俞世堯

(舟山市龍山船廠有限公司，浙江 舟山 316131)

節(jié)能鰭可幫助船舶降低2%～5%的能耗。以1艘2.5萬DWT船為例，采用這一裝置后，其每航行100 n mile便可節(jié)省燃油200～300 kg。以5 000 元/噸燃油計(jì)算，航運(yùn)公司只需3～8個(gè)月就能收回用于節(jié)能鰭的投資。特別是將節(jié)能鰭安裝在中低速船舶，船體尾部肥大、伴流不均的船舶，以及螺旋槳轂渦較大、螺距較大的船舶時(shí)，節(jié)能效果更為明顯。業(yè)界專家指出，此項(xiàng)技術(shù)裝置也可以在舊船上安裝，僅需在船舶進(jìn)塢保養(yǎng)時(shí)將原來的導(dǎo)流帽換為節(jié)能鰭即可。在節(jié)能減排法規(guī)越來越嚴(yán)的背景下，未來不管是現(xiàn)有船舶還是新造船舶，安裝節(jié)能鰭勢必會成為船東采用的措施之一，其有廣闊的市場應(yīng)用前景。

該節(jié)能鰭安裝在一艘約為2.5萬DWT的散貨船的船尾外板兩側(cè)，左右對稱各3組(單舷分A組、B組、C組)，共6片鰭。安裝區(qū)域分布在機(jī)艙區(qū)外板上，高度位置介于機(jī)艙雙層底至機(jī)艙下平臺之間，由于此區(qū)域船體線型比較大，而且各片鰭所在面在左右方向和艏艉方向都是傾斜的，情況比較復(fù)雜。大部分修船企業(yè)進(jìn)行船體型線放樣時(shí)，主要依賴CAD軟件來進(jìn)行，而CAD只能處理正交平面內(nèi)的線型，針對節(jié)能鰭所在的雙向傾斜面的線型無法進(jìn)行放樣和光順處理。

針對上述難題，我們采用Tribon M3系統(tǒng)強(qiáng)大的船體線型光順、船體曲面和結(jié)構(gòu)建模功能來實(shí)現(xiàn)節(jié)能鰭的生產(chǎn)設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)方法和步驟

1.1 新工程的建立

由于我們只需要用到Tribon系統(tǒng)的船體功能，并不涉及其它專業(yè)模塊，所以只需將Tribon系統(tǒng)自帶的樣板工程M3sp文件夾數(shù)據(jù)拷貝到系統(tǒng)Projects目錄下并重新命名為新的工程(BH)，復(fù)制樣板工程D065M3sp.SBD文件，并改名為D065BH.SBD。SBD文件包含大量系統(tǒng)信息，是必須配置定義的文件。

打開D065BH.SBD 文件，將各項(xiàng)目路徑中的M3sp改為BH，將各項(xiàng)目名的sp改為BH，修改完畢后存盤; 然后將C:TribonM3ProjectsBHDEF 目錄下的endcuttab.dat文件中語句600' SPENDCUTTAB' 修改為600 ' BHENDCUTTAB'；接著修改sj001.SBD中的ENDCUTTABLE、HULLFORMREF、STRUCTUREREF，對應(yīng)的值分別為BHENDCUTTAB、BHHULLREF、BHSTRUCTREF；最后在 C：TribonM3ProjectsBH 目錄下建立一名為TID的文件夾，用于存放后面Lines模塊釋放出來的船型文件。

打開Project Selection程序，選擇剛新建的工程BH，至此，新的工程建立完畢。

1.2 船型項(xiàng)目的建立

使用TID Project Tool工具創(chuàng)建船型所在目錄，并輸入各設(shè)計(jì)缺省參數(shù) (如主尺度等)。注意在新建船型前，需要在左側(cè)船型項(xiàng)目樹上方勾選Stand-alone選項(xiàng)。

執(zhí)行Project菜單→New，輸入船型名BH及船型路徑，點(diǎn)OK后，會自動彈出Design Defaults窗口，在Particular頁輸入目標(biāo)船型的各主尺度參數(shù)，然后再點(diǎn)擊Units頁，設(shè)置Units單位為metres(米)， Decimal(小數(shù)點(diǎn))為4位；如果填錯，可以執(zhí)行Design菜單→defaults…，來重新啟動窗口修改。

最后，在左側(cè)船型項(xiàng)目樹上的新建船型項(xiàng)目處點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)選Select，至此新的船型創(chuàng)建完成。

1.3 船型型線光順與曲面生成

1) 首先將肋骨型線圖轉(zhuǎn)換為CAD格式。由于我們只需要得到節(jié)能鰭區(qū)域的外板線型，所以在轉(zhuǎn)換成CAD格式后，要將其它區(qū)域的肋骨型線刪除，這里取FR11～FR25，且距基線8 000 mm之下的外板線型，此區(qū)域能完全覆蓋節(jié)能鰭區(qū)域并有一定范圍的延伸以保證線型精度。

2) 將涉及到的CAD肋骨線按距離艉垂線的值從2D轉(zhuǎn)換成3D布置，然后另存成CAD的DXF格式。注意在CAD中所有型值點(diǎn)是參照自世界坐標(biāo)系，非用戶坐標(biāo)系，并且必須保證肋骨線是多段線，非樣條曲線。

3) 利用Tribon自帶的DXF To Britfair程序工具，將DXF的3D肋骨線轉(zhuǎn)換成Lines模塊能讀取的BRI型值文件。再用Britfair Edit程序讀取BRI型值文件，檢查型值點(diǎn)是否正確與完整。如果型值點(diǎn)有不全或錯誤，則需要檢查DXF文件中的線條是否有錯誤和遺漏。

4) 啟動Lines模塊， 選File菜單→New，輸入新設(shè)計(jì)的名字為BH，再點(diǎn)File菜單→Use→Offset Data，讀入上面轉(zhuǎn)出來的BRI文件，然后調(diào)出Fairing對話框，在Fit頁中點(diǎn)選Section、All、Design、Accept，最后點(diǎn)Apply擬合肋骨型線，得到初始肋骨型線示意圖見圖1。

圖1 初始肋骨型線示意圖

5) 在Lines模塊檢查每根肋骨線的光順性，顯示曲線的曲率，檢查曲線走勢，刪除近點(diǎn)、波峰點(diǎn)、波谷點(diǎn)。得到光順的肋骨線后，按500 mm一檔插值出水線，先保證水線和肋骨線的光順性，然后再通過水線和肋骨線按500 mm一檔插出縱剖線，并檢查縱剖線的光順性，光順縱剖線時(shí)要保證肋骨型線上的型值盡量少改動，調(diào)整水線上的型值?？v剖線光順后，再通過肋骨線和縱剖線，插值出水線，此時(shí)插值出來的水線應(yīng)該是相對光順的。需要指出的是，插值的步長值不一定取500 mm，可以視線型復(fù)雜情況增加和減少，對于線型變化大的地方可以取250 mm一檔甚至更小值。

6) 打開Lines模塊中的PACE(Patch and Curve Editor)工具界面，以FR11往艏100 mm、FR17往艉100 mm、FR25往艉100 mm的3條橫剖面線，加上距基線1 000 mm、3 000 mm、5 000 mm、7 000 mm的4條水線為Patch邊界和網(wǎng)格，自動生成Patch，并檢查Patch的精度和連續(xù)性。檢查Patch的精度，選Lines中的Patch工具條，在出現(xiàn)的菜單中，選Check選項(xiàng)頁并選上Points單選鈕，選擇要檢查的Patches， 然后按Check按鈕，系統(tǒng)會自動輸出檢查后的結(jié)果；檢查Patch的連續(xù)性，選擇Boundary單選鈕。

對于曲面的精度，一般平均偏差小于1.5 mm、最大偏差小于10.0 mm時(shí)，曲面是可以接受的。對于曲線的連續(xù)性，如果連續(xù)性正確，則只有外邊界高亮度顯示；如果內(nèi)部的邊界線高亮顯示，則用戶需要檢查有關(guān)Patch的連續(xù)性，否則，該曲面不能用于后續(xù)的建模工作，因?yàn)榍婵赡軙嬖跀帱c(diǎn)或重疊。檢查完畢后，最終生成的曲面示意圖見圖2。

圖2 最終生成的曲面示意圖

7) 船體曲面生成后，通過Lines模塊Hull Form View樹定義船型文件。將鼠標(biāo)放在Hull Form Definition上，按鼠標(biāo)右鍵，彈出選Create并輸入船型的名字為Bhhull，按回車鍵。船型定義創(chuàng)建后，相應(yīng)的Patch就可以收集到船型定義中，Patch收集到船型定義后，可以釋放船型，用鼠標(biāo)在船型名字上按右鍵彈出菜單，選Release釋放，船型操作步驟示意圖見圖3。船型釋放后，會在TID文件夾下產(chǎn)生一個(gè)名為Bhhull.dml的船型文件，供后面建模模塊調(diào)用。

圖3 船型操作步驟示意圖

1.4 節(jié)能鰭建模與出圖

1) 在建模之前，需要先啟動曲面服務(wù)，以便于Planar Hull模塊調(diào)用船型曲面。執(zhí)行開始菜單→Tribon M3→Administration Tools→Control Panel，進(jìn)入控制面板后，選擇Tribon M3 Surface Server maint，打開后在TID頁面的Start in選項(xiàng)指定船型文件所在路徑：“C:TribonM3ProjectsBHTID”，點(diǎn)擊確定。

2)打開Planar Hull模塊程序，執(zhí)行菜單Planar→View→Creat，在Plane類型里選擇3 Points，輸入各個(gè)節(jié)能鰭對應(yīng)的3點(diǎn)定位坐標(biāo)，確定一個(gè)平面并得到該平面與船體曲面的截線，以此得到節(jié)能鰭在外板上的線型，然后根據(jù)節(jié)能鰭圖紙描述剩余的外形輪廓以完成建模。節(jié)能鰭模型三維效果示意圖見圖4。模型可通過Planar Hull模塊的零件分離功能生成零件以進(jìn)行套料，然后生成數(shù)控切割指令供車間下料。

圖4 節(jié)能鰭模型三維效果示意圖

3)有了模型和零件，按照設(shè)計(jì)慣例進(jìn)行出圖。注意要在圖紙中清楚標(biāo)識節(jié)能鰭的具體安裝定位坐標(biāo)，以方便現(xiàn)場定位。

2 結(jié)束語

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐和現(xiàn)場檢驗(yàn)測量，通過Tribon系統(tǒng)設(shè)計(jì)的節(jié)能鰭在實(shí)際安裝時(shí)，與外板匹配精度高，無任何邊緣修割。相較于以往現(xiàn)場取樣，此方法極大方便了現(xiàn)場施工，省時(shí)省力，還能做到提前下料，提升了生產(chǎn)效率。用此方法進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)還原了真實(shí)船體外形，能任意剖切船體曲面，還可對雙曲外板自動進(jìn)行展開，因此該方法還可推廣應(yīng)用到其它船體改裝工程，例如海損船修復(fù)工程，這將有助于提升我廠在修船市場的競爭力，并為承接更多的改裝訂單提供切實(shí)的技術(shù)保障。