополнительная возможность контролировать качество поверхности при углах наклона.В гидростатических расчетах был добавлен расчет значения метацентрической высоты для контроля остойчивости в процессе проектирования. Расчет кривыс строевых по шпангоутам можно сохранить в текущем блоке и сравнить с другими версиями формы корпуса. Добавлено несколько вариантов сглаживания поверхностей. Добавлены новые возможности для редактирования контрольных точек поверхности.

Посмотрите на эту чудесную фотографию Cecil Beaton. Снимок был сделан в 1943 году. Но до сих пор на плазе произошло не так много изменений. Разве что шаблоны для гибки листов и профилей теперь вырезаются на станке с ЧПУ. На судоверфях по прежнему много подготовительной работы для гибки криволинейных деталей. Давно так сложилось, что форма поверхности корпуса определяется набором пересекающихся ортогональных сечений. Набор поперечных сечений многое говорит о форме корпуса для опытного конструктора. Плавность линий и изменение формы от одной кривой к другой четко представляют форму корпуса. Всего двадцать лет назад мы начали использовать аналитические поверхности для определения формы корпуса судна. До этого в компьютерных моделях использовались все те же сетки ортогональных кривых, что и много лет назад. Для конструкторов и корабелов такой выбор вполне логичен ественен. Конструктивные элементы корпуса обычно представляют собой набор шпангоутов в ортогональных сечениях корпуса. Текущая ватерлиния определяет форму корпуса при погружении судна в воду. Одним словом, теоретический чертеж - это не только один из важнейших чертежей будущего судна, но и открытая книга для конструктора, по которой можно многое сказать о характеристиках судна. Современные программы проектирования судовых поверхностей предлагают судостроителям множество новых форм контроля качества поверхности. Все ли они реально подходят для контроля качества? Современные программы моделирования поверхности корпуса вместо сетки ортогональных кривых используют фрагменты параметрических поверхностей. Это дает возможность математически точно определить любую точку на поверхности. Казалось бы, отпадает необходимость в визуализации сечений. Графические возможности компьютеров позволяют визуализировать поверхность корпуса как в закрашенном виде, так и в виде графиков кривизны, зебры и реалистичного отражения. Достаточно ли этих методов для контроля формы поверхности? Возможно, в других отраслях, например, в ювелирном деле и моделировании поверхности кузова автомобиля, этого будет достаточно. В судостроении, помимо эстетического вида поверхности, необходимо учитывать еще и технологические факторы. Оценить технологичность изготовления поверхности корпуса вряд ли поможет, например, цветовое представление гауссовой кривизны поверхности. Это скорее математическая характеристика поверхности, которая мало что говорит дизайнеру. Для дизайнера форма сечений поверхности - шпангоутов, ватерлиний и батоксов по-прежнему остается наиболее информативной. Именно эти линии чаще всего используются для определения геометрии корпусных конструкций, прилегающих к внешней обшивке. По этим линиям строятся листовые и профильные детали корпуса. Листы обшивки изгибаются по тем же линиям. Если при моделировании деталей корпуса использовать линию, которая в точности повторяет контур со всеми его дефектами, то листы обшивки в этой области примут естественную форму, близкую к форме гибкой рейки. Это приводит к образованию зазоров между листами обшивки и внутренними конструкциями. В результате некачественного сглаживания поверхности корпуса возникает необходимость заполнения появившихся зазоров между обшивкой и внутренними деталями сваркой, перегрев металла и деформации конструкции. Это, в свою очередь, создает внутренние напряжения, ведущие к развитию усталостных трещин в конструкциях корпуса. Мнение о качестве поверхности корабля лучше всего получить у судостроителей на верфи. Я сам видел, как группа из 5 человек с помощью крана в течение четырех часов пыталась установить на тело один лист обшивки. Причина - неправильно сглаженная поверхность в этом месте. Плохо сглаженная поверхность корпуса может быть неоптимальной с точки зрения гидродинамики, и это делает судно более дорогим в эсплуатации. Например, по данным из разных источников, среднее рыболовное судно экономит около 500 тысяч долларов в год при снижении сопротивления корпуса на 10%. Кроме того, плохо сваренный и собранный корпус быстрее ржавеет и требует дополнительных затрат на очистку и покраску и устранение усталостных трещин. Другими словами, несмотря на бурное развитие программ моделирования поверхности корпуса, методы контроля качества поверхности остаются такими же, как и сто лет назад. Итак, какие методы лучше всего использовать для контроля качества поверхности корпуса? Как уже упоминалось выше, мы представляем себе форму поверхности корпуса в виде линий ортогональных сечений. Рассмотрим несколько способов управления формой кривых. Все дефекты формы кривой легко увидеть, если смотреть вдоль кривой. Этот метод использовался и широко используется для контроля бумажных чертежей. Аналогом этого метода управления в компьютерном моделировании является сжатие модели по одной из координатных осей. Это особенно удобно, если ваша программа позволяет редактировать модель в сжатом виде. Примером такой модели является профиль NACA, обычно имеющий очень большое удлинение относительно продольной оси. Если в сжатом виде профиль будет выглядить хорошо, то в натуральном масштабе тем более торлько лучше. Сжатие по одной из осей координат также очень удобно использовать при управлении формой участков в зоне перехода к плоскому борту или плоскому дну. Кривые на экране компьютера отличаются от кривых на бумаге, несмотря на высокое разрешение современных мониторов. Лучший способ почувствовать форму кривой - это построить график кривизны. Я предпочитаю визуализировать радиусы кривизны кривой в каждой точке. На мой взгляд, это лучше показывает локальные уплощения кривой. Отмечу, что кривые кривизны очень чувствительны к изменению формы кривой. Часто перемещение контрольной точки на 1-2 миллиметра в масштабе корпуса может значительно изменить график кривизны. Также важно, чтобы ваша программа позволяла вам непосредственно визуализировать кривизну участка поверхности, а не кривизну аппроксимирующего участка кривой. Я уже писал об этом здесь. Это также упрощает работу при редактировании поверхностей. Достаточно включить визуализацию кривизны сечений и при изменении положения контрольной точки поверхности графики кривизны будут динамически обновляться. Если используемая вами программа не позволяет этого, она значительно замедляет процесс сглаживания. Единственным, на мой взгляд, недостатком графиков кривизны является то, что в большом масштабе при отображении набора кривых на экране получается мешанина графиков кривизны различных линий. Обычно необходимо обрезать слишком большие значения кривизны для лучшей визуализации. Одной из наиболее важных характеристик формы кривой помимо кривизны является наличие точек перегиба на кривой. Это точки, в которых кривизна меняет направление. Наличие нескольких точек перегиба на ограниченном участке кривой визуально воспринимается как волнистость. Это именно то, чего конструктор старается избежать в первую очередь. Волнистость шпангоутов будет один в один передана соответствующим деталям корпуса в этом районе. Листы обшивки в этой области будут изгибаться по более естественным плавным кривым. ShapeMaker имеет возможность визуализировать линии перегиба сечакний на поверхности. Я пока не встречал такой возможности ни в одной другой программе. Форма линий перегиба на поверхности - это не только средство контроля формы, но и одна из важнейших характеристик самой поверхности. Правильное расположение линий перегиба позволяет точно гарантировать отсутствие волнистости в любой точке поверхности. Мы не можем напрямую влиять на форму линий перегиба, но при изменении положения контрольной точки поверхности форма линии перегиба также изменяется. Обратите внимание, что линия перегиба представляет собой кривую более низкого порядка, чем участки поверхности. В этом случае на линиях перегиба выполняются только условия непрерывности отрезков кривой в случае NURBS-поверхностей 4-го или 3-го порядка. Приведенные выше инструменты управления формой дают нам полное представление о поверхности корпуса. Более 15 лет мы не печатаем теоретические чертежи для проверки. В следующем видео показано, как пользователь ShapeMaker может работать с линиями кривизны и перегиба.

Очень часто сталкиваюсь с поверхностью корпуса сделанной из из одного участка. Конечно, это значительно упрощает процесс моделирования. Но, как я уже писал здесь ранее - «Как правильно разделить поверхность на участки», этот метод моделирования абсолютно не подходит для окончательного сглаживания поверхности. При использовании только одного участка поверхности невозможно четко различить области плоского борта и плоского дна. Форму криволинейного участка поверхности, прилегающего к плоским поверхностям, в этом случае контролировать практически невозможно. Приведу пример: Недавно я моделировал поверхность корпуса и надстройки очень большого судна. К сожалению, я не могу показать здесь весь корпус корабля. Приведу только пример участка поверхности, с которым у меня возникли проблемы. Это довольно простой участок надстройки. Участко образован линией максимальной ширины палубы носовой части, контуром профиля CL, контурной линией верхней части надстройки и, в корме, контурной линией плоского борта. Обратите внимание, что линия максимальной ширины палубы имеет прямой участок, на который опирается плоский борт корабля.На первый взгляд такой участок не представляет большой проблемы для моделирования. Но для этого учатка поверхности есть только одно ограничение. Наклонная линия бокового контура и плоская часть линий палубы должны образовывать плоскость в кормовой части нашей участка поверхности. Казалось бы, достаточно построить плоскость, ограниченную этими двумя линиями, и установить контрольные точки поверхности в этой области строго на этой плоскости и задача будет решена.Но как я не пробовал, сечения шпангоутами вблизи плоского борта выглядили плохо. Манипуляции с контрольными точками поверхности не внесли существенных изменений в форму верхней линии нашего сечения в виде рамок. Ряды контрольных точек на поверхности расходятся веером и скручивают поверхность. Поразмыслив, я понял, что в этом случае необходимо разделить плоскую часть этой поверхности на два отдельных участка. Для этого я построил новую граничную линию, проходящую от задней точки верхней линии нашей поверхности до конечной точки области плоской линии палубы. Теперь наша поверхность является полностью криволинейной и сопрягается с поверхностью плоского борта. Это решение позволило очень быстро сгладить этот участок поверхности.Теперь распределение контрольных точек поверхности выглядит естественным, а линия плоского борта задана точно.

Очень часто на предварительных моделях поверхностей корпуса обнаруживаются зазоры для сглаживания.Возможно, это связано с неправильным использованием программ для моделирования или из-за недостатков этих программ. В этой статье я хотел бы рассказать о тех особенностях математической модели Shape Maker, которые позволяют избежать зазоров между участками поверхности. Я думаю, что любой, кто хоть раз моделировал поверхности корпуса, неоднократно сталкивался с проблемой при обнаружении зазоров между участками поверхности в модели. Обычно эта проблема возникает при переносе поверхности из одной системы в другую. Точные изображения границ поверхности различаются в разных системах и часто не совпадают. Во многих программах сглаживания судовых поверхностей, которые в настоящее время используются в судостроении, общая граничная линия двух смежных поверхностей математически не идентична этим поверхностям. Границы каждой из поверхностей представлены как аппроксимация общей граничной кривой. У этого подхода есть как положительные, так и отрицательные свойства. Самая большая проблема в том, что приближение всегда имеет определенную точность. Другими словами, между двумя соседними участками поверхности корпуса всегда есть зазор. При переносе поверхности в системы моделирования конструкции корпуса точность аппроксимации может оказаться недостаточной. Это может быть причиной проблем, возникающих при моделировании конструктивных элементов корпуса и обшивки. В статье «NURBS - Никто не понимает рациональные B-сплайны» я уже говорил об основных свойствах этого типа кривых. Наиболее важным математическим свойством, используемым в модели поверхности Shape Maker, является то, что мы можем математически точно представить часть кривой или всю кривую как новую кривую и использовать ее в качестве границы поверхности. Это позволяет создавать математически точные границы поверхностей, не имеющие зазоров на общей границе двух смежных поверхностей. Здесь кратко описывается топологическая модель поверхности в Shape Maker - «Топологические элементы в Shape Maker». Математически точное описание границ поверхности позволяет избежать промежутков между участками поверхности, но в то же время накладывает ограничения на количество контрольных точек граничных кривых. В Shape Maker количество точек контрольного многоугольника поверхности не может быть установлено пользователем, но определяется количеством точек на граничных кривых. Отмечу, что особых ограничений на количество контрольных точек в Shape Maker нет, но соблюдение определенных правил может значительно уменьшить количество контрольных точек поверхности и упростить работу по модификации поверхности. Поскольку участок поверхности в Shape Maker основан на граничных кривых, границы поверхности должны быть математически идентичны кривым, на которых они основаны. При этом на противоположных граничных кривых поверхности может быть разное количество контрольных точек и, соответственно, узлов. Для этого вектор поверхности узлов представляется как суперпозиция векторов граничных кривых. Другими словами, узлы противоположной кривой добавляются к вектору узлов первой. Добавление узла без изменения формы кривой - еще одно важное свойство этого типа кривой. Если значение узла на исходной кривой совпадает с узлом на противоположной кривой, вам не нужно добавлять такой узел. Каждый узел на поверхности добавляет дополнительный ряд контрольных точек. В ситуации, когда ни один из узлов не совпадает, количество контрольных точек на поверхности будет равно сумме контрольных точек на граничных кривых. Это может значительно увеличить сложность модификации такой поверхности. Еще одна проблема может возникнуть, если расстояние между узлами поверхности будет неравномерным. Это приводит к неравномерному влиянию контрольных точек на форму поверхности и затруднениям при редактировании формы. Вышеуказанных проблем легко избежать, если при задании граничных линий использовать комбинации количества контрольных точек, при которых на поверхности будет добавлено нечетное количество узлов с равномерным распределением параметра. Набор магических чисел контрольных точек представляет собой серию: 4 5 7 11 19 35 67 ... и соответствующее количество узлов интервалов будет 1 2 4 8 16 32 64 .... Соответственно, узлы на противоположной границе кривые будут либо совпадать, либо располагаться посередине между соседними узлами. Если вы используете номера этой серии для задания числа точек на граничных линиях, полученная поверхность всегда будет иметь равномерное распределение параметра. В этом случае количество точек поверхности будет совпадать с максимальным количеством точек на граничной кривой. Это обстоятельство позволяет выставлять разное количество точек на смежных поверхностях. Например, линия форштевня может иметь 35 контрольных точек. Линия радиуса скуловой части всего 5 точек, а итоговое количество точек на носовой поверхности будет 35. Кормовая поверхность, сопряженная с радиусом скуловой части, может иметь, например, 19 точек, если на линии транца указано 19 контрольных точек. Стоит отметить, что соблюдение магических чисел не является большим ограничением в системе и важно только для сложных криволинейных поверхностей. Если поверхность плоская или цилиндрическая, то количество точек может быть любым.Если одна из границ поверхности построена на части линии, рекомендуется привети точку привязки строго в узел кривой и рассчитать количество контрольных точек на противоположной границе исходя из количества узлов на этой части кривой. Это также даст равномерное распределение узлов на поверхности.

Проектирование поверхности корпуса рыболовных судов никогда не было легкой задачей.Особенно это актуально для судов средней длины. Соотношение основных размеров, жесткие требования к остойчивости судна, максимально возможный объем рыбного трюма и при этом достаточно высокая скорость и низкое сопротивление корпуса. Все это усложняет задачу проектирования. Осталось лишь добавить к этому выпуклые очертания носовой части и кормового скега в сочетании с граблями киля и плоскокилевым днищем.Типовую модель рыболовного судна в Shape Maker я уже описывал в статье «Mодель поверхности корпуса рыболовного судна». Более сотни поверхностей различных рыболовных судов я сделал в Shape Maker. Как показывает практика, в процессе проектирования поверхность корпуса претерпевает значительные изменения.В этом случае очень важно создать модель, которую можно было бы легко трансформировать. Ниже я постараюсь перечислить основные варианты изменения формы корпуса рыболовных судов. Масштабирование. Самым простым изменением модели является масштабирование модели по координатным осям. Этот метод позволяет практически мгновенно изменить форму корпуса. На начальных этапах проектирования это довольно эффективный метод для первого приближения новой формы корпуса, для расчета основных характеристик и остойчивости. Я думаю, что почти каждый конструктор использует это в повседневной практике. При масштабировании, как правило, используются различные коэффициенты по осям координат. Это позволяет быстро получить форму корпуса с новыми главными размерениями и в то же время искажает форму корпуса. Например, радиус скуловой части может трансформироваться в эллипс. Особенно это заметно на судах со строительным дифферентом и килеватым днищем. Масштабирование по длине судна изменяет угол наклона киля. И становится понятно, что этот метод подходит только для быстрой оценки характеристик корпуса на самых ранних стадиях проекта. Для получения более правильной модели требуется несколько других методов. Ниже я постараюсь описать способы модификации корпуса рыболовного судна, доступные в Shape Maker. Из-за того, что линии, угловые точки и поверхности топологически связаны в Shape Maker, изменить форму поверхности относительно просто. При изменении формы граничной линии все поверхности, прилегающие к этой линии, изменяют свою форму по заданному закону. Дополнительные сведения см. В статье «Топологические элементы в Shape Maker». Математическая модель в Shape Maker спроектирована таким образом, что после смены модели не появляются зазоры между поверхностями. Это одно из важных преимуществ. Удлиннение судна без изменения его оконечностей. Несколько лет назад было популярно удлинять рыболовные суда. Государство не предоставляло субсидий на строительство новых судов, но ремонт и модификация финансировались государством. В данном случае корпус вырезается в районе миделя и добавляется ​​цилиндрическая часть. Носовая и кормовая части остаются без изменений. При этом допускались мелкие сломы в местах стыковки оконечностей с новой цилиндрической вставкой. Было так много заказов на расширение корпуса, что проектная компания, с которой я работал, попросила меня учитывать эту возможность при моделировании поверхностей новых судов. Ведь если заранее учесть возможность удлинения корпуса, то изменение формы корпуса в ShapeMaker займет несколько минут. Достаточно просто сместить носовой оконечность по линии киля на нужную величину и сместить весь корпус вниз так, чтобы начальная точка новой мидель-шпангоута лежала на основной плоскости. Если в исходной модели задана цилиндрическая вставка хотя бы на одну шпацию, то при перемещении носа цилиндрическая часть автоматически удлиняется. Более того, не будет никаких сломов на поверхности в зоне перехода от носа и кормы к параллельному миделю. Удлинение судна с местной модивикацией поверхности. К сожалению, не все рыболовные суда могут быть расширены таким образом, как описано выше. Часто мидель-шпангоут рыболовного судна не всегда является максимальную площадь сечения. Сечение максимальной площади часто смещено в корму. В этом случае условие задания касательных на шпангоуте миделя, параллельных линии киля, не выполняется. В этом случае можно использовать режим локальной модификации поверхности. В ShapeMaker есть несколько режимов изменения формы поверхности при изменении граничной кривой. Для операции удлинения рекомендую использовать режим локального изменения формы с указанием области изменения. После этого перемещаем носовую оконечность по линии наклона киля на необходимую длину. Часть поверхности кормовой части, прилегающей к шпангоутам миделя, изменится. Для того чтобы изменение формы поверхности в районе миделя было более равномерным и естественным, мы смещаем линию миделя к шпангоуту назад на половину необходимой длины. После этого остается только сместить весь корпус по вертикали так, чтобы начальная точка мидель-шпангоута лежала на основной плоскости и при необходимости немного подкорректировать форму поверхности в средней части. Изменение угла строительного дифферента. Нередко при проектировании рыболовных судов изменяется длина судна и угол строительного дифферента. Для этого ShapeMaker использует функцию сдвига. При этом часто требуется изменить наклон киля и нижних поверхностей, прилегающих к килю, а верхнюю часть корпуса оставить неизменной.Для этого укажите, какая часть поверхности будет изменена при изменении наклона киля. Аналогичным образом можно изменить угол наклона днища плоского киля.В этом случае район изменения смежных поверхностей желательно установить побольше. Изменение формы штевня. Для ShapeMaker это обычная ситуация. Изначально ShapeMaker задумывался как набор топологически связанных объектов, которые зависят друг от друга, поэтому при изменении формы форштевня изменится и основная поверхность корпуса.Только в этом случае желательно использовать режим модификации поверхности с сохранением касательных при примыкании к штевню. Это позволит более точно сохранить первоначальную форму поверхности на этом участке.Также важно указать правильную область изменения поверхности. Если область изменения поверхности слишком мала, то поверхность будет выглядеть смятой. Если площадь слишком велика, изменение формы штевня распространится на слишком большую часть криволинейной поверхности носа. В любом случае недостатки автоматического изменеия формы легко исправить вручную. Изменение наклов килеватого днища. Подобно изменению угла наклона киля, вы можете использовать функцию сдвига, чтобы изменить угол наклона килеватого днища. Для сдвига я рекомендую вам выбрать участок поверхности, который полностью захватывает скулу на мидель - шпангоуте. При модификации лучше всего задать большую область модификации. Это даст более правильную поверхность, а ручная модификация будет минимальной. В этом случае лучшим выбором будет модификация с сохранением касательной по границам участков поверхности. Процесс трансформации показан на следующем видео. Использование вышеуказанных методов позволяет быстро изменить существующую модель для использования в новом проекте или в процессе изменения существующего проекта. И, как уже упоминалось выше, изменения будут работать лучше всего, если модель корпуса будет построена корректно. Видео лучше смотреть на полном экране.

Любой проект любого типа судна на самой ранней стадии разработки должен в конечном итоге иметь чертежи корпуса. Конечно, любой проект основан на предыдущем опыте, и ваш новый проект будет похож на любой прототип. Не хотелось бы в этой статье останавливаться на том, как выбрать наиболее подходящий прототип, а также на всех остальных параметрах будущего корабля. Дизайнер знает это как никто другой и именно на его технических решениях строится проект. Как правило, на этапе разработки чертежа линий уже приняты все основные технические решения. По крайней мере, основные размеры, радиус средней части судна, форма форштевня, контуры палуб и расчетная ватерлиния, а также водоизмещение должны быть уже известны. Наиболее важная информация для проектирования поверхности корпуса корабля представлена ​​на чертеже общего расположения. Профиль корабля, контур мидель-шпангоута, палубы, как правило, представленные на этом чертеже, являются исходной информацией для формирования поверхности. Часто чертеж общего расположения показывает положение линий плоского борта и плоского днища. Чертеж Общего Расположения можно загрузить в Shape Maker. Для этого вам необходимо сделать следующее: - сохранить нужные ракурсы в отдельных файлах DXF, - выровняйте начало системы координат чертежа с началом системы координат AutoCAD, - очистить ненужную информацию, которая не нужна для проектирования поверхностей, например тексты, штриховки, облака и т. д. - взорвать блоки, - сохраните файл DXF как можно раньше, желательно R12.В этом случае все элементы чертежа преобразуются в самые примитивные, которые загружаются в Shape Maker без искажений. Обратите внимание, что текущая версия импорта DXF не поддерживает элиптиические кривые. Чтобы импортировать виды в Shape Maker, лучше всего создать структуру из следующих блоков и импортировать каждый вид в соответствующий блок.Это упрощает импорт и визуализацию информации.Любой из блоков можно включить или выключить в любой момент. Template - Profile - Plan - Midship Процесс импорта выглядит следующим образом: - выбран текущий блок, например Профиль - соответствующий файл DXF импортируется в текущий блок. Все виды чертежа общего вида представлены в плоскости XY и, соответственно, в одной плоскости будут импортированы в Shape Maker. Чтобы расположить их в соответствующих плоскостях, вы можете использовать вращение и перемещение блоков. Используйте выделение блока по элементу блока для преобразования. Теперь, когда все виды загружены в Shape Maker, нам нужно определить сетку шпангоутов, ватерлиний и батоксов. Shape Maker позволяет определять области с постоянным интервалом по всем трем координатам. Во время вывода дополнительные сечения выделяются желтым цветом. Теоретические шпангоуты, конструктивная ватерлиния и палубы могут быть указаны как дополнительные сечения. Сетку можно изменить в любой момент. Сечения поверхности визуализируются в соответствии с плоскостями сечения, заданными сеткой. На этом процесс предварительной подготовки можно считать завершенным.

Разворачивающаяся поверхность в дифференциальной геометрии - это поверхность с нулевой гауссовой кривизной. Такую поверхность можно наложить на плоскость путем изгиба. И наоборот, разворачивающуюся поверхность можно получить преобразованием плоскости (например, сгибанием, складыванием, склейкой). С практической инженерной точки зрения разворачивающиеся поверхности - это поверхности цилиндров и конусов. NURBS можно использовать для моделирования развертываемых поверхностей. Для этого формирование поверхности конуса должно совпадать с линией равнопараметрического NURBS. Вторая предпосылка для развертывающихся поверхностей - это условие, чтобы векторы нормали к поверхности были равны поверхности вдоль направляющей линии с одинаковым параметром. Многие думают, что для моделирования разворачивающейся поверхности достаточно сделать образующие прямыми и не задумываются о втором условии. Вы также можете проверить условие развертки поверхности, визуализировав гауссову кривизну. В этом случае важно установить допустимые верхний и нижний пределы визуализации кривизны. В противном случае все поверхности будут казаться разворачиваемыми, даже если это не так. Разворачивающиеся поверхности очень распространены в судостроении, особенно при проектировании и строительстве малых судов. Листы обшивки, построенные на таких поверхностях, обычно не требуют специальной гибки и легко устанавливаются на корпус. В некоторых случаях, например, при использовании фанеры или других композиционных материалов для изготовления корпуса, пластическая деформация растягивающихся листов оболочки физически невозможна. Поэтому при моделировании корпусов таких судов использовать любые другие типы поверхностей просто невозможно. Ошибки в конструкции развивающихся поверхностей таких сосудов могут создавать зазоры между оболочкой и внутреннеми конструкциями корпуса. Несмотря на внешнюю простоту, моделирование таких поверхностей может вызвать определенные трудности. Важно не только сделать поверхность разворачивающейся, но и добиться необходимой формы корпуса. В Shape Maker нет специальных функций для построения разворачивающихся поверхностей, но возможность построения треугольных участков поверхности и топологическая связь между участками поверхности позволяют построить достаточно гибкую модель, целиком состоящую из развертываемых поверхностей - цилиндров и конусов. Конус легко моделируется треугольным участком поверхности.Достаточно расправить образования, подходящие к вершине конуса. Благодаря топологическим связям вы можете создать набор взаимосвязанных конусов на основе общей направляющей линии. Вы можете изменить форму такой поверхности, изменив форму направляющей линии или изменив положение вершин конусов. Дополнительную степень свободы дают вершины конусов, навешенные на направляющей линии границы соседнего конуса. Если модификация производится в режиме смены всех контрольных точек «Все», то все поверхности останутся разворачиваемыми. Я попытался сделать модель простой остроскулой лодки, целиком состоящей из разворачивающихся поверхностей. Вот что из этого получилось. Днище и борт представлены набором конусов, опирающихся на линию слома. Все лишнее срезано цилиндрическими поверхностями палубы и транца и поверхностью диаметральной плоскости. Форма поверхности корпуса изменяется при изменении формы скуловой линии, положения вершин конусов и геометрии палубы и транца. При этом поверхности остаются разворачиваемыми на плоскость. Подобный метод проектирования развертываемых поверхностей используется для ручного проектирования поверхностей и хорошо известен специалистам по проектированию лодок и яхт. Пример их этой статьи вы найдете тут.

Восстановление поверхности существующего судна - одна из частых задач, с которыми я сталкиваюсь. Исходные данные для этой задачи могут быть самыми разнообразными. От координат точек в таблице плазовых ординат, торетичкеского чертежа, облака точек и т. д. Поверхность можно восстановить достаточно точно, даже если сохранились только бумажные чертежи линий или даже только бумажные корпусные чертежи. В этом случае я предпочитаю использовать отсканированные чертежи в качестве подложки в AutoCAD, поверх которой строю необходимые линии. Исходный чертеж может иметь искажения после сканирования, которые необходимо минимизировать для получения приемлемого результата. Двумерные линии импортируются в Shape Maker. Иногда в процессе модернизации существующих кораблей часть исходной документации может быть утеряна, и успех всей модернизации зависит от того, насколько качественно выполнено восстановление поверхности. В моей практике одной из таких работ была замена днища и двойного дна танкера-химовоза, по которой остались только чертежи корпусных конструкций. В результате специалисты верфи отметили высокую точность совпадения новой поверхности с оставшейся частью. Даже если вы используете координаты точек в таблице ординат, я предпочитаю строить трехмерные сечения по этим координатам в Shape Maker. Это показывает форму поверхности более четко, чем просто набор точек. Не так давно ко мне обратились один и партнеры с очень необычным предложением. Для изучения гидродинамики и оптимизации расхода топлива потребовалось восстановить поверхность корпуса. Особенность этого предложения заключалась в том, что судно не было новым, и из сведений о геометрии поверхности корпуса судна имелся только набор чертежей корпуса. Это все, что удалось найти судовладельцу. Конечно, для оценки гидродинамики судна абсолютно точного приближения к первоначальной форме корпуса не требовалось, но отклоняться от оригинала можно было только в разумных пределах. Обычно, когда 2D-чертежи используются в качестве исходных данных для моделирования поверхностей, я использую для моделирования следующую технологию: - линии шпангоутов носовой части расположены в плоскости носового перпендикуляра, - линии шпангоутов кормовой части размещены в плоскости кормового перпендикуляра, - ватерлинии размещены на базовой плоскости, - батоксы в диаметральной плоскости, - сетка сечений модели задается в соответствии с сеткой сечений исходного 2D-чертежа. На основе исходных данных и сетки сечений задаются и корректируются сечения поверхностей в соответствии с сечениями поверхностей на разных проекциях. Динамическое отображение сечений поверхности позволяет легко приближать их к соответствующим линиями 2D-чертежа. В этом случае подгонка поверхностей осуществляется вручную. Вы можете потратить дополнительное время и распределить линии исходных сечений в соответствующих плоскостях, создать 3D-модель исходных линий и сгладить корпус в 3D. Но, как правило, участки исходного рисунка на разных проекциях не соответствуют друг другу. Это создаст дополнительные трудности и увеличит время, необходимое для выполнения этой работы. В нашем случае подготовка исходных данных заняла гораздо больше времени, чем само моделирование поверхности. Чертежи корпуса были представлены в виде сканов бумажных документов, которые использовались в качестве подложки для построения линий секций корпуса. Каждый сканирован чертежа необходимо масштабировать и привязать к началу системы координат перед построением линии сечения. После этого все сечения перенесятся на один вид и экспортируются в Shape Maker. Дальнейшее моделирование - это лишь вопрос времени и опыта использования программы. Моделирование поверхности на основе такой информации - не очень распространенная, но вполне выполнимая задача.

Для задания формы поверхности программа использует B-сплайновые поверхности третьей степени. С математической точки зрения это означает, что в пределах одной области поверхности гладкость выполняется по первой производной (угол наклона касательной в точке) и непрерывность по второй производной (кривизна в точке). Поверхности третьей степени идеально подходят для описания формы сосуда. Такие поверхности позволяют добиться требуемой гладкости и одновременно локальности изменений. Особенность этих поверхностей заключается также в том, что соединение двух участков поверхности может производиться только по первой производной (углу наклона). Это вполне приемлемо в связи между поверхностью носовой части корабля и параллельной средней частью корпуса, плоским бортом или плоским днищем. В случае соединения двух криволинейных участков поверхности друг с другом форма поверхности в месте стыка имеет неэстетичный вид. Очень часто такую поверхность исправить довольно сложно.Поэтому по возможности рекомендуется использовать одну криволинейную поверхность в носу и в корме судна. Большая часть работы по изменению формы поверхности выполняется путем изменения положения точек контрольного многогранника. Правильное расположение контрольного многогранника на сетке очень важно для получения правильного результата сглаживания поверхности. Не менее важно равномерное распределение параметра по поверхностной сетке. Такой тип поверхности не зря называют скульптурной. В общем, общепринятых правил определения формы поверхности нет. Форма корпуса определяется исходя из опыта и предпочтений проектировщика. Основным инструментом для достижения желаемой формы поверхности в Shape Maker является контрольный многогранник. Изменение положения точек контрольного многогранника приводит к закономерному изменению формы участка поверхности. Другими словами, Shape Maker не изменяет напрямую форму кривых, таких как рамки, ватерлинии или батоксы, но изменяет форму самой поверхности. Сечения поверхности динамически отображаются на редактируемом сечении поверхности при изменении положения контрольных точек многогранника. В этом случае сечения - это не самостоятельные элементы в Shape Maker, а просто визуальное представление участка поверхности. Задание поверхностей. Благодаря математическим характеристикам B-сплайновой поверхности, система поддерживает участки поверхности, образованные четырьмя, тремя и двумя граничными линиями. Фактически, случай с тремя и двумя граничными линиями является частным случаем участка с четырьмя граничными линиями, где часть границ вырождается в точки. Чтобы создать поверхность, вы можете использовать команду меню. Или из тулбара Surface: После этого установите контур линий как последовательную цепочку линий и нажмите кнопку Enter. Во время выполнения задачи отмеченные линии будут выделены красным цветом. Каждая последующая линия будет выбрана как контурная только в том случае, если она имеет топологическое соединение с предыдущей. Если нужная линия не выбирается - она не имеет топологической связи с ранее выбранной линией. Это типичная ошибка новичков в Shape Maker. При определении области поверхности с тремя граничными линиями важно понимать, какая из границ будет вырожденной. Есть простое правило - первая точка первой отмеченной линии будет вырожденной границей треугольной поверхности. Последовательность установки границ участка показана на следующем рисунке. Положение границы вырожденной поверхности сильно влияет на свойства треугольной поверхности и расположение точек контрольного многогранника. Как показано на рисунке ниже, часть линии, топологически связанная с другими контурными линиями через точки на линиях, может использоваться в качестве границы поверхности. Управление количеством контрольных точек на поверхности. Количество контрольных точек поверхности в системе Shape Maker не устанавливается пользователем, а создается самой системой в зависимости от количества точек на кривых границ поверхности. Несмотря на то, что пользователь может установить любое количество контрольных точек на границах, лучше придерживаться определенного правила. Чтобы понять это, выясните, как система рассчитывает, сколько контрольных точек должно быть внутри поверхности. В системе используются линии и поверхности третьей степени. Это означает, что количество интервалов элементарных кривых Безье третьей степени внутри B-сплайновой кривой рассчитывается по формуле: Количество интервалов = количество контрольных точек - 3. В этом случае минимальное количество контрольных точек кривой - 4. Крайние точки совпадают с началом и концом кривой. Две другие промежуточные точки определяют направление касательной и степень контакта с касательной в соответствующих конечных точках. Если у кривой есть четыре контрольные точки, это просто кривая Безье с одним интервалом. Если есть пять контрольных точек, два интервала и так далее. Граничные точки интервалов называются узлами кривой. При задании поверхности соблюдается условие математически точного совпадения с граничной кривой. Количество узлов на поверхности рассчитывается как наложение узлов противоположных границ поверхности. Если количество узлов на границах совпадает, в этом случае поверхность будет иметь такое же количество узлов и, соответственно, такое же количество контрольных точек. Результирующая поверхность показаная ниже построена на верхней границе с пятью контрольными точками и на нижней границе с четырьмя. Согласно приведенной выше формуле пять контрольных точек дают нам два интервала на кривой, соединяющейся в узле. Параметр кривой примет следующие значения: 0,0 - в начальной точке кривой, 1.0 - в узле 2,0 - в конечной точке кривой. Нижняя кривая имеет четыре контрольных точки, один интервал и никаких промежуточных узлов. При построении поверхности на таких границах Shape Maker автоматически создает узел на нижней границе, который соответствует, с узлу на верхней границе. В нашем случае значение параметра узла будет - 0,5. По значениям узлов строится поверхность. В нашем случае в продольном направлении на поверхности будет пять контрольных точек, два интервала поверхности представляют собой элементарную поверхность Безье 3-й степени. Линия, пересекающая поверхность в вертикальном направлении, просто представляет собой линию разделения на секции Безье или линию равного параметра со значением 1.0. Подводя итог вышесказанному, алгоритм создания поверхности создает узлы на кривой, которые соответствуют узлам на противоположной кривой. На кривых создается поверхность, содержащая все эти узлы с противоположными кривыми. Если параметры узлов на противоположных кривых совпадают, новые узлы не создаются и количество контрольных точек на поверхности не увеличивается. В идеальном случае количество контрольных точек на поверхности должно совпадать с наибольшим количеством точек на одной из кривых. Такие условия создают некоторые неудобства для пользователя, но имеют одно очень важное преимущество - при таком подходе к созданию поверхностей общая граница двух поверхностей является математически точной. То есть между поверхностями нет зазоров. Если количество узлов не совпадает, то на поверхности добавляются все узлы, соответствующие каждой из границ. Это обстоятельство может резко увеличить количество контрольных точек на поверхности и значительно затруднить редактирование такой поверхности. Другой очень важный факт заключается в том, что несовпадающие узлы на поверхности могут быть добавлены очень близко друг к другу в параметрическом пространстве поверхности. Свойства контрольных точек поверхности с неравномерным распределением узлов сильно отличаются от равномерного распределения и мешают сглаживанию поверхности. Это обстоятельство существенно мешает моделированию поверхностей. Ниже приведен пример поверхности, у которой верхняя граница имеет 6 контрольных точек, а нижняя 5. Полученная поверхность имеет 7 контрольных точек. Вышеуказанных проблем легко избежать, если при задании граничных линий использовать комбинации числа контрольных точек, в которых на поверхности будут добавлены узлы с равномерным распределением параметра. Набор магических чисел контрольных точек представляет собой серию: 4 5 7 11 19 35 67 ... По формуле соответствующее количество интервалов будет 1 2 4 8 16 32 64 .... Соответственно, узлы на противоположных граничные кривые будут либо совпадать, либо располагаться на середине расстояния между соседними узлами. Если вы используете номера этой серии для задания граничных линий, полученная поверхность всегда будет иметь равномерное распределение параметра. В этом случае количество точек поверхности будет совпадать с максимальным количеством точек на граничной кривой. Это обстоятельство позволяет выставлять разное количество точек на смежных поверхностях. Например, линия штевня может иметь 35 контрольных точек. Противоположная линия кривой радиуса скулы в средней части судна составляет всего 5 точек, а результирующее количество точек на носовой поверхности будет 35. В этом случае на цилиндрической поверхности скулы будет только 5 точек. Кормовая поверхность сопряжения с цилиндрической частью может иметь, например, 19 точек, если на транце указано 19 контрольных точек. Стоит отметить, что соблюдение магических чисел не является таким большим ограничением в системе и актуально только для сложных криволинейных поверхностей. Если поверхность плоская или цилиндрическая, то количество точек может быть любым. Если одна из границ поверхности построена на части линии, рекомендуется подвести точку на линии строго в узел кривой и рассчитать количество контрольных точек на противоположной границе, исходя из количества узлов на части линии. Это также даст равномерное распределение узлов на поверхности. Количество контрольных точек на поверхности изменяется при изменении количества контрольных точек на граничных кривых. Положение новых контрольных точек выбирается из условия максимального сохранения формы поверхности. Это позволяет увеличивать количество точек в процессе редактирования формы поверхностей, когда существующего количества точек уже недостаточно для достижения требуемой формы. Визуализация поверхностей. Визуальное представление формы поверхностей очень важно для процесса сглаживания. В системе предусмотрено несколько различных вариантов визуализации поверхностей. Линии равного параметра поверхности. Это кривые, имеющие постоянное значение одного из параметров в параметрическом представлении поверхности. Линии равного параметра дают представление о том, насколько равномерно распределены точки многогранника контрольной поверхности. Форма линий равного параметра автоматически пересчитывается при изменении точек контрольного многогранника. Сечение поверхности набором ортогональных плоскостей. Это кривые, полученные в результате пересечения поверхностью набора ортогональных плоскостей. В зависимости от текущей плоскости сечения такими плоскостями могут быть рамы, ватерлинии или батоксы. Расположение этих плоскостей определяется сеткой, указанной в модели, или количеством секций на глубину рабочего объема. В случае визуализации сечений по сетке дополнительные сечения отображаются желтым цветом. Как и линии равного параметра, сечения динамически перестраиваются при изменении точек многогранника контрольной поверхности. Реалистичное изображение поверхности. Один из вариантов реалистичного изображения поверхности тела. Для удобства поверхностные модели также можно представить полупрозрачными. Для этого щелкните мышью по полю в статус баре. Обратите внимание, что все три из вышеперечисленных параметров визуализации не являются независимыми объектами в системе. Так, например, линии равного параметра илии сечения не являются линиями, которые можно редактировать или удалять. Форму этих линий можно изменить только путем изменения положения точек многогранника контрольной поверхности. Все три опции визуализации поверхности можно включить одновременно с помощью следующей команды. В диалоговом окне: Можно также выбрать соответствующие кнопки в тулбаре Levels:

Сглаживание - очень важный процесс, от которого зависит качество поверхности формы корпуса. Важную роль играют средства визуального контроля качества кривой. Свойства B-сплайновых кривых дают нам значительные преимущества этого элемента управления. Остановимся подробнее на свойствах B-сплайновых кривых. Как упоминалось выше, по форме контрольного многоугольника мы можем определить углы входа кривой в конечных точках. Если многоугольник выпуклый, кривая не имеет перегибов. Если более трех точек контрольного многоугольника лежат на одной прямой, кривая будет иметь прямолинейное сечение. Все эти свойства позволяют управлять формой кривой по форме ее многоугольника. В дополнение к этому, Shape Maker обеспечивает визуализацию радиуса кривизны кривой и точек перегиба. Хорошим средством управления также является сжатие изображения кривой вдоль одной из осей координат. По сути, это аналог того, как дизайнер контролирует форму линии, глядя на неё вдоль кривой, почти в плоскости чертежа. Эта функция особенно удобна, когда необходимо моделировать кривые, вытянутые в одном направлении, например профиль крыла самолета. Суть процесса сглаживания состоит в том, чтобы получить плавную кривую, максимально приближенную к заданному прототипу и эстетику, которая соответствует нашему представлению о нем. Это очень субъективный процесс.Два человека могут изображать совершенно разные кривые. Поэтому идеальный вариант процесса сглаживания - это сочетание ручного и автоматического режима. Пример сглаживания линии палубы.Кривая радиуса кривизны показывает участки кривой, требующие коррекции.Самая большая ошибка новичков - попытаться сгладить кривую, перемещая только одну контрольную точку.Красные стрелки показывают, как изменить положение нескольких контрольных точек, чтобы добиться хорошего результата.При изменении положения контрольной точки форма кривой и график радиусов кривизны автоматически меняются.Как правило, достаточно лишь небольшого перемещения контрольных точек, чтобы существенно изменить график кривизны. Поэтому для перемещения точек контрольного многоугольника во время сглаживания используйте масштабированное перемещение курсора. Напомним, что этот режим устанавливается нажатием следующей кнопки на панели инструментов Маркер. В результате сглаживания точек добиться примерно такого результата несложно. Вы можете отобразить график радиусов кривизны, используя следующую команду: Или из тулбура Modify: И установить указанные поля в следующем диалоге. Для удобства наглядности график радиуса кривизны масштабирован соответствующим масштабным коэффициентом. Во избежание появления большого количества линий на экране, радиусы кривизны, превышающие указанное значение, обрезаются. Как упоминалось ранее, режим сжатия экрана по длине используется для проектирования линий большого удлинения, таких как профиль крыла самолета.Показанная ниже линия имеет большое удлинение. Форму такой линии сложно контролировать. Если использовать сжатие экрана по длине, линия будет выглядеть так. Важно отметить, что сжимается только изображение на экране. Все координаты контрольных точек остаются в реальном масштабе. Редактировать такую кривую намного проще. И, если в сжатом виде кривая выглядит хорошо, то в реальном масштабе она будет выглядеть только лучше. Напомним, что вы можете переключиться в режим визуализации сжатого экрана, щелкнув следующее поле в строке состояния. Вы можете установить степени сжатия по осям координат с помощью следующей команды. Или из тулбара View. И установите степени сжатия по осям координат в следующем диалоговом окне. Сглаживание кривой - очень субъективный процесс. Поэтому в этом разделе основное внимание уделяется сглаживанию кривой вручную. В системе есть несколько различных методов автоматического сглаживания кривых. В этом разделе мы рекомендуем только один из них. Чтобы сгладить часть кривой, просто щелкните одну из контрольных точек с нажатой клавишей Shift, затем укажите вторую контрольную точку. Указанная область контрольных точек будет изменена для достижения желаемой плавности кривой в этой области. Если результат сглаживания не удовлетворяет, процедуру можно повторить. Изменение формы линий, лежащих на поверхности. Все сказанное выше о редактировании пространственных линий в полной мере относится и к линиям, лежащим на поверхности. При редактировании линии, лежащей на поверхности, необходимо помнить, что такое редактирование возможно только с той проекции, с которой была указана линия, и только на этой проекции форма линии будет соответствовать форме контрольного многоугольника. Остальные проекции этой линии рассчитываются как результат проекции на поверхность. Если во время редактирования линии поверхности невозможно правильно спроецировать эту линию на поверхность, появляется сообщение. Обратите внимание, что во время редактирования вы можете изменить проекцию линии. Для этого вы можете использовать команду меню. Или из тулбара Modify: И выберите соответствующую проекцию в диалоговом окне.