Блоки в системе используются для организации элементов модели. Жестких требований к структуре блоков проекта нет. Вы можете использовать любую удобную блочную структуру проекта. Разработка простой в использовании блочной структуры проекта важна для совместного использования несколькими дизайнерами. Структура и названия блоков должны быть понятны всем дизайнерам. Рекомендуется использовать одинаковую блочную структуру от проекта к проекту. Правильная структура проекта особенно важна на этапе детального проектирования, когда поверхность корабля обрастает большим количеством дополнительных деталей. Здесь вы можете узнать больше о математической модели Shape Maker. Shape Maker имеет довольно гибкую древовидную структуру блоков. Блок можно легко перемещать с одного места на другое на дереве. Это влияет только на видимость элементов, принадлежащих этому блоку. Геометрия самих элементов и все топологические связи не меняются. Это дает возможность изготавливать практически любую блочную структуру и легко менять ее при необходимости. Кроме того, вы можете включать внешние блоки из других проектов для справки и визуализации, а также импортировать блоки из других проектов. Исходя из собственного опыта, если к процессу моделирования судовых поверхностей привлекаются несколько человек, вопрос правильной организации проекта становится еще более актуальным.Разобраться с системой хранения информации уйдет гораздо меньше времени, если эта система одинакова для всех проектов. Очень удобная структура для хранения проектных данных была разработана Salt Ship Design. База данных проекта хранит модель поверхности и все ее изменения, которые произошли с проектом. Каждое существенное изменение поверхности сохраняется в новом блоке тела. Это выглядит примерно так: Каждое новое существенное изменение или доработка копируется в новый корпус. Таким образом отслеживаются все изменения жизненного цикла проекта. Эта структура может использоваться многими проектными организациями как базовая. Как правило, в процессе проектирования прорабатываются различные варианты формы корпуса. Сохранение всех изменений в модели позволяет использовать ту или иную версию для нового проекта. Для этого достаточно найти подходящий блок и скопировать его в новый проект. Особенно на этапах технического предложения нового проекта, когда контракт на проектирование еще не подписан, такой подход позволяет нам быстро предложить заказчику полнофункциональный вариант покрытия корпуса. Больше времени потратится, если вы сделаете это с нуля. Эта структура хорошо работает, если между разными версиями корпусов нет топологических ссылок.Отсутствие топологических связей позволяет в этом случае создавать легко модифицируемые модели. Возможность делать текстовые комментарии к корпусу корпуса позволяет обмениваться необходимой информацией между разными участниками проекта и сохранять описание истории изменений, внесенных в проект. Даже в большом дереве блоков довольно легко ориентироваться, используя режим включения всех блоков проекта и режим точки входа в блок. При установке точки входа в блок система, кажется, забывает обо всех других блоках проекта и показывает только те элементы, которые находятся в этих блоках и в дочерних блоках. Это также позволяет значительно ускорить визуализацию и поиск объектов в случае, если проект содержит большой объем информации.

Проектирование кораблей происходит в цифровом пространстве уже давно. И в любой проектной компании, независимо от ее размера, в процессе проектирования используется широкий спектр различных прикладных программ для моделирования и выполнения определенных судостроительных расчетов. Все эти программы обычно разрабатываются разными компаниями. Часто результаты, полученные в одной программе, используются как входные данные для другой. Обмен данными не представляет большой проблемы, если это набор числовых данных. Даже если выходной формат одной программы не соответствует входным данным другой, можно исправить данные вручную, в текстовом редакторе или переформатировать в Excel. Обычно с передачей текстовых и числовых данных проблем не возникает, но в большинстве расчетов также используются геометрические данные, такие как геометрия поверхности корпуса корабля. Проблемы часто возникают при обмене геометрической информацией. Начнем с того, что геометрию поверхности корпуса корабля можно представить как набор сечений и как набор сечений поверхностей NURBS. Представление поверхности в виде набора сечений сейчас используется все реже и реже, поэтому в данной статье оно не представляет интереса. Намного важнее понять возможные варианты переноса NURBS поверхностей. Рассмотрим преимущества представления NURBS для обмена данными: - компактность геометрического изображения поверхности. NURBS не содержит точек поверхности, а коэффициентов ее математического представления. Используя эти коэффициенты, вы можете легко получить любую точку на поверхности и все геометрические характеристики поверхности в этой точке. - известные методы расчета координат точек поверхности и их геометрических характеристик. - поддержка NURBS поверхностей большинством известных программ. Однако у NURBS-поверхностей есть свои особенности.К особенностям поверхностей NURBS относятся: - использование тетраэдрических участков поверхностей с представлением в UV-пространстве. - возможное возникновение особенности некоторых точек поверхности, в которых невозможно однозначно определить геометрические характеристики поверхности.Например, вырождение одной из границ в точку при построении треугольного сечения поверхности.Подробнее о поверхностях NURBS здесь. Обработка особенностей поверхности. Отличия в реализации алгоритмов расчета геометрических характеристик поверхности как раз основаны на конкретных методах обработки возникающих особенностей поверхности. Это необходимо учитывать при моделировании поверхности для дальнейшего использования в той или иной программе, например, CADMATIC легко импортирует поверхность с особыми точками, а FORAN выдает сообщение об ошибке. Точность чисел с плавающей запятой в транспортных текстовых файлах. Формат файла IGES часто используется для передачи данных с моделей поверхности. Проект IGES был начат в 1979 году группой пользователей САПР и поставщиков программного обеспечения, поддерживаемых NIST и Министерством обороны США. Файл IGES состоит из 80-символьных строк ASCII и может содержать почти все геометрические данные, используемые при моделировании и производстве, от линий, поверхностей и твердых тел до дополнительной семантической и технологической информации. Подробное описание формата файла доступно в Интернете.По сути, этот формат отличается от других файлов обмена геометрическими данными, таких как STEP, только своим внутренним представлением. Просто отметим, что большинство этих файлов для простоты использования на различных типах компьютеров представляют собой текстовые файлы. Это накладывает определенные ограничения на передачу цифровых данных с плавающей запятой, такие как импорт поверхности в AVEVA - это требует минимальных промежутков между областями поверхности. В этом случае бесполезно увеличивать точность представления поверхности в вашей программе, если количество значащих цифр при передаче данных в AVEVA недостаточно для обеспечения требуемой точности. Изменение формы участков поверхности. При использовании различных программ моделирования поверхности возможно изменение формы поверхности при переходе из одной программы в другую. Несколько раз я видел следующее описание функции импорта в руководствах некоторых программ: «Недостаточно гладкая поверхность будет автоматически улучшена при импорте». Что значит "недостаточно гладко"? Как будет улучшена поверхность? Это должно настораживать. Это может привести к неконтролируемому изменению формы поверхности. Различия в обработке обрезаных поверхностей. Из-за ограничений на количество граничных линий NURBS-поверхностей (обычно используются три или четыре границы) при моделировании широко используется обрезка участков поверхности. На участке поверхности определяется контур, вне которого поверхность не отображается, визуализируются и вычисляются только те точки поверхности, которые лежат внутри контура. Если есть необходимость в вырезе внутри поверхности, определяется внутренний контур. Комбинация внешнего и внутреннего контуров образует контур поверхности. Для многих форматов передачи данных правильное определение контуров обрезных поверхностей является определенной проблемой. Каждый контур может состоять из кривых и / или полилиний, представленных как 3D-линии или 2D-линии в UV-пространстве области поверхности. Все эти варианты определения контуров разрешены в большинстве форматов передачи данных, но они не всегда четко понимаются при импорте геометрии в конкретную программу. Контур задан как набор 3D-кривых или полилиний. При импорте таких поверхностей необходимо понимать, что в конечном итоге контур должен быть представлен набором двумерных линий в UV-пространстве области поверхности. В этом случае программа импорта должна рассчитать положение точек контура в UV-пространстве как проекцию трехмерного контура на площадь поверхности. В некоторых случаях, если контурные линии удалены от поверхности, возможна ошибка определения UV-контура. То есть при такой конструкции происходит потеря точности, что приводит к возможным зазорам между участками поверхности в модели. Иногда невозможно правильно построить контур обрезки по трехмерному контуру для треугольных участков поверхности, в которых одна из границ является вырожденной. Несколько раз возникала ситуация, когда программы меняли форму поверхности при импорте, так как контурные кривые среза располагались на значительном удалении от поверхности. Контур задан как набор 2D кривых или полилиний. Как правило, такие контуры импортируются правильно. Просто обратите внимание, что предпочтительнее использовать кривые, а не полилинии. Использование полилиний снижает точность представления границ контура и в то же время увеличивает количество точек контура. Фактически, это аппроксимация кривой набором прямых линий, и точность представления контура будет зависеть от количества точек в ломаной линии. В любом случае использование кривых в качестве контурных границ увеличивает точность представления и делает его намного более компактным. В моей практике довольно часто поверхность, сделанная в одной программе, дорабатывается в другой. Например, якорная ниша строится другой программой на основной поверхности корпуса с закругленными краями. После этого окончательная поверхность передается на изготовление рабочей документации на корпус корабля, при этом на всех обработанных поверхностях кривые автоматически заменяются полилиниями. Имейте в виду, что некоторые программы моделирования поверхностей могут искажать импортированные поверхности таким образом, что это не всегда сразу заметно. Проблемы возникают при выпуске рабочей документации или непосредственно на производстве. Поэтому, несмотря на то, что в большинстве программ используется один и тот же математический аппарат, есть важные нюансы, которые могут повлиять на форму переносимых поверхностей.

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.

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.

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:

Думаю, я не очень ошибаюсь, если скажу, что 95% программ для моделирования и сглаживания поверхности корпуса используют математику NURBS. Если 20 лет назад результатом был просто теоретический чертеж, представленный в виде линий и использовавшийся в основном для гидростатических расчетов, то теперь полученная поверхность передается во множество различных программ расчета и моделирования. Важно помнить, что поверхность передается с математической точностью, не меняя формы. Таким образом, созданная вами модель будет использоваться во многих различных программах расчета и системах геометрического моделирования. Результат всех этих программ будет напрямую зависеть от качества поступающей модели поверхности. Модель поверхности для большинства этих программ используется как есть, без дополнительных проверок. Поэтому все проблемы и подводные камни, возникающие при моделировании поверхности, невозможно обнаружить сразу. Все это накладывает дополнительную ответственность на проектировщика, занимающегося моделированием поверхности корпуса. Уже много лет я занимаюсь окончательным сглаживанием поверхностей корпуса судна в Shape Maker. В качестве исходной информации для сглаживания часто необходимо использовать предварительные модели поверхности, сделанные в других системах, иногда даже совсем не адаптированные для моделирования поверхности корпуса. И каждый раз я вижу одни и те же повторяющиеся ошибки, сделанные во время моделирования. Надеюсь, что эта статья хотя бы частично позволит избежать этих ошибок в будущем или позволит пользователям более осознанно выбирать инструмент для сглаживания корпуса. Разбиение поверхности на участки. Прежде чем приступить к моделированию поверхности, спланируйте, как ваша поверхность будет разделена на отдельные участки. Рациональное разделение на участки позволяет добиться лучшего качества сглаженной поверхности и минимальных трудозатрат. При непродуманном разбиении поверхности количество участков поверхности и соответственно сложность работы растет как снежный ком. Иногда на моделях можно увидеть панику и отчаяние дизайнера, который закрывает одну дыру на поверхности другой, и тем самым, создает себе еще больше проблем, а срок выполнения работ неумолимо приближается. Пример неудачного разбиения на участки поверхности.Добиться плавного сопряжения участков поверхности очень сложно. Носовая и кормовая границы поверхности расположены близко друг к другу. Это не позволяет добиться необходимой плавности. Проблема стыковки двух участков поверхности по общей границе. Очень важно правильно задать форму общей граничной кривой. Пример неудачного разбиения кормовой оконечности на участки поверхности. Ватерлинии сжаты по продольной оси. Насколько я понимаю, изначально идея заключалась в том, чтобы сделать гладкую кормовую поверхность. Пример неудачной общей точки для трех участков поверхности. Видны поперечные сломы на сечениях. Чтобы избежать локальной негладкости поверхностей, необходимо, чтобы все граничные линии в этой точке принадлежали одной плоскости. Проблемы сглаживания поверхностей, состоящих из большого количества участков. Помимо сглаживания фактических участков поверхности, необходимо выполнить плавное сопряжение с соседними участками. Если граничные линии не определены точно, это может создать проблему для всей поверхности. Я предпочитаю избегать разделения поверхности на участки, где это возможно, и моделировать криволинейные поверхности одним участком. Это дает более качественную и гладкую поверхность. Трудности с контролем формы поверхности на участке, близком к плоскому борту. Такое разделение поверхности на участки практически не дает возможности построить на этом участке ровную поверхность. Об этом можно судить по форме сечений вблизи плоского борта. Неправильная или неконтролируемая параметризация участков поверхности. Особенности поверхностей NURBS заключаются в том, что обычно используются треугольные или четырехугольные участки поверхностей. Поверхность представлена линиями равного параметра в двух направлениях в пространстве параметров. Правильное распределение параметрических кривых и, соответственно, контрольных точек поверхности очень важно для правильного сглаживания поверхностей. В некоторых случаях получить правильный результат просто невозможно. Поэтому правильное разделение поверхности на участки - путь к успешному сглаживанию. Неравномерная параметризация поверхности приводит к затруднениям при ее сглаживании. Пример успешной и неудачной параметризации поверхностей, заданных на одних и тех же граничных линиях. Левая часть поверхности представляет собой цилиндрическую поверхность.Правая часть поверхности, скорее всего, будет напоминать форму паруса, и никакая модификация контрольных точек этой поверхности не позволяет сделать ее цилиндрической. Другой практический пример неправильной параметризации площади поверхности уже был описан здесь ранее. Выделение плоских участков боковой и нижней и линейчатой поверхностей отдельными участками поверхности. Конечно, гораздо проще описать всю поверхность корпуса используя один участок полверхности, но недостатки такой модели перевешивают ее достоинства: линии алоского борта и плоского днища хорошо контролируют форму поверхности а их отсутствие приводит к следующим результатам: Вид сверху. Плоское днище не выделено в отдельный участок поверхности. Изображение ватерлинии сжато по длине. Вид на плоский борт. Изображение сжато по длине. Форма линии плоского борта явно не та, которую хотел бы видеть констрктор. Ошибки сглаживания корпуса, вероятно, связаны с недостатком инструментов контроля качества поверхности. Ватерлинии в корме. Изображение сжато по продольной оси. Вряд ли конструктор хотел иметь такие волны на ватерлиниях. Ватерлинии в кормовой части скега. Изображение сжато по продольной оси. Видно, что граница двух участков поверхности слишком широкая в области плоского дна или задний участок поверхности должен быть более широким. Неправильная форма линии границ двух участков поверхности. Видны сломы на границе соединения участков поверхности. Подобрать правильную форму пространственной линии стыковки двух участков поверхности - задача не из легких. Распределение линий перегиба на поверхности показывает нежелательные перегибы, возникающие на участках поверхности корпуса, и недостаточно гладкое соединение участков поверхности. Чрезмерное количество контрольных точек участков поверхности. Поверхность, показанная выше, не закрашена. Визуализируются только контрольные точки участка поверхности. Трудно понять, чем руководствовался автор этой модели. Возможно, просто он не понимает математическую природу поверхностей NURBS или программу, которая использовалась для моделирования. Визуально поверхность получилась гладкой, но использовать ее в дальнейшем для расчетов или моделирования очень сложно. Начиная с того, что даже визуализация такой поверхности (350x350 контрольных точек) требует много времени, не говоря уже о других, более сложных вычислениях.Например, расчет развертки одного листа на этой поверхности занимает более одного часа. Щели между участками поверхностей. Это самая частая проблема. Щели образуются, если геометрия границ соседних участков поверхности не совпадает. Щелей можно избежать только в том случае, если граничные кривые геометрически идентичны. Во всех остальных случаях размеры щелей можно только уменьшить, но не избежать полностью. Любые методы приближения граничных кривых друг к другу, такие как интерполяция или аппроксимация, увеличивают количество контрольных точек и, соответственно, количество контрольных точек на смежных поверхностях. Это, в свою очередь, увеличивает сложность изменения формы участков поверхности. Щели между участками поверхности - одна из самых больших проблем при переносе модели поверхности в другие системы. Зазоры создают проблемы для многих программ проектирования и программ для моделирования конструкций корпуса. Более того, не все эти программы определяют допустимые зазоры между поверхностями еще на этапе импорта. Часто проблемы, вызванные наличием зазоров, возникают позже. Например, в расчетах CFD судно тонет, когда вода поступает через открытые отверстия в модели поверхности корпуса. Получение неправильной геометрии деталей корпуса и разверток обшивки в этом случае наиболее опасно, так как это может быть обнаружено только на этапе производства. Исправление этих ошибок потребует дополнительных финансовых и временных затрат при строительстве корпуса. Также отмечу, что некоторые системы моделирования корпуса крайне требовательны к зазорам между поверхностями, поэтому Aveva проверяет зазоры с точностью до микрон. Как я уже сказал выше, отсутствие зазоров гарантируется только геометрически идентичными границами соседних участков, но на таких кривых можно иметь разное количество контрольных точек. Это позволяет избежать промежутков между областями поверхности и, в то же время, имеет разное количество контрольных точек. Таким образом, участки поверхностей будут иметь меньше точек, а сложные разделы будут иметь больше, но без зазоров на общих границах. Некоторые программы моделирования поверхностей делают это автоматически. Проверьте наличие такой функции в программе, которую вы используете. Еще больше возможностей появляется, если программа поддерживает T-соединение. Т - соединение позволяет стыковать на одной границе разное количество участков поверхности с разных сторон, при этом не возникает зазоров между поверхностями. Модель поверхности корпуса - одна из важнейших составляющих проекта в целом, с которой работает множество разных отделов. Результат работы большого коллектива может напрямую зависеть от того, насколько качественно выполнены работы по выравниванию поверхности. Конечно, нет ничего идеального, и на каждой поверхности можно найти определенные ошибки. Задача конструктора - попытаться минимизировать их, чтобы получить лучший результат.

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.

Поскольку большинство линий в Shape Maker образуют проволочный каркас, на котором можно построить участки поверхности, форма линий важна для построения участков с гладкой поверхностью. Редактирование контрольного многоугольника B-сплайновых кривых - процедура, многократно описываемая в различных инструкциях. Поэтому мы проанализируем лишь некоторые особенности и приемы, присущие Shape Maker. Изменение положения конечных точек линий. По умолчанию все входные линии прямые. Самый простой способ изменить прямую линию - изменить положение ее конечных точек. Поскольку Shape Maker всегда находится в режиме редактирования, просто щелкните левой кнопкой мыши по отредактированной точке и переместите ее в новое положение, а затем щелкните еще раз, чтобы зафиксировать точку в новом положении, как показано ниже. В этом случае редактируемая точка принадлежит двум топологически связанным линиям. Следовательно, обе линии следовали за точкой при изменении ее координат. Изменение формы кривой. Очень часто требуется изменение не только положения ее конечных точек, но и формы самой линии. Для редактирования просто щелкните левой кнопкой мыши линию, форму которой вы хотите изменить. Shape Maker покажет контрольный многоугольник для этой линии. Изменение формы управляющего многоугольника динамически изменяет форму редактируемой линии. По умолчанию контрольный многоугольник имеет две контрольные точки. Направление вектора от конечной точки к промежуточной точке многоугольника показывает угол наклона кривой к конечной точке, а длина этого вектора указывает степень соответствия линии этому вектору в конечной точке. Итак, если вектор расположен горизонтально или вертикально, у нас будет горизонтальная или вертикальная касательная в этой точке. Редактируя точки контрольного многоугольника, вы можете попытаться добиться желаемой формы кривой. Изменение числа точек контрольного многоугольника. Часто судовые кривые имеют более сложную форму, чем приведенная выше кривая. Для описания таких кривых требуется больше степеней свободы. В нашем случае требуется больше контрольных точек. Есть несколько способов добавить дополнительные точки к контрольному многоугольнику. Самый простой способ - щелкнуть левой кнопкой мыши, удерживая нажатой клавишу Ctrl на линии, соединяющей контрольные точки друг с другом. Система добавит дополнительную контрольную точку к контрольному многоугольнику. В этом случае форма кривой не меняется. Если вам нужно уменьшить количество точек, вам нужно щелкнуть правой кнопкой мыши, одновременно нажимая Ctrl, на линии между контрольными точками. Этот метод позволяет добавить определенное количество контрольных точек из следующего ряда: 4,5,7,11,19,35,67. Причины использования этой серии будут объяснены позже. Вы также можете добавлять и удалять произвольное количество контрольных точек, используя следующую команду. или из тулбара Modify: В диалоговом окне с помощью отмеченных опций укажите необходимое количество контрольных точек. Дополнительная контрольная точка предоставит больше возможностей для изменения формы кривой. Теперь мы можем изменить форму кривой, сохранив углы наклона начальной и конечной точек. Определение касательных в конечных точках кривой. Довольно часто возникает необходимость установить касательные в начальной и конечной точках линии строго по горизонтали или вертикали, для этого достаточно щелкнуть левой кнопкой мыши с нажатой кнопкой Ctrl на линии между конечной точкой и первой контрольной точкой отрезка. В этом случае касательная будет установлена по горизонтали или по вертикали в зависимости от начального угла наклона касательной в этой точке. Если угол наклона меньше 45 °, касательная будет горизонтальной, если больше - вертикальной. То же самое можно сделать, вызвав соответствующую команду из меню. Или из тулбара Modify: Обратите внимание, что в этом случае диалог организован несколько особым образом: перед вызовом этой команды необходимо, чтобы последняя точка, которую редактировал пользователь, была одной из точек, ближайших к конечной точке линии, иначе появится следующее сообщение. Проще говоря, системе нужно четко указать, какие из касательных нужно установить по горизонтали или по вертикали. Гладкое сопряжение кривых. Другая проблема часто возникает, когда необходимо выполнить плавное сопряжение данной кривой с другой, имеющей общую точку. В этом случае пользователь должен сначала приблизительно установить угол наклона касательной в этой точке, а затем вызвать следующую команду. Или из тулбара Modify: Перед использованием этой команды необходимо, чтобы последняя точка, которую редактировал пользователь, была одной из точек, ближайших к конечной точке линии. В противном случае появится следующее сообщение. Если редактируемая точка выбрана правильно, выберите указанные функции в появившемся диалоговом окне и нажмите OK. В этом случает касательная к кривой будет установлена точно. Shape Maker позволяет соединять кривые как в пространстве, так и на одной проекции, также возможна стыковка с поверхностью и с плоскостью, образованной двумя линиями. Спрямление линий. Одним из преимуществ этого типа кривой является возможность спрямить всю кривую или часть кривой. Для этого установите несколько контрольных точек на одной прямой. Самый простой способ сделать это - щелкнуть левой кнопкой мыши с нажатой кнопкой Ctrl в начальной и конечной точках области контрольного многоугольника, которую необходимо исправить.В этом случае все промежуточные точки выбранной области будут спроецированы на линию, образованную начальной и конечной точками. Тип проекции будет определяться углом наклона этой линии к горизонту.Если угол меньше 45 °, точки будут проецироваться вертикально, если больше - горизонтально. Расширенный вариант кривых выпрямления можно использовать для вызова следующей команды из меню. Или из тулбара Modify: Диалог выпрямления кривой описывает почти все возможные случаи. Изменение группы точек контрорльного многоугольника. Иногда возникает необходимость изменить несколько контрольных точек одновременно. Для этого предназначен режим модификации группы контрольных точек многоугольника. По умолчанию действует режим изменения одной контрольной точки. Чтобы перейти в режим редактирования группы контрольных точек, достаточно щелкнуть левой кнопкой мыши в следующем окне статус бара. После этого установите количество точек, которые нужно изменить, в следующем поле статуса бара. Более того, если щелкнуть левой кнопкой мыши, количество точек увеличится, а при щелчке правой кнопкой - уменьшится. Модификация группы контрольных точек, изображенных выше, была выполнена со следующими значениями. Как вы можете видеть на изображении, центральная точка перемещается курсором. Две точки слева и справа следуют за перемещенной центральной точкой. Для удобства контрольный многоугольник, который изменяется при перемещении центральной точки, выделен желтыми линиями. Включение этого режима также можно выполнить с помощью следующей команды. Или из тулбара Modify: И выбрав отмеченный режим в появившемся диалоговом окне. Режимы изменение формы кривой при изменении положения конечной точки. Поскольку объекты в системе имеют топологические связи и зависят друг от друга, при изменении положения контрольной точки кривая должна изменить свою форму. В системе есть три различных режима изменения формы кривой при изменении положения ее конечной точки. Вы можете установить один из этих режимов с помощью команды. Или из тулбара Modify: И выберите один из трех возможных вариантов в появившемся диалоговом окне. То же самое можно сделать, щелкнув левой кнопкой мыши в следующем поле статус бара. Один из режимов модификации всегда активен. Рассмотрим, как эти режимы влияют на форму линии. - Режим без модификации положения точек контрольного моногоугольника. В этом режиме при изменении положения конечной точки все точки контрольного многоугольника кривой остаются на своих местах. Этот режим используется, когда необходимо сохранить форму кривой и изменить только ее конечную точку. - Изменение всех контрольных точек кривой. В этом режиме изменение положения контрольной точки приведет к изменению всех точек контрольного многоугольника по линейному закону. Этот режим удобно использовать, когда вы хотите изменить всю кривую, не обращая внимания на касательные в конечных точках. - Режим модификации всех контрольных точек кривой, кроме контрольных точек, ближайших к конечным точкам. В этом режиме касательные не меняются в начальной и конечной точках. Все остальные промежуточные точки пересчитываются линейно. Этот режим удобно использовать, если вы хотите сохранить значение касательной кривой конечных точек. Например, чтобы обеспечить плавное сопряжение двух кривых в редактируемой точке. Последние два из вышеперечисленных режимов могут работать вместе с режимом модификации части контрольных точек кривой. В этом случае изменяется только та часть кривой, которая указана в режиме модификации области кривой.

Линии в Shape Maker - это основной инструмент для создания каркаса модели. Линии во многом определяют форму моделируемой поверхности и являются эталонными для участков поверхности. Важно уточнить, что поверхности можно определять только на топологически связанных линиях. Shape Maker использует три основных типа линий: пространственные линии, линии на поверхности и линии пересечения поверхностей. Пространственные линии и линии поверхности можно редактировать. Линии пересечения поверхности зависят от формы пересекаемых поверхностей, и редактирование этих линий невозможно. Задание пространственных линий. Есть несколько способов задать линии. Мы рассмотрим только наиболее часто используемые. Вы можете начать рисовать линии с помощью следующей команды: Или нажатием кнопки в соответствующем тулбаре: Пространственные линии определяются начальной и конечной точками. Между точками проводится прямая линия. Координаты точек можно задавать как курсором в рабочем окне, так и с помощью объектных и топологических привязок. При необходимости точные значения координат могут быть введены с клавиатуры. После выбора команды в строке ввода координат появляется следующее сообщение и отображаются координаты текущей точки: Если вам нужно ввести другие координаты, просто щелкните курсор в поле ввода координат или стрелку влево или вправо на клавиатуре и отредактируйте строку с координатами. После ввода первой точки линии система запоминает координаты введенной точки как координаты текущей точки и выдает сообщение для ввода следующей точки. При этом на экране появляется резиновая линия от первой введенной точки до точки расположения курсора.После ввода второй точки на экране появляется прямая линия. Линии рисуются текущим цветом и сохраняются в текущем блоке. Введенные точки также сохраняются в текущем блоке. После ввода второй точки и появления линии на экране вы можете продолжить ввод следующей точки. Появится вторая линия, имеющая топологически общую точку с первой линией. Причем вставленные линии топологически связаны друг с другом через общую точку. То есть при изменении положения общей точки изменится форма обеих линий. Если вам не нужно вводить цепочку связанных линий, вы можете нажать Esc или правую кнопку мыши и начать вводить первую точку новой линии. В процессе ввода новых линий вы можете изменять проекцию, рабочую плоскость, а также рабочий объем. Ввод линий на поверхности. Линии на поверхности отличаются от пространственных линий тем, что форма линии определяется как пересечение основной проекции линии с поверхностью, на которой линия лежит. Вы можете начать ввод линий на поверхности с помощью той же команды, с одним отличием - должен быть включен режим ввода линий поверхности. Или нажав кнопку на панели инструментов «Create»: Система использует понятие текущей поверхности для ввода линий поверхности. Когда вы вводите первую линию поверхности с начала сеанса, текущая поверхность не определена, поэтому в окне ввода координат отображается следующее сообщение: Вы можете указать текущую поверхность для ввода линий поверхности, щелкнув по этой поверхности в рабочем окне или ввести имя этой поверхности в окне ввода координат. Контур выбранной поверхности будет выделен красным цветом. Когда вы вводите все последующие линии поверхности за сеанс, контур текущей поверхности всегда будет выделен красным цветом. Ввод линий поверхности осуществляется так же, как и пространственных линий, но с некоторыми ограничениями: - Линии поверхности должны полностью находиться внутри границ поверхности или топологически соединяться граничными точками с границами поверхности. - Площадь поверхности, на которой задаются линии поверхности, должна быть однозначно определена на этой проекции. - Линия не должна пересекать контур поверхности. Если вы введете одну из точек за пределами контура поверхности, отобразится следующее сообщение. Если по какой-либо из вышеперечисленных причин построить линию невозможно, выдается сообщение. В результате успешного построения линии, на проекции, от которой линия была установлена, эта линия будет выглядеть прямой. При переходе на другую проекцию видно, что эти линии проецируются на поверхность. Если при вводе линий поверхности возникла необходимость изменить текущую поверхность, это можно сделать с помощью следующей команды. Или из соответствующего тулбара "Settings" В этом случае в строке ввода координат появляется вопрос: Вы можете указать новую рабочую поверхность, не прерывая ввод линий поверхности. Линия поверхности не может быть размещена одновременно на нескольких поверхностях. На каждой такой поверхности линии нужно разместить отдельно. При вводе линии поверхности только граничные линии и угловые точки текущей поверхности, а также линии и точки, лежащие на этой поверхности, могут использоваться в качестве объектов топологической привязки.

Технология проектирования поверхности корпуса с использованием данной математической модели заключается в следующем. Сначала вводятся линии, образующие пространственный каркас объекта. Это может быть батокс в ДП, линия плоского борта, линии сломов, линия миделя-шпангоута. Затем поверхность «натягивается» на этот каркас. После этого линии и поверхности корректируются для получения желаемой формы корпуса (форма корпуса определяется ортогональными сечениями поверхностей, линиями перегиба, линиями, равными нормали к поверхности и т. д.). Точка. Точка имеет три координаты, которые определяют ее положение в трехмерном пространстве.В системе представлены разные типы точек в зависимости от топологических связей: - Пространственная точка это точка, не имеющая топологических связей с другими элементами, - Точка на линии это точка, лежащая на линии, с которой она связана топологически, - Точка на поверхности это точка, которая всегда находится на поверхности с которой топологически связана. - Точка пересечения двух линий это точка, полученная в результате пересечения двух линий. положение такй точки изменить нельзя. - Точка пересечения линии и поверхности это точка, полученная в результате пересечения линии и поверхности. Такую точку тоже нельзя редактировать. Линия. Линия представляет собой гладкую (дважды непрерывно дифференцируемую по параметру) параметрическую кривую в трехмерном пространстве. Она представлена в виде неоднородного кубического полиномиального B-сплайна. Такая кривая представлена в виде набора сегментов - кривых Безье, которые представляют собой кубические параметрические кривые, соединенные друг с другом в точках, называемых узлами B-сплайна. Количество сегментов кривой Безье на 3 меньше количества ее контрольных точек. Положение любой точки на прямой определяется ее параметром, который монотонно и непрерывно изменяется вдоль кривой. Для линии определяется направление, то есть определяется начало и конец. Направление линии определяется ее начальной и конечной точками. 1 - Конечная точка, 2 - Контрольные точки В-сплайна, 3 - Участок кривой, 4 - Контрольный многоугольник, 5 - Узел Б-сплайна. Форма B-сплайна определяется контрольным многоугольником, который по некоторому правилу отображает кривую со следующими свойствами: - полилиния должна содержать не менее четырех контрольных точек B-сплайна; - начальная и конечная точки кривой совпадают с начальной и конечной точками многоугольника; - касательная в начальной точке кривой направлена ​​по первому отрезку многоугольника, в конечной точке - по последнему; - кривая отслеживает форму многоугольника (в частности, многоугольник с самопересечениями соответствует кривой с самопересечениямию Если все вершины многоугольника лежат на одной прямой, то кривая будет совпадать с этой прямой) ; - кривая содержится в «выпуклой оболочке» многоугольника, то есть размеры кривой, очевидно, не больше размеров многоугольника; - изменение положения одной из вершин многоугольника приводит к изменению не более чем четырех отрезков кривой; - дуги и окружности аппроксимируются приблизительно, максимальное радиальное отклонение от истинной дуги может составлять 0,1 мм. С точки зрения пользователя контрольный многоугольник это инструмент для корректировки формы линии. Линия опирается на 2 конечные точки. Линия, начинающаяся и заканчивающаяся в одной точке, не используется и не может быть введена. Линия меняет форму при изменении положения конечных точек. В зависимости от топологической связи в системе представлены разные типы линий: - Пространственная линия это линия, не имеющая топологических связей ни с какими поверхностями; - Линия на поверхности это линия, каким-то образом спроецированная на поверхность и топологически выровненная на эту поверхность.Это означает, что линия будет следовать за изменением формы поверхности; - Линия пересечения это линия пересечения двух поверхностей. Такая линия всегда будет на пересечении двух поверхностей и будет следовать за изменением формы поверхностей. Поверхность. Элемент поверхности представляет собой гладкую параметрическую B-сплайн поверхность. Ее математика аналогична математике кривой B-сплайна с поправкой на двумерный случай. Поверхность может быть основана на 2, 3 или 4 граничных линиях, образующих замкнутый контур. Замкнутость обеспечивается, если угловая точка поверхности общая для двух граничных линий. Поверхность меняет форму при изменении формы граничных линий. Форма поверхности представлена линиями равного параметра и сечениями. Формой поверхности можно управлять, изменяя форму граничных линий и положение узлов контрольной сетки поверхности. Количество узлов контрольной сетки поверхности и их расположение определяется контрольными многоугольниками граничных линий. Если противоположные линии границ имеют одинаковое количество узлов контрольного многоугольника, то сетка поверхности вдоль соответствующего направления будет иметь такое же количество узлов контрольного многоугольника. В противном случае количество узлов контрольного многоугольника поверхности по этому направлению может быть увеличено, но не более суммы узлов контрольной сетки этих линий. 1- Граничные линии, 2- Линии с одинаковым параметром поверхности, 3- Многогранник контрольной поверхности, 4 - Угловые точки. Драйвер. В Shape Maker реализованы сложные построения, такие как поверхность вращения, сопряжение линий с радиусом и т. д., А также их автоматическая поддержка во время изменения формы. Элементы драйвера по конструкции ничем не отличаются от обычных элементов. У них есть все соответствующие топологические зависимости и отношения между собой. Их можно использовать для построения других элементов (линий, поверхностей и т. д.), для объектной привязки (геометрической и топологической). Корректировка исходных элементов драйвера или параметров драйвера приводит к автоматическому перестроению элементов драйвера. Ссылки. Как упоминалось выше, линия меняет форму при изменении положения конечных точек, поверхность меняет форму при изменении граничных линий. Эта зависимость реализуется с помощью прямых и обратных ссылок между элементами. Например, линия имеет прямые ссылки на свои конечные точки, и эти точки являются обратными ссылками на линию, поверхность имеет прямые ссылки на граничные линии и угловые точки, а линии и точки являются обратными ссылками на поверхность. Имена элементов. Каждый элемент в базе данных проекта имеет свой уникальный номер или имя. Этот номер больше нельзя присвоить никаким другим элементам базы данных, даже если этот элемент будет удален. Благодаря этому реализован аппарат связей между элементами. Пользователь также может использовать уникальные имена элементов, чтобы выбрать элемент для редактирования. При этом, вместо того, чтобы указывать на элемент курсором в рабочем окне, в строке ввода координат достаточно ввести его имя и нажать Enter. В этом случае элемент будет выбран для редактирования, даже если он находится в выключенном блоке. Это свойство часто используется в случаях, когда проверить топологические зависимости одного элемента от другого. Топологические зависимости элементов. Мы называем элемент, топологически зависящий от другого элемента (ссылка), если он имеет хотя бы одну общую точку с элементом ссылки, прямую ссылку на элемент ссылки и изменяется при изменении элемента ссылки. Линия топологически зависит от ее конечных точек, а поверхность - от граничных линий и угловых точек. Топологическое связывание элементов. Два элемента называются топологически связными, если между ними существует топологическая зависимость. Топологически связная линия, ее конечная точка, поверхность, ее граничная линия и угловая точка. Два элемента также называются топологически связанными, если существует какой-либо общий для них элемент, от которого эти элементы зависят топологически или который сам зависит от этих элементов. Две линии топологически связаны, если у них есть общая конечная точка. Две поверхности топологически связаны, если у них есть общая граничная линия или общая угловая точка. Таким образом, опорный контур поверхности будет замкнутым, если его линии топологически связаны. Мы называем такой контур топологически замкнутым. Таким образом, поверхность может быть определена только на топологически замкнутом контуре. Две прямые топологически связаны, если они относятся к одной и той же точке. Топологическая связь отсутствует, если линии относятся к разным точкам, даже если эти точки имеют одинаковые декартовы координаты.

Основными элементами математической модели Shape Maker являются точки, линии и участки поверхности. Линии начинаются и заканчиваются в точках. Линии могут соединяться друг с другом в точках, образуя замкнутый контур. Участок поверхности опирается на линии замкнутого контура, линии - это границы участка поверхности, точки - угловые точки участка поверхности. Каждый элемент в Shape Maker имеет уникальный цифровой идентификатор. Этот идентификатор нельзя присвоить другому элементу в том же проекте. Все компоненты проекта, начиная от поверхности корпуса, палуб, переборок и заканчивая оборудованием, конструктивными элементами и трубопроводами, строятся на основе набора точек линий и поверхностей. Для моделирования сложных построений, таких как поверхности вращения, сопряжение линий с радиусом, скругление кромок поверхностей, используются элементы управления - драйверы. Драйверы также используются для моделирования труб и профилей. Драйверы - это совокупность базовых элементов: точек, линий и поверхностей, регулярно меняющихся в зависимости от направляющих и формирующих элементов. При необходимости драйвер можно преобразовать в набор базовых элементов - точек линий и поверхностей. Для структурирования элементов проекта используются блоки, объединяющие различные элементы математической модели в группы. Каждый элемент принадлежит блоку, и только одному блоку. Блоки образуют структуру вложенных блоков в виде дерева. Каждый из блоков имеет набор свойств, позволяющий управлять видимостью элементов в блоке, включать и выключать элементы определенного цвета. Сами блоки также могут быть включены / выключены для визуализации или заблокированы для редактирования. Shape Maker позволяет создавать дерево блоков с неограниченным вложением и перемещать блоки внутри дерева. Блоки - удобный инструмент для структурирования информации внутри проекта. Поскольку элементы имеют топологические связи, Shape Maker позволяет вносить изменения в проект на любом этапе проектирования, при этом все необходимые перестройки элементов проекта выполняются автоматически. Модель и система координат. Работа с проектом ведется в прямоугольной (декартовой) системе координат. В этом случае ось X направлена по длине судна, ось Y направлена по ширине судна, а ось Z - это высота. Направление осей координат, исходная точка системы координат и нумерация кадров выбираются при определении сетки. Как правило, это зависит от системы координат, используемой в отрасли. Программа поддерживает любые варианты установки системы координат. При моделировании поверхности корпуса нет необходимости создавать оба борта модели, если они симметричны относительно диаметральной плоскости. По умолчанию создается боковая поверхность левого борта. То же правило применяется к катамаранам и другим многокорпусным судам. Единицы измерения. Основная единица измерения в Shape Maker - метр.Пользователь может вводить значения координат с произвольной точностьюю.Введенные координаты отображаются в строке запроса с точностью до десятых долей миллиметра. Некоторые значения (например, толщина листовой детали) в соответствующих диалогах могут быть указаны в миллиметрах. Координатная сетка. Положение начала системы координат и направление осей определяется сеткой. Набор районов сечений с постоянной шпацией определяет сетку по координатной оси. Начало каждого нового района должно совпадать с концом предыдущего. Районы указываются в возрастающих координатах. Рабочая плоскость. Математическая модель трехмерная, но при вводе точки с экрана можно задать только две координаты. Для определения третьей координаты используется рабочая плоскость. Как правило, в изометрии рабочая плоскость всегда параллельна одной из главных плоскостей или плоскости экрана. На видах спереди, сбоку или в плане рабочая плоскость параллельна соответствующей главной плоскости и плоскости экрана (если не задана изометрическая проекция). Рабочая плоскость всегда проходит через рабочую точку. Управляя положением рабочей точки, можно контролировать положение рабочей плоскости по глубине на текущей проекции. Глубину рабочей точки назовем ее координатой по оси, перпендикулярной рабочей плоскости. В проекциях Front, Side или Plan это будет координата по оси, направленной «вглубь экрана». В изометрическом виде рабочая плоскость визуализируется на экране в виде сетки, лежащей в рабочей плоскости. Когда вы меняете положение глубины рабочей плоскости, сетка меняет свое положение по глубине. Это хорошо видно на изометрической проекции. На следующем рисунке показано текущее положение рабочей плоскости в боковой проекции. Как упоминалось ранее, рабочая плоскость всегда проходит через рабочую точку. Рабочая точка всегда принимает значение последней введенной или изменяемой точки. Следовательно, рабочая плоскость всегда совпадает на проекции с текущей глубиной введенной точки. Это позволяет задавать, например, линии в разных плоскостях, не прерывая ввода, изменяя только положение текущей плоскости. Как показано на следующем рисунке: Секущая плоскость. Для визуализации сечений поверхности используется понятие текущей плоскости сечений. Как правило, на ортогональных проекциях секущая плоскость совпадает с рабочей плоскостью. Таким образом, батоксы представлены на боковой проекции, шпангоуты на виде спереди и ватерлинии на виде сверху. При визуализации модели в изометрии будут отображаться только сечения, определяемые секущей плоскостью. Вы можете изменить секущую плоскость, перейдя к одной из основных проекций - Front, Side или Plan. Проекции. В программе не предусмотрено наличие отдельных окон для различных проекций модели. Переключение между различными проекциями модели выполняется одной из следующих команд: Спереди, Сбоку, План, Изометрия или 3D виды. Управление визуализацией модели. Масштабирование (увеличение / уменьшение) проекций осуществляется с помощью колеса мыши. Вы можете перемещать модель на экране, изменяя положение курсора при зажатом колесе мыши. Кроме того, в проекции Изометрия или 3D-виды вы можете вращать трехмерную модель, перемещая курсор, удерживая нажатой кнопку Ctrl и колесо мыши. Представление элементов модели. Так как вся модель состоит из точек, линий и участков поверхности визуализации модели, в основном это касается этих элементов. Точки. Точки в модели представлены концами линий и углами поверхности. Иногда яркие точки мешают правильному восприятию формы линий или поверхностей. Большое количество точек также мешает восприятию всей модели. Отключение параметра «Точка» в диалоговом окне отключит визуализацию точек в рабочем окне модели. Важно отметить, что если точка отключена для визуализации, ее нельзя выбрать курсором в режиме редактирования. Линии. Линии визуализируются в рабочем окне, если в диалоговом окне включена опция «Линия». Обратите внимание, что линии могут отображаться полностью или частично. Если в диалоговом окне включен параметр «Обрезки», отображаются только необрезанные линии или часть линий, оставшихся после обрезки. Если этот параметр отключен, линия всегда отображается как единое целое. Если линия отключена, ее нельзя выбрать для редактирования. Поврехности. Визуализация поверхности представляет наибольший интерес. Поверхности могут быть представлены как сетка из линии равных параметров (Surface), как набор ортогональных участков этой поверхности (Sections), как затененная поверхность (Rendered Surface), а также как поверхность с ориентацией (Oriented Surface). Ориентация поверхности показана разными цветами внешней стороны - красным, а внутренней - синим. Кроме того, как и в случае с линиями, поверхности могут отображаться обрезанными и необрезанными в зависимости от параметра «Обрезка». Поверхность всегда можно выбрать для редактирования, даже если все виды поверхности отключены. Все остальные варианты визуализации на данный момент не представляют интереса и будут рассмотрены позже. Ниже представлены обрезанные и необрезанные линии и поверхности. Представление рабочего объема модели. Как правило, сглаживание поверхности корабля происходит по оконечностям. При этом на проекции корпус будут видны как линии, так и участки носовой конечности и кормовой конечности. Это представляет определенные неудобства в работе. Для быстрого выделения участка, в котором собирается работать пользователь, предусмотрен простой аппарат для выделения рабочего объема модели. Итак, чтобы выделить носовую конечность, достаточно выделить носовую конечность окошком с помощью команды Volume на боковой проекции: В принципе, это очень похоже на увеличение объектов путем выбора окна с той лишь разницей, что в этом случае выделяется объем. В этом легко убедиться, переключившись на один из изометрических видов. Область визуализации соответствует объему, выбранному оконной рамкой. Все объекты за пределами этого объема, будут скрыты. Это позволяет более удобно работать с выделенной областью. Таким образом, линии и поверхности, расположенные в кормовой части, не будут мешать работать в носовой оконечности. Процесс выбора окна можно повторять неограниченное количество раз и на разных проекциях. Контроль видимости объектов в дереве блоков. Каждый объект в модели принадлежит блоку, причем только одному. Все блоки проекта организованы в виде дерева. Каждый блок имеет определенный набор свойств, который позволяет вам контролировать видимость объектов, содержащихся в этом блоке. Самое простое, что вы можете сделать, чтобы скрыть элементы определенного блока, - это отключить визуализацию блока. Пример ниже показывает, что на данный момент видны только элементы, содержащиеся в блоке Prj0000, элементы других блоков скрыты. Другой способ управлять видимостью объектов - изменить свойства видимости объекта в блоке. Для этого просто щелкните правой кнопкой мыши нужный блок в дереве и в раскрывающемся контекстном меню выберите следующую команду: . Диалоговое окно, которое появляется в результате этой команды, позволяет вам изменять видимость объектов в блоке. Как видно из этого диалогового окна, вы можете отображать или скрывать определенные типы элементов или элементов, которые имеют определенный цвет. Выбор элементов для редактирования. Если в данный момент не выполняется никакая команда, система находится в режиме редактирования. Чтобы начать редактирование элемента, достаточно кликнуть по этому элементу в рабочем окне. Если область захвата курсора содержит несколько элементов, то поиск выполняется среди видимых элементов в текущем окне в следующем порядке: точки, вырезы на линиях, линии, размеры, вырезы на поверхностях, листы, поверхности. Если в области захвата несколько элементов одного типа, система каждый раз будет спрашивать, какой элемент выбрать. Причем последний введенный элемент будет предлагаться для редактирования последним. После выбора элемента для редактирования появится либо контрольный многоугольник, в случае линии, либо контрольный многогранник, случай поверхности. Для редактирования других элементов может отображаться диалоговое окно редактирования параметров элемента. Выбор конкретного элемента может быть сделан путем ввода уникального имени элемента во входной строке. Важно отметить, что для выбора поверхности достаточно щелкнуть мышью во внутренней области контура граничных линий поверхности. ВЫбор группы элементов. Иногда возникает необходимость выделить группу элементов для некоторых команд. В этом случае предоставляются следующие возможности: выбор одного элемента, поэлементный выбор, выбор окна или кадра, выбор блока из дерева блоков, выбор блока в соответствии с указанием элемента, принадлежащего этому блоку. Переключение режимов выделения осуществляется нажатием кнопки на панели инструментов «Выделение». Следует отметить, что поэлементный выбор сочетается с выделением элементов окном или рамкой. В случае, когда ни один из элементов не попадает в область под курсором, однократное выделение элементов активирует режим выделения с окном или рамкой. Задание контура набором линий. Чтобы указать набор линий контура, следует последовательно указать входящие в него линии в желаемом порядке. Указанные линии отмечаются красным. Чтобы завершить команду, нажмите Enter. Нажатие ESC приводит к последовательному снятию отметки, а затем к отмене всей команды. Если линии должны образовывать топологически связную цепочку или удовлетворять каким-либо другим условиям, поиск ведется только среди подходящих линий. Если указанная линия не соответствует условиям, отображается сообщение и предлагается повторить выбор. Чтобы обозначить цепочку линий, необходимо указать начальную и конечную точки этой цепочки. После этого система автоматически определяет замкнутую цепочку. Линии, входящие в цепочку, отмечены красным. Если от начала до конечной точки может быть построено более одной цепочки, система должна указать следующую линию цепочки, связанную с отмеченными линиями цепочки. В некоторых случаях для обозначения последовательности линий используется опция с последовательным указанием всех линий (аналогично указанию набора линий). Для задания контура необходимо указать одну из линий этого контура. После этого система автоматически определяет замкнутый контур. Линии, входящие в контур, отмечены красным. Если эти линии могут образовывать более одного контура (есть «разветвления»), то по запросу системы указывается следующая линия контура, связанная с отмеченными линиями. Текущий блок и текущий цвет. Система использует концепцию текущего блока и текущего цвета. При вводе все новые элементы попадают в текущий блок. Элементы ввода «закрашиваются» в текущий цвет. Самый простой способ изменить текущий цвет - изменить его в строке состояния. Чтобы сделать блок текущим, просто щелкните левой кнопкой мыши значок блока в дереве блоков. Текущий блок можно отключить, при этом все элементы ввода исчезнут с экрана сразу после завершения ввода. Сначала это может ввести в заблуждение. Режимы курсора. Для удобства моделирования и объектных привязок используются различные режимы управления курсором. Рассмотрим наиболее распространенные варианты использования курсорного режима. Ортогональное перемещение курсора. Этот режим позволяет перемещать редактируемую точку строго вертикально или строго горизонтально в рабочей плоскости. В случае ввода новых линий этот режим позволяет строить вертикальные или горизонтальные линии. Горизонтальность или вертикаль определяется углом между начальной точкой и конечной позицией курсора в рабочей плоскости.Если угол больше 45 °, рисуется вертикальная линия, если меньше - горизонтальная. Вы также можете включить режим ортогонального движения с помощью горячей клавиши F10 и отключить горячую клавишу F9. Перемещение курсора в заданном направлении. В этом режиме конечная точка курсора всегда будет проецироваться на линию, лежащую в рабочей плоскости и образованную начальной точкой и заданным углом наклона. Перемещение курсора в направлении, перпендикулярном заданному углу. Этот режим практически ничем не отличается от предыдущего. Единственная разница в том, что движение происходит под углом, перпендикулярным заданному. Масштабируемое движение курсора в заданном направлении. Масштабированное перемещение курсора используется, если вам нужно переместить точку на очень небольшое расстояние в заданном направлении. Как правило, этот режим используется при сглаживании кривых и поверхностей. При выборе перемещаемой точки отображается резиновая нить с точками. Направление резиновой нити показывает направление движения точки, а количество точек на ней указывает, на сколько условных единиц перемещается точка. По умолчанию единица перемещения - 1 мм. Измение координат точки с помощью мыши. В системе реализована возможность изменения координат мыши в два клика. При первом щелчке выбирается точка, которую нужно изменить. После выбора точка начинает двигаться вслед за курсором. Второй щелчок фиксирует новое положение точки. Этот метод редактирования используется во всех режимах системы. Новые координаты точки можно установить точно, если после первого щелчка мыши редактируется строка ввода координат.