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

Так в шутку математики переводили аббревиатуру NURBS (Non-uniform rational B-spline) в самом начале использования этого типа кривых и поверхностей. Увы, это шутка, которая недалеко от правды. Несмотря на то, что NURBS является стандартом де-факто для моделирования поверхностей более тридцати лет, не многие инженеры понимают, как использовать этот замечательный инструмент. В своей практике мне часто приходится использовать модели поверхностей из других систем и конструкторов. Каждый раз нахожу те или иные ошибки или просто заблуждения конструкторов, которые делают модели поверхности корпуса на начальных этапах проекта. Математические свойства NURBS разнообразны и позволяют достичь одной и той же формы различными способами. Иногда это сбивает дизайнера с толку. В конечном итоге от инженера не требуется глубоких математических знаний при использовании NURBS для моделирования поверхностей. Я постараюсь кратко сформулировать геометрический смысл NURBS и его свойства. Рассмотрим кривые NURBS, поскольку они дают общее представление о свойствах NURBS. Геометрия любой кривой NURBS определяется следующими элементами: - контрольный многоугольник с весами в каждой точке, - степень кривой, - узловой вектор, - узлы кривой. Как правило, кривая NURBS состоит из нескольких сегментов сплайна, каждый из которых определяется как набор точек контрольного многоугольника. Следовательно, форма полиномиального сегмента будет зависеть только от нескольких контрольных точек на сегменте кривой. Это дает одно из самых интересных свойств NURBS - локальность изменения формы кривой. Контрольный многоугольник. Управляющий многоугольник - самый важный компонент NURBS, который определяет форму кривой. В отличие от сплайнов, кривая не обязательно проходит через все точки контрольного многоугольника. Это обстоятельство вызвало массу нареканий и споров на начальных этапах использования NURBS в проектировании, но с возможностью интерактивного изменения формы кривой это не так критично. Напротив, контрольный многоугольник более информативен при определении формы кривой. Вам просто нужно запомнить несколько простых правил: - Кривая проходит через начальную и конечную точки многоугольника. Я не рассматриваю здесь частные случаи определения узлового вектора и случай циклической замкнутой кривой, - Векторы, образованные конечными точками и смежные с ними, определяют касательные в конечных точках кривой, - Выпуклый контрольный многоугольник гарантирует выпуклую форму кривой, - Последовательность точек многоугольника, принадлежащих одной прямой, может дать математически точный прямолинейный участок кривой, - Изменение положения одной точки контрольного многоугольника приводит к изменению части кривой (в общем случае). Форма линии и ее параметризация сильно зависят от расположения точек контрольного многоугольника. Плавное и равномерное распределение точек контрольного многоугольника придаст кривой NURBS гладкую и эстетичную форму. Отдельно стоит отметить, что каждой точке контрольного многоугольника можно присвоить вес. Чем выше значение веса, тем ближе кривая к этой точке. Вес в точках определяет, насколько сильно та или иная вершина влияет на форму кривой. В этом случае, независимо от того, насколько выше значение веса в промежуточной точке контрольного многоугольника, кривая никогда точно не пройдет через эту точку. Фактически, разница в весе точек контрольного многоугольника и есть то, чем NURBS отличается от B-сплайна. В случае B-сплайна все веса одинаковы. Использование весов позволяет, например, в точности повторять форму круга. Если все веса многоугольника одинаковы, это можно сделать только приблизительно. Возможно, использование весов может уменьшить количество точек в описании формы кривой, но, на мой взгляд, это совершенно неочевидное преимущество. И, как показывает опыт, на большинстве смоделированных поверхностей кораблестроения веса не используются. Степень кривой. Как отмечалось выше, NURBS - это кривая, состоящая из участков параметрических сплайнов заданной степени. Степень, как параметр кривой NURBS, влияет на математическую гладкость кривой (не путать с эстетической гладкостью), степень отстояния от контрольного многоугольника, и область изменения кривой при изменении положение одной точки контрольного многоугольника. Не вдаваясь в математические подробности, мы можем сказать - чем выше степень кривой, тем дальше кривая отстоит от точек многоугольника и тем сложнее добиться требуемой формы. Итак, если используется первая степень, то кривая полностью повторяет контрольный многоугольник. По мере увеличения степени кривая становится более плавной и удаляется от контрольного многоугольника. Чем выше степень кривой, тем выше математическая гладкость. На мой взгляд, оптимальная степень описания судостроительных кривых - третья степень. Это сохраняет гладкость касательной вдоль кривой и непрерывность кривизны. Использование гстепеней выше третьей усложняет моделирование и не обеспечивает требуемой локальности при изменении формы кривой. Узловой вектор. Узловой вектор - самая скрытая и неочевидная составляющая NURBS. Узловой вектор определяет разбиение кривой на участки и, соответственно, значение параметра кривой на границах участков. Параметрические длины интервалов также определяют степень влияния точек контрольного многоугольника на участки кривой. Дублирование значений параметра узлового вектора также отвечает за граничные условия в точках стыковки участков кривой. Пример вектора узлов для NURBS-кривой третьей степени с контрольным многоугольником, состоящим из шести точек - [0,0,0,0,1,2,3,3,3,3]. Параметр кривой изменяется в интервале [0-3]. Кривая состоит из трех участков [0-1], [1-2], [2-3]. Четырехкратное дублирование параметра в начале и конце вектора узлов указывает на то, что кривая начинается и заканчивается в конечных точках контрольного многоугольника. Обратите внимание, что все участки имеют одинаковую параметрическую длину и равномерно распределены по кривой. Это дает равномерный эффект точек контрольного многоугольника на форму кривой. Если вектор узлов выглядит так - [0,0,0,0,1,1,1,3,3,3,3] форма кривой будет другой, влияние точек контрольного многоугольника будет неравномерным. Управлять формой такой кривой намного сложнее. Во многих САПР используется вектор узлов с равномерным разбиением кривой по параметрам, и конструктор, как правило, не имеет возможности его изменить. Узлы кривой. Начальная и конечная точки участков кривой называются узлами. Значение параметра кривой в узлах совпадает со значением параметра вектора узлов. Узлы показывают границы участков кривой. Это позволяет определить, например, границы прямолинейного отрезка, если часть контрольных точек многоугольника расположена на одной прямой. Подводя итог вышесказанному, NURBS-кривые и поверхности со степенью не выше 3-й и с равномерным распределением сечений по параметру кривой лучше всего подходят для моделирования поверхности корпуса. Это лишь небольшое объяснение общего представления о NURBS. Если вы хотите изучить его более подробно, лучшая книга для этого -"The NURBS book"

Долгое время, когда в судостроении только начинали использовать системы САПР, у меня был один заказчик, которому я сглаживал поверхность корпуса судна. Это был новый заказчик, и я впервые делал эту работу для него. В то время мы могли общаться только по телефону и электронной почте. Как обычно, я старался делать свою работу как можно лучше. Когда все было закончено, я отправил ему теоретический чертеж и практический корпус в формате DXF. Внезапно я получил много замечаний о плохо сглаженных участках корпуса. Я просмотрел все заново и сделал линии еще более плавными, но ответ был тот же. Так продолжалось довольно долго, пока заказчик не распечатал линии на плоттере в большом масштабе. На бумаге все было нормально. Оказалось, что мой DXF проверяли на компьютере в AutoCAD. Чтобы оптимизировать вывод полилиний, AutoCAD уменьшает количество выходных точек кривой. В этом случае линии выглядят гранеными. Для точного отображения кривой необходимо было использовать команду «REGEN». Мой заказчик не знал об этом. Это был первый случай, когда неправильный метод был использован для контроля формы кривых. Несколько лет спустя один из моих клиентов решил использовать Rhinoceros для проверки плавности линий практического корпуса. Загрузив мой DXF и преобразовав все кривые в b-сплайны, он исследовал кривизну и обнаружил волнистость на некоторых линиях. Я был очень удивлен, потому что в ShapeMaker есть возможность отображения линий перегибов на поверхности и все нежелательные перегибы удаляются на начальном этапе сглаживания поверхности. Как и в первом случае, я предложил напечатать чертеж на бумаге и проверить гладкость на глаз. В случае отображения на плоттере графика, преобразованного в сплайны, была заметна небольшая волнистость. На оригинальном рисунке этих проблем не было. В чем проблема? Когда я сглаживаю корпус в ShapeMaker, я работаю непосредственно с поверхностью. В этом случае сечения и графики их кривизны рассчитываются как характеристики точки поверхности. При переносе сечений поверхности в файл DXF ShapeMaker вычисляет линию пересечения как большой набор точек, который затем интерполируется набором дуг и линий с заданной точностью. Если вы интерполируете полилинию DXF с помощью b-сплайновой кривой, результат может отличаться от полилинии и, особенно, от участков исходной поверхности. Почему это происходит? В математике существует два метода построения b-сплайновой кривой, проходящей через набор точек - аппроксимация и интерполяция. Отличие этих методов только в том, что при аппроксимации кривая проходит на минимальном расстоянии от точек, а при интерполяции b-сплайн-кривая проходит через каждую точку. Любой из алгоритмов сглаживания для набора точек является либо чистой аппроксимацией, либо интерполяцией, либо комбинацией этих двух методов. Задача большинства этих алгоритмов - минимизировать отклонение от исходных точек, и гладкость кривой в этом случае не критична. Поэтому визуально кривая может выглядеть неплохо, но если вы изучите кривизну такой кривой b-сплайна, вы увидите резкие скачки кривизны. Кривизна более чувствительна к изменению формы кривой. Как минимум, в пределах доли миллиметра, изменения положения контрольной точки b-сплайна достаточно, чтобы вызвать резкое изменение формы графика кривизны. Это особенно заметно, если узлы кривой b-сплайна расположены неравномерно. В случае, когда расстояние между узлами небольшое, минимального отклонения узла от исходной кривой достаточно, чтобы получить скачок кривизны в этой области. В этом случае он будет визуально практически не заметен глазу. Так что в этом случае исследование кривизны не даст достаточно объективной информации о форме участка поверхности. Я сделал несколько тестов в ShapeMaker. Первое изображение показывает кривизну сечения непосредственно с поверхности. Второй показывает кривизну линии, спроецированной на поверхность в том же месте, что и первый. В целом она довольно близка к исходной кривизне, но в некоторых местах кривизна линии имеет более резкие пики. Кривизна проецируемой линии очень сильно зависит от точности интерполяции. В нашем случае точность составила 1 Е-9 мм. Большинство систем САПР используют математическую точность поверхности при импорте поверхности корпуса. Любой инструмент САПР позволяет построить участок поверхности, но и в этом случае нужно быть осторожным. Если результатом построения сечения является b-сплайн кривая, то возникает ситуация, эквивалентная описанной выше. Кривизна этого сплайна будет рассчитана на основе геометрии кривой, а не геометрии поверхности. В любом случае результат не всегда будет соответствовать действительности, особенно в узлах b-сплайна, которые расположены близко друг к другу.

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

Или как сделать сгладить поверхность корпуса и удовлетворить всем требованиям заказчика. При сглаживании обводов корпуса нужно думать, как не испортить дизайнерские задумки и, в то же время, не разочаровать судоверфь в поверхности вашего корпуса. Здесь я хотел бы показать некоторые актуальные проблемы, которые возникают снова и снова на каждом новом корпусе судна. Сглаживание поверхности корабля никогда не было простой задачей. Самая простая её часть это приближение к исходной поверхности, предоставленной заказчиком. Далее начинается самое интересное. Приближенная поверхность повторяет все те же дефекты, которые были на исходной поверхности прототипа. При этом, основная задача сглаживания сводится к тому, чтобы убрать дефекты исходной поверхности и не отклониться от нее слишком далеко. Однако у многих заказчиков есть свои представления о форме поверхности, традициях и, наконец, просто заблуждения. При моделировании оригинальной поверхности дизайнер обычно не заботится о деталях. В процессе сглаживания очень важны как раз детали. Форма линий плоского борта и плоского днища, угол притыкания шпангоута к базовой плоскости, углы входа вателний, все это очень важно для правильного построения гладких поверхностей. В этом случае часто возникает необходимость обосновать то или иное решение для заказчика. Нередко исходная модель поверхности состоит из большого количества состыкованных поверхностей Безье. Визуально эта поверхность довольно хорошо выглядит. Поэтому любое достаточно большое отклонение получившейся поверхности вызовет у заказчика естественные вопросы. Я заметил, что большинство проблем возникает, если граничные линии поверхностей Безье не имеют гладкого сопряжения. Так, например, граничные линии четырех поверхностей, которые приходят в общую угловую точку, должны принадлежать одной плоскости. Это простейшее условие гладкого сопряжения четырех поверхностей в окрестности угловой точки. Если соответствующие граничные линии поверхности плавно состыкованы, то проблем не возникает. В этом случае у нас есть два вектора, которые образуют плоскость. Если некоторые из прямых не имеют гладких сопряжений, это означает, что все касательные векторы этих прямых в угловой точке должны принадлежать одной плоскости, чтобы удовлетворить условию гладкого сопряжения. Как правило, на начальных этапах проектирования поверхности корабля конструктор об этом не думает. В это время момент его больше всего интересует форма корпуса в целом. Проблемы очень хорошо видны, если построить в районе такой точки большое количество сечений. Линии в этой области не гладкие и часто имеют сломы на границах участков поверхности. Поскольку при окончательном сглаживании поверхности в Shape Maker мы обычно используем один участок поверхности на всю носовую оконечность, мы не можем и не должны повторять ошибки начального этапа проектирования. Иногда сложно объяснить заказчику законность такого решения. Рассмотрим некоторые случаи. 1. Форма линии плоско-килеватого днища. Линия плоско-килеватого днища имеет слом при переходе от наклонной плоскости днища к горизонтальному килю.На виде сверху такая линия изображается одной плавной кривой. На виде корпус эта кривая имеет слом в точке перехода к горизонтальному килю. При моделировании поверхности корабля участками Безье у нас должно получиться соединение двух участков поверхности в точке слома. В то же время, чтобы избежать слома на поверхности вокруг этой точки, необходимо строго определять угол входа шпангоута в точку слома. На начальном этапе проектирования об этом, как правило, никто не задумывается. Сама линия плоско-килеватого днища на виде сверху также должна иметь слом. Есть три способа решить эту проблему: - Сделайте точку слома на границе нашего участка поверхности. В то же время мы можем выполнить условия для плавной кривой на виде сверху.Недостатком такого подхода является то, что на границе нашей поверхности появляется жесткая точка. Это говорит о том, что поверхность в этом районе недостаточно гладкая. Если заказчик настаивает на такой форме кривой, вы можете пойти на это. - Еще одно решение этой проблемы состоит в том, что мы продляем наклонную часть линии плоско-килеватого днища нижней линии ниже плоскости горизонтального киля и обрезаем поверхность по базовой плоскости. В этом случае горизонтальная линия киля будет линией пересечения. При таком подходе в точке слома будет реальный слом, а поверхность будет гладкой. Недостатком этого метода является то, что линия пересечения носовее точки слома не будет совпадать с линией прототипа. - На мой взгляд, правильный подход - установить три контрольные точки нашей кривой строго на линии горизонтального киля. В этом случае форма кривой будет несколько иной, но это упростит работу по моделированию поверхности на этом участке и даст желаемую гладкость поверхности. 2. Угол входа шпангоутов в точке начала подъема штевня от базовой плоскости. Угол входа шпангоутов вблизи точки начала форштевня не может быть произвольным. Вектор касательной шпангоута должен в этой точке принадлежать плоскости, образованной касательными векторами линии штевня и линии плоского днища. Учитывая, что эта точка является угловой точкой нашей новой поверхности, это очень важно. Как бы вы ни пытались изменить форму угла входа этого шпангоута, изменяя положение контрольных точек поверхности, у вас мало что получится. Попробуйте изменить углы входа штевня или линии плоского днища, и вы сразу увидите разницу. Все вышесказанное относится к исходной модели поверхности. Часто дизайнер не задумывается об этих аспектах. Поэтому очень часто на таких участках исходной поверхности встречаются сломы на ватерлинии. Такие участки обычно проверяются в первую очередь при исследовании исходной поверхности. 3. Линия плоского борта, переходящая в линию палубы или горизонтального слома поверхности. Часто линия плоского борта имеет слом в месте соединения с палубой. Из-за определенных ограничений на количество граничных линий нашей поверхности, мы вынуждены сделать точку слома на нашей поверхности в этой точке. Это не более чем дань традиции. Конечно, форма линии плоского борта очень важна для определения плоской части поверхности корпуса, но создавать слом в этом месте нет никакой необходимости. Это просто дань традиции. Есть несколько вариантов решения этой проблемы:- Задание слома на границах поверхности. Это решение не очень хорошее, так как приводит к локальной негладкости нашей поверхности. Поскольку линии плоского борта и палубы образуют в этой области плоскость, эта неплавность почти не заметна. - Скругленная линия перехода. Это наиболее предпочтительно, поскольку не вызывает проблем с поверхностью. При этом участки каркаса выглядят очень естественно. Для меня это самый простой и предпочтительный способ. - Еще один способ имеющий право на существование - продлить нашу поверхность над линией палубы и обрезать ее плоскостью палубы. Поверхность в этом случае также выглядит естественной, но этот вариант усложняется, если вы планируете строить поверхности выше линии палубы. Здесь я показал лишь некоторые аспекты, на которые нужно обратить внимание при сглаживании поверхности корпуса судна. Таким образом, можно только посоветовать бережно относиться к исходной модели поверхности, но в то же время не повторять ошибок исходной модели.

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

Сглаживание поверхностей - самая сложная задача при моделировании поверхности корпуса судна. Само название скульптурной поверхности говорит о том, что моделирование таких поверхностей требует много времени и сил. В основном это ручная работа по изменению положения контрольных точек и граничных линий для получения желаемого результата. Прежде чем перейти непосредственно к сглаживанию, остановимся на свойствах формы поверхности в зависимости от формы контрольного многогранника: - касательные к граничным кривым зависят от положения контрольных точек, примыкающих к границе. - расположение области точек на плоскости определяет плоский участок поверхности. - выпуклый многогранник гарантирует выпуклую поверхность без вмятин. - совпадение ряда из трех контрольных точек дает линию сустава на поверхности. - форма поверхности в углах сильно зависит от касательных граничных кривых в этой области.В будущем это будет предметом отдельного рассмотрения. Самая сложная поверхность корпуса это носовая часть коруса судна. С этой поверхности рекомендуется начинать сглаживание. Рассмотрим это на примере носовой части рыболовного судна с бульбовым носом. В качестве прототипа мы выбираем предварительную поверхность, определяемую набором линий шпангоутных сечений и большим количеством участков поверхности Безье. В качестве границ носовой поверхности корабля выберем следующие линии: линия радиуса скуловой части, линия плоского днища, линия форштевня, линия верхней палубы, переходящая в плоскую боковую линию. Последняя линия выбрана таким образом из-за ограничения на количество граничных кривых поверхности. На начальном этапе задания поверхности рекомендуется использовать минимальный набор контрольных точекна линиях и поверхностеях. Поскольку количество точек на поверхности зависит от количества точек на граничных кривых, нет необходимости добавлять много точек на граничные кривые и приближаться к желаемому результату до того, как поверхность будет задана. Большое количество точек на поверхности сделает работу по первоначальному сглаживанию более трудоемкой. Первое приближение для граничных кривых - четыре контроьных точки на одну кривую. Мы формируем кривую радиуса скулы более или менее точно, так как её форма очень просто описывается даже минимальным количеством контрольных точек. Линия плоского днища также обычно имеет простую форму для определения по четырем контрольным точкам. Линию форштевня можно очень приблизительно определить на начальном этапе. Пока не обращайте на это особого внимания. Имеет смысл выставить только касательную штевня к основной плоскости. То же самое и с линией плоского борта. Необходимо лишь выставить касательную к миделю шпангоуту. После ввода граничных линий поверхность задается путем указания граничных линий по контуру. У контрольного многогранника поверхности всего четыре контрольных точки для редактирования формы. Обратите внимание на ряд точек многогранника, ближайших к линии радиуса скулы. Необходимо установить ряд контрольных точек строго вертикально. Следующий ряд точек должен выглядеть как нечто среднее между предыдущим рядом и штевнем. Это достигается изменением положения соответствующих контрольных точек линии плоского борта и линии плоского днища. Затем ряд контрольных точек поверхности можно просто спрямить, сохранив форму ряда точек на проекции корпус. Правильное расположение контрольных точек очень важно на начальном этапе работы. Впоследствии при добавлении новых рядов контрольных точек, система будет учитывать предыдущее расположение контрольных точек. Это значительно ускорит процесс сглаживания на последующих этапах. После этого вы можете увеличить количество контрольных точек на кривой форштевня до 5. Это даст больше степеней свободы для достижения желаемой формы кривой и, соответственно, увеличит количество точек на поверхности. Следует отметить важное свойство поверхности - при добавлении контрольной точки на граничной линии форма линии и форма поверхности остаются неизменными. При изменении формы кривой лучше использовать режим без модификации поверхности.В этом случае положение контрольных точек многогранника останется неизменными. Как показано выше, даже с использованием пяти контрольных точек на кривой можно достаточно точно описать форму контура форштевня. При добавлении контрольных точек рекомендуется использовать «магические» числа, как описано в разделе «Полезные советы по моделированию поверхностей». Это значительно упростит процесс выглаживания поверхности. При редактировании положения контрольных точек поверхности старайтесь располагать их равномерно относительно соседних точек. Красивое и равномерное распределение контрольных точек также поможет быстро добиться желаемого результата. Никогда не увеличивайте количество контрольных точек на поверхности, пока не будут использованы все возможности для достижения желаемого результата с существующим набором контрольных точек. Следующим шагом будет увеличение количества контрольных точек до 5 на плоской боковой линии и, насколько это возможно, приведение формы граничной кривой к прототипу. Дополнительные контрольные точки на поверхности можно использовать для более точного приближения к прототипу. Этот процесс повторяется несколько раз с последовательным увеличением количества точек и уточнением формы граничных кривых и поверхности. Весь процесс выравнивания поверхности можно разделить на три части: - приближение к желаемой форме поверхности. Это может быть приближение к прототипу или другим исходным данным. На этом этапе необходимо контролировать не только отклонения от прототипа и форму поверхности, но и расположение точек контрольного многоугольника.Равномерное и естественное распределение контрольных точек даст преимущества при сглаживании на последующих этапах. Рекомендуется использовать плавное распределение линий опорных точек по корпусу, примерно повторяющее условные линии обтекания вокруг корпуса. Ряды контрольных точек лучше попытаться располагать в плоскостях шпангоутов. При этом старайтесь избегать ромбовидных ячеек сети контрольного многоугольника. Как правило, такую конфигурацию сети очень сложно сглаживать. Увеличение контрольных точек на последующих этапах приведет к увеличению сложности сглаживания, если контрольный многоугольник изначально задан неправильно. - правильное распределение линий перегиба на поверхности. Несмотря на то, что поверхностное изображение корпуса корабля давно является стандартом, форма корпуса традиционно контролируется на основе формы ортогональных сечений - шпангоутов, ватерлинии и батоксов. В системе предусмотрена возможность визуализации линий перегиба в плоскости ортогональных сечений. По расположению линий перегиба видно, например, пересекается ли ватерлиния с линией перегиба по ватерлинии несколько раз - это означает, что на ватерлинии в этом районе есть волны. То же и с другими линиями корпуса. Линии перегиба ясно показывают неровности поверхности корабля. В отличие от гауссовой кривизны и других методов исследования формы поверхности линии перегиба, наиболее информативных в нашем случае, поскольку практически все конструкции корпуса лежат в плоскостях ортогональных сечений. - сглаживание участков поверхности по кривизне. Равномерное распределение графиков кривизны поверхности дает более гладкую поверхность. Часто значительное изменение кривизны поверхности зависит от очень небольшого изменения положения соответствующей контрольной точки многоугольника. Рекомендуется использовать масштабируемое перемещение контрольных точек. Отметим также, что это помогает сохранить минимальные изменения формы поверхности и отклонения от прототипа. Каждый из вышеперечисленных шагов можно повторить с увеличением количества контрольных точек на поверхности. Как видите, определение формы поверхности - это последовательный, повторяющийся и довольно трудоемкий процесс. В системе есть несколько способов автоматизировать этот процесс: - редактирование группы контрольных точек, - интерполяция области контрольных точек, - выглаживание поверхности, - приближение поверхности к прототипу, - спрямление ряда контрольных точек. Несмотря на различные методы, процесс формирования поверхности по-прежнему остается в значительной степени трудоемким и ручным. Система только упрощает эту работу, и в конечном итоге решение остается за инженером. Вышеуказанный метод является наиболее распространенным при оформировании скульптурных поверхностей. Для более простых поверхностей, таких как поверхности выдавливания или вращения, вы можете использовать драйверы. Если размонтировать драйвер, можно редактировать поверхность драйвера, как и любую другую поверхность. Например, вы можете использовать драйвер вытягивания для создания скуловой поверхности кормовой оконечности судна. Линию скулы вытягивают по линии плоского борта в корме. После демонтажа драйвера вы можете изменить форму транца. Форма поверхности изменится в соответствии с заданным режимом преобразования линий и поверхностей. О способах преобразования поверхности мы поговорим позже. 

Носовая оконечность представлена тремя участками поверхности. Криволинейная поверхность самого корпуса обрамлена треугольным участком плоского днища и четырехугольным цилиндрическим участком поверхности плоского борта, переходящей в вертикальную часть выше линии слома. Это типичная схема разделения носовой части коруса. В этом случае наличие или отсутствие бульбового носа существенной роли не играет. В любом случае криволинейная поверхность будет только одна. Циллиндрическая вставка представлена тремя поверхностями, которые являются продолжением поверхностей носовой оконечности. Поверхности борта и днища соответственно плоские, поверхность скулы- цилиндрическая. Поверхность кормовой оконечности можно разделить на две группы: поверхность основного корпуса и поверхность скега. Основная поверхность корпуса состоит из трех участков. Примечание - линия плоского днища для данного типа судна в кормовой части судна не определена. Поверхности скега - это просто выдавливание профиля дна скега по линии скега в ДП. Для создания единой кормовой поверхности корпуса мы используем пересечение и обрезку этих поверхностей. Это дает дополнительную свободу для модификации основного корпуса и поверхностей скега.

У рыболовных судов есть некоторые особенности, которые необходимо учитывать при разделении поверхности на участки. наличие килеватости и строительного дифферента несколько усложняют задачу моделирования поверхности. Рассмотрим два наиболее широко используемых варианта разбиения на участки поверхности. В первом варианте носовая поверхность корабля задается без выделения участка поверхности плоско килеватого днища. Это создает дополнительные трудности, когда необходимо определить участок плоской поверхности в составе носового криволинейного участка поверхности. Преимущество такого варианта разбиения в том, что это дает возможность задать кормовую поверхность как один участко с сохранением естественной гладкости поверхности. Во втором варианте плоско-килеватое днище в носовой части корабля выделено в отдельный участок поверхности. Это позволяет легко контролировать форму линии плоского днища. При этом возникает необходимость в разделении кормовой поверхности корабля на два участка. Вдоль линии границы участков кормовой поверхности корабля будет обеспечиваться плавность только по первой производной. Поскольку основная поверхность кормовой части корабля имеет довольно простую форму, я предпочитаю использовать этот вариант разбиения. Обратите внимание, что здесь также выделена область цилиндрической части поверхности. Иногда это полезно сделать, если в будущем вы планируете удлинить корпус в районе цилиндрической части поверхности. Особенность этого метода задания носовой оконечности корпуса состоит в том, что линия плоско - килеватого днища в носу должна лежать в плоскости общего положения, образованной линией наклона киля и линией наклона днища на миделе. Линия днища является также нижней линией границы изогнутой носовой поверхности корабля.Поэтому удобно создать нижнюю плоскость как шаблон и спроецировать нижнюю линию на эту плоскость после редактирования.Такая плоскость также особенно удобна для контроля входа шпангоутов в плоское днище. При проектировании кормовой части рыболовного судна важно отметить еще одну особенность. Кормовая основная поверхность коруса формируется как пересекающая диаметральную плоскость в месте притыкания кормового скега и, следовательно, обрезается диаметральной плоскостью. То есть линия в ДП после скега - это поверхностная линия на основной поверхности кормы. Линия комового профиля скега в этом случае навешивается на линию слома скега. При этом линия слома служит границей основной поверхности кормы. Для удобства моделирования скега верхняя точка профиля скега должна находиться строго в узле на линии слома. Это даст предсказуемое количество контрольных точек на поверхности скега и облегчит процесс придания скегу желаемой формы.

Точка в трехмерном пространстве. Точка в трехмерном пространстве - самый распространенный тип точки в системе. Такая точка не зависит от других элементов и является конечной точкой линии или угловой точкой поверхности. Сама по себе, без привязки к линии, такая точка в системе не может существовать и автоматически удаляется при удалении всех линий, приходящих в этоу точку. Когда положение точки изменяется, все линии и поверхности всвязанные с этой точкой изменяют форму в соответствии с заданным правилом. Точка на линии. Точка на линии - это особый тип точки, которая принадлежит линии и меняет свое положение при изменении формы линии. Есть четыре основных варианта фиксации точки на линии - по одной из координат или по параметру кривой. Точка на линии позволяет организовать так называемое Т-образное соединение поверхностей, когда к границе одной поверхности можно стыковать сразу несколько поверхностей. Эта возможность значительно уменьшает общее количество требуемых участков поверхности. Точка на поверхности. Точка на поверхности определяется либо направляющим вектором, обычно ортогональным одной из их координатных плоскостей, либо параметрическими координатами поверхности. При изменении формы поверхности точка меняет свои координаты в зависимости от метода определения точки. Как и в случае точки в пространстве, без привязки к линии такая точка в системе не может существовать и автоматически удаляется, когда все линии, приходящие в эту точку, удаляются. Точка пересечения кривой и поверхности. Точка пересечения кривой и поверхности может быть получена в результате пересечения точки и поверхности или в результате пересечения поверхностей. Точка всегда находится на пересечении кривой и поверхности и автоматически пересчитывается при изменении формы кривой или поверхности. Точка пересечения двух кривых. Точка пересечения двух кривых - может быть получена в результате команды пересечения точки и поверхности или в результате пересечения поверхностей, если поверхности пересекаются своими границами. Точка пересчитывается при изменении формы кривых или поверхностей. Обратите внимание, что точка пересечения двух кривых создает довольно жесткие ограничения в топологии и надежно работает только в случае плоских кривых, лежащих в одной плоскости. Получить точку пересечения двух пространственных кривых практически невозможно. Точку пересечения двух кривых можно использовать для обрезки линий. Линия на поверхности. Линия на поверхности - проекция линии на поверхность перпендикулярно одной из координатных плоскостей или по направлению, заданном вектором. Меняется при изменении формы поверхности. Линии поверхности используются для определения контуров обрезки поверхности. Линия пересечения поверхностей. Линия пересечения поверхностей является результатом выполнения команды пересечения поверхностей. Линии пересечения также можно использовать для определения контуров обрезки поверхности. Важно отметить, что Shape Maker поддерживает изменение модели только в рамках существующей топологии. Процесс модификации завершается и возвращается в последнее непротиворечивое состояние, если какие-либо элементы не могут быть перестроены. Только пользователь может вручную изменить топологию модели. Важно понимать, почему элемент не перестраивается и как правильно изменить модель. Это может вызывать затруднения на начальном этапе обучения системе. В этом случае удобнее всего использовать свойства объекта для проверки связей элемента с другими по прямым и обратным ссылкам элемента.

BREP ( boundary representation ) - модель представления границ поверхностей. Это самый простой и удобный способ для моделирования поверхности корпуса судна. Важнейшими элементами такой модели являются точки, линии и поверхности. Поверхность определяется граничными линиями и угловыми точками. Поверхность считается топологически связанной с другой поверхностью, если у нее есть общая граничная линия или общая угловая точка. Форма поверхности зависит от формы ограничивающих линий и положения угловых точек. Любое изменение формы линии или положения граничной точки немедленно отражается на форме поверхностей, топологически связанных с данной линией или точкой. С точки зрения моделирования поверхности коруса судна это выглядит вполне естественно. Например, линия слома является границей двух поверхностей, и когда форма линии изменяется, связанные поверхности изменяются. Указанные поверхности не имеют зазоров по общей границе. Можно изменить форму области поверхности внутри граничных линий, изменив контрольные точки поверхностного многогранника, но граничные контрольные точки не редактируются и могут быть изменены только путем редактирования граничной кривой. При всех преимуществах классического представления границ есть и недостатки. Например, разделение носовой и кормовой поверхностей судна должно иметь одинаковое количество участков поверхности в продольном направлении, что не всегда подходит. Система Shape Maker использует расширенную топологическую граничную модель поверхности, которая поддерживает точки и линии специальных типов и может обеспечивать Т-образные соединения между поверхностями. Каждый элемент в системе имеет уникальное имя, благодаря которому в топологической модели устанавливаются связи. Каждый элемент имеет набор прямых и обратных ссылок на другие элементы. Прямые ссылки обычно определяют тип элемента. То есть, без наличия полного набора прямых ссылок элемент существовать не может. Например, точка на линии обязательно должна иметь ссылку на линию. Точка пересечения двух линий напрямую связана с двумя линиями. Обратные ссылки присутствуют у элемента, на который ссылается другой элемент с прямой ссылкой. Эта структура позволяет быстро формировать дерево изменяющихся элементов и вносить изменения только в те элементы, которые зависят от того, что изменяется.

Практически все современные системы проектирования судовой поверхности корпуса судна основаны на NURBS. Это позволяет использовать файл IGES в качестве стандартного файла для обмена геометрией корпуса судна между различными системами. Конечно, это дает большие преимущества, потому что поверхность можно передавать без искажений и точно так же, как это было сделано в исходной системе. Но есть и недостатки. Любые дефекты поверхности, которые не удалось устранить, будут видны, например, в системе проектирования конструкций корпуса. Часто я вижу это в Shape Maker, когда импортирую предварительную поверхность для окончательного сглаживания. При всем разнообразии программ сглаживания поверхностей в большинстве случаев эти модели дают одни и те же типичные ошибки. Если учесть эти ошибки, даже на начальной стадии поверхность корпуса судна может быть сглажена намного лучше. 1. Моделирование целого корпуса используя лишь один участок поверхности. Я неоднократно видел на различных демонстрационных видео, как вся поверхность корпуса моделируется лишь одним участком поверхности. Всего одним участком моделируется все: плоские бортовые и днищевые поверхности и сама криволинейная поверхность. Конечно, это позволяет очень быстро сформировать поверхность корпуса, но не всегда соответствует требованиям проектировщика к поверхности корпуса судна. Эта поверхность не имеет четко обозначенной линии плоского борта и плоского днища. Они образуются как бы сами собой. Соответственно контролировать форму этих линий невозможно. Также невозможно контролировать форму сечений в районах близких к плоскому борту и плоскому днищу. В то же время эти линии очень важны для технологии при моделирования корпусных конструкций. Если вы внимательно посмотрите на форму линии мидель-шпангоута, то обычно это вертикальная линия борта, горизонтальная линия днища и дуга, определяющая форму скулы. Когда вы используете одну линию для описания всех трех сегментов, вам необходимо изменить веса в начальной и конечной точках дуги. В большинстве случаев, которые я видел, вместо дуги использовалась просто кривая, близкая к дуге. Другими словами, при таком способе установки поверхности очень сложно контролировать форму на участках, близких к плоскому дну и плоской стороне. 2. Неоправдано большое количество участков поверхности. В некоторых системах проектирования поверхностей наличие большого количества участков поверхности Безье оправдывается алгоритмом построения самой поверхности. Иногда большое количество участков поверхности вызвано невозможностью корректного моделирования той или иной области поверхности или явным отсутствием опыта моделирования поверхностей. В этом случае количество участков поверхности начинает расти как снежный ком. Дефекты одной поверхности закрываются новыми заплатками. Любые манипуляции с такими поверхностями очень сложны. Управлять формой такой поверхности и, тем более, выдерживать условия гладкости практически невозможно. Также очень сложно определить корректное положение общей граничной линии двух участков на воображаемой поверхности корпуса. Необходимо выполнить условия стыковки этих двух участков поверхности между собой. На это уходит много времени, но при этом качество такой поверхности не может быть хорошим. 3. Щели между участками поверхности. В системах, которые не поддерживают топологические связи между участками поверхности, могут появиться щели между участками. Это указывает на то, что соседние границы этих двух участков определяются разными линиями, которые не совпадают друг с другом. Эта проблема возникает чаще всего. Сохранение непрерывности поверхности корпуса - важная задача для расчета гидродинамики и гидростатики судна. Все решают её по-разному. Некоторые создают участки поверхности между соседними границами, другие удлиняют участки поверхности и строят линию пересечения. В любом случае это требует много времени, особенно когда поверхность нужно менять несколько раз на начальных этапах проектирования. В общем, процесс разбиения поверхности корпуса судна на участки - нетривиальная задача. Сложность и качество получаемой сглаженной поверхности зависят от того, насколько оптимально поверхность разделена на участки. Когда я моделирую поверхности в Shape Maker я придерживаюсь следующих правил: 1. Обязательное выделение отдельных участков поверхности плоского днища и плоского борта . Это позволяет очень легко определить область плоских листов обшивки при выпуске рабочей документации на корпус судна. Также очень важно для определения геометрии блоков и секций корпуса. Для сборки плоских секций можно использовать роботизированные монтажные и сварочные линии. 2. Моделирование криволинейных участков поверхности как один участок. Как правило, гладкости по первой производной недостаточно, чтобы поверхность корпуса выглядела гладкой. Гладкость первой производной и непрерывность второй производной поверхности сохраняются только внутри одного участка поверхности. При соединении двух соседних участков поверхности выполняется условие непрерывности по первой производной (касательной). Поэтому стыковать такие участки между совбой сложно. 3. Стыковка криволинейных участков поверхности в районах без наличия двойно кривизны. Если не удается избежать необходимости плавного соединения двух криволинейных поверхностей, попробуйте состыковать их в области поверхности без двойной кривизны. В этом случае гораздо проще добиться приемлемой гладкости соединяемых участков поверхности. 4. Поверхности между линиями сломов дожны быть определены как отдельные участки. В Shape Maker есть топологические связи между элементами. Вследствие этого при изменении формы граничной кривой участка поверхности форма поверхностей, опирающихся на эту границу, изменяется естественным образом. Еще одна приятная особенность - математический аппарат создания поверхностей исключает появление зазоров на границах при изменении формы граничной кривой. Это позволяет формировать отдельные участки поверхности между линиями сломов.