劉文明

(鎮(zhèn)江船廠,江蘇鎮(zhèn)江,212000)

船體幾何造型的計(jì)算機(jī)表達(dá)是對(duì)船體曲面進(jìn)行設(shè)計(jì)、相關(guān)性能分析與計(jì)算以及后續(xù)CAM實(shí)現(xiàn)的必要基礎(chǔ)。船體曲面是具有雙曲度的復(fù)雜的空間曲面,合理地運(yùn)用數(shù)學(xué)方法來(lái)表達(dá)船體曲面形狀,一直是造船界追求的關(guān)鍵目標(biāo)之一。這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)依賴于兩方面技術(shù)的發(fā)展:一是曲面造型數(shù)學(xué)工具的發(fā)展,另一是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。二者相輔相成,缺一不可。計(jì)算機(jī)硬件的快速發(fā)展(高速、大容量)和各種軟件平臺(tái)的相繼推出,使船體曲面造型得以實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ);而計(jì)算幾何、計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)及自由曲面造型技術(shù)的不斷完善與實(shí)用化則為船體曲面造型提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

1 建模實(shí)例

1.1 W igley數(shù)學(xué)船型建模

1.1.1 通過(guò)數(shù)學(xué)公式計(jì)算出型值表

wigley船型是國(guó)際通用的數(shù)學(xué)船型,具有大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果。該船型是由一組簡(jiǎn)單的拋物線組成,型線易于生成,型值可由下式求出:

在計(jì)算中所用的船型要素為:

1.1.2 Pro/E建模和分析

為了計(jì)算方便,這里我們?nèi)=4 m,B=0.4 m,T=0.25 m,下面用Pro/E對(duì)該型值進(jìn)行簡(jiǎn)單建模。

以X值為站面進(jìn)行繪制草圖,并制成船模,效果如圖1。通過(guò)表1可以看出精確度,Pro/E曲率計(jì)算能使型線和曲面較為光順。

表1 精確度

1.2 某漁船建模

1.2.1 建模對(duì)象:

某漁船,總長(zhǎng)40 m,水線間長(zhǎng)36 m,兩柱間長(zhǎng)32.8 m,型寬6.3 m,型深3.2 m。各個(gè)站面型值如表2。

1.2.2 Pro/E實(shí)例建模和分析

(1)用樣條曲線連接各個(gè)點(diǎn)完成5號(hào)站面的草繪圖,效果如圖2。

圖 2 5號(hào)站面

表2 型值表

(2)確定4號(hào)站面的草繪平面,如圖3。

圖3 4號(hào)站面的草繪平面

(3)建立其他各個(gè)站面的草繪平面,效果如圖4。

圖4 其他各個(gè)站面的草繪平面

(4)各個(gè)站面樣條曲線繪制,如圖5。

圖5 (1)各個(gè)站面繪制樣條曲線

(5)曲面的生成

圖5 (2)各個(gè)站面繪制樣條曲線

最后完成所有的建模,具體效果見(jiàn)圖6。

圖6 建模效果圖

2 結(jié) 語(yǔ)

Pro/E全中文的操作界面對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)較容易上手,而且Pro/E這種在特定基準(zhǔn)平面上繪圖的方法條理清晰,層次感分明。另外,一些特別的操作工具讓復(fù)雜的模型建模變得更加方便;建模精確度高,PRO/E中的曲率計(jì)算能使型線和曲面更為光順,能根據(jù)不同的材料計(jì)算出質(zhì)量等很多數(shù)據(jù),這對(duì)船舶的建造有很大的幫助。

1 黃永生,劉俊梅.船體三維建模技術(shù)研究[J].海洋工程,2006(4)

2 唐艷,錢建中.淺談船體三維立體建模[J].船舶設(shè)計(jì)通訊,2006(6)

3 常大偉,杜正春,張普,未永飛.基于型線圖的船舶三維自動(dòng)建模算法研究及實(shí)現(xiàn)[J].海洋工程,2007(5)