型线手册 tribon.doc

第 1 页 共 95 页 摘 要 计算机技术的进步 使得造船技术得到迅猛发展 传统的造船方法已不能满足现代造 船大型化 复杂化 高技术化需要 因此使用软件在计算机上造出一艘数字化船舶 成为 造船技术的发展的新趋势 由瑞典 KCS 公司推出的 Tribon M2 造船软件 应用越来越广泛 该系统是世界上著名 的计算机辅助设计与制造软件之一 利用它可以使设计工作极为精确而快速的进行 本文的主要内容是以 220KW 测量船为例介绍基于 Tribon 的初步设计 包括利用 Lines 模块进行型线设计 利用 Surface 220KW Survey craft lines design hydrostatics 目 录 第 1 章 绪论 1 第 3 页 共 95 页 1 1 数字化造船的概念 1 1 2 TRIBON 系统概述 2 1 3 220KW 测量船的设计内容 3 第 2 章 LINES 基础 4 2 1 常用工具栏 4 2 2 创建一个 LINES 文件 5 2 3 参数设置 6 2 4 创建 BOUNDARY曲线 7 2 4 1 创建 Stern Profile 艉中纵剖线 7 2 4 2 创建 StemProfile 艏中纵剖线 13 2 4 3 F O B 平底线 和 F O S 平边线 15 2 5 本章小节 16 第 3 章 控制线和初步横剖线 17 3 1 创建控制线 17 3 1 1 创建尾封板 17 3 1 2 创建甲板边线 20 3 1 3 创建折角线 25 3 1 4 创建隧道顶线和隧侧底线 26 3 2 初步的横剖线 27 3 2 1 创建横剖线线数据文件 28 3 2 2 生成横剖线 29 3 2 3 初步光顺横剖线 33 3 3 本章小节 37 第 4 章 3D 光顺 38 4 1 3D 光顺概述 38 4 1 1 3D 光顺的过程 39 4 2 分割船体 40 4 3 创建 3D 曲线 41 4 3 1 创建 Cline 41 4 3 2 创建 3D 曲线 43 4 3 3 比较横剖线 44 第 4 页 共 95 页 4 4 光顺 PLINE 46 4 5 插入水线和纵剖线 48 4 6 本章小节 50 第 5 章 END SURFACES 51 5 1 水线末端的控制概述 51 5 2 使用 END SURFACES控制曲线末端 51 5 2 1 定义 radii 曲线 51 5 2 2 生成 End Surface 53 5 2 3 拟和水线到 End Surface 54 5 3 更新 SECTION 55 5 4 合并文件 56 5 5 本章小节 57 第 6 章 SURFACE PATCHES 58 6 1 PATCH生成的规则及约束 58 6 2 PATCH边界的创建 59 6 3 创建 CRANKED PLINE 61 6 3 1 创建 Cline 61 6 3 2 创建 Pline 62 6 4 生成 PATCH 63 6 5 检查 PATCH的精度 64 6 6 检查 PATCH的连续性 66 6 7 输出 DML 文件 67 6 8 本章小节 69 第 7 章 分舱 70 7 1 封闭船体 ENVELOPE 的生成 70 7 1 1 合并 Patch 70 7 1 2 创建甲板 72 7 2 划分舱壁 75 7 3 生成舱室 80 7 4 本章小节 84 第 5 页 共 95 页 第 8 章 静水力计算 85 8 1 导入文件 85 8 2 基本参数设置 87 8 3 船型计算 FORM CALCULATION 87 8 4 浮态和稳性计算 89 8 4 1 完好状态下的浮态和初稳性计算 89 8 4 2 机舱破损时的浮态和稳性计算 92 8 5 本章小节 93 结 论 94 参考文献 95 致 谢 96 附 录 97 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 数字化造船的概念 计算机技术在船舶及海洋工程的设计和建造中的应用在我国已有近 30 年历史 随着 第 6 页 共 95 页 计算机软硬件技术的飞速发展 在船舶及海洋工程中的应用技术也是日新月异 但仅仅是 用键盘和鼠标代替原来的铅笔 圆规和尺而已 绘图的效率是提高了 但设计的本质并没 有真正得到计算机技术的辅助 所有数据的处理几乎全部仍由手工完成 改革开放将造船业推向国际市场 原有的粗放式造船工艺 使得产品在质量 周期 成本等差距而难以参与国际市场竞争 船舶市场的国际竞争愈来愈激烈 设计周期越来越 短 设计深度又越来越深 基于上述情况 使用高科技手段造一艘数字化船势在必行 数字化造船 就是以造船过程的知识融合为基础 以数字化建模仿真与优化为特征 将信息技术 先进的数字化制造技术 先进造船技术和现代造船模式 综合应用于船舶产 品的设计 制造 测试与试验 管理和维护全生命周期的各阶段和各方面 通过数字化 集成化 网络化船舶产品的开发 设计 测试与试验 制造和管理平台 使船舶产品实现 以数字建模和数字样机为核心的数字化设计 以生产制造与生产过程数字控制为核心的数 字化制造 以虚拟样机和数字仿真为核心的数字化测试与试验 以现代造船模式和业务流 程建模为核心的数字化管理 从而实现 数字化造船 90 年代中后期 国际先进的造船软件如 TRIBON CADDS5 系统开始引进并应用 骨 干船厂应用三维建模技术建立产品电子信息模型 新技术的应用使国内造船水平上了新的 台阶 产品建造总周期得到了有效缩短 产品建造质量明显提高 1 2 TRIBON 系统概述 瑞典 Tribon 公司推出的 Tribon M2 船舶设计建造信息系统 可在计算机上进行三维设 计 依据相关数据造一艘完整的 数字船 模型 鼠标一点 从电脑上不仅能看到船体的 外部形状和设施 船舱内部的设备和管线 还可看到船体在模拟的大海中航行的状态 采用 Tribon M3 信息系统设计建造船舶 可使设计单位 船厂节约大量的时间和成本 在基本设计阶段 其良好的协调功能 可使船舶内部设计与外部设计同时进行 在详细设 计阶段 该系统能高效地处理加工具体船型所需要的全部信息和文件 在零部件加工和装 配阶段 其高质量的加工信息 可将设计工作最大限度地转移到生产环境中 目前 世界上有 300 多家造船企业 船舶设计公司采用了 Tribon 系统 我国有 25 家 船厂 设计院和高校采用 Tribon 系统建造设计船舶 国内一家船厂采用 Tribon 系统 将 船 机 舾 涂等多个专业模块放在同一数据库中进行三维设计 建立电子产品模型 形 成完整的数字船 单船设计效率提高 30 差错率减少 80 周期缩短近 40 基于 TRIBON 软件经过不断消化吸收和二次开发 逐步扩大了造船 CAD CAM 的能力 第 7 页 共 95 页 Tribon M2 系统是世界上著名的计算机辅助设计与制造软件之一 该系统有 11 个功能模块 组成 其中包括了船体放样 号料套料 管道设计等功能 利用它可以使设计工作极为精 确而快速的进行 这将有助于达到减少成本和缩短交货时间的双重目的 Tribon M2 LINES 是 Tribon M2 系统为设计和制造目的的船体线型定义的主要组件 它的使用者可以快速地设计光顺的大部分船型 包括不对称船型和多体船等复杂船型 直接达到生产的要求 使用者也可以应用已存在的船体型线作为母型进行新的生产设计 Tribon M2 LINES 是基于正交的网格和 3D 曲线的 正交的网格和 3D 曲线被用来生成 双三次 B 样条曲面 bi cubic b spline surface 以形成连接海洋结构物计算 钢构架和舾装 的设计和生产的系统 1 3 220KW 测量船的设计内容 220KW 测量船是内河工作船 属 B 级航区 船型有以下特征 1 主尺度 设计水线长 LWL 34 米 型宽 B 7 2 米 型深 D 2 米 设计吃水 T 1 米 2 双机双桨船 采用双球艉浅隧道 3 B T 7 2 1 7 2 很大 对于该船的初步设计主要包括 在已知该船型值表的基础上 通过使用 TRIBON 造船 软件中的 Lines Surface Compartment Calc Hydro 三个模块完成对船体型线的光 顺 船体曲面的生成 船体内部舱室的划分 以及相关的一些静水力计算 第 2 章 Lines 基础 TRIBON M2 Lines 是为了设计和生产目的对船型进行定义的主要模块 使用 TRIBON M2 Lines 可以迅速设计出光顺的船型 包括一些复杂的船型 如不对称船型和多体船 已有的型线也可以作为母型进行新的设计 2 1 常用工具栏 1 标准工具栏 standard 图 2 1 第 8 页 共 95 页 从左到右依次是宏编辑器 添加窗口 查看 渲染 选择曲线 参数设置 创建 插 值 2D 创建 3D 创建 编辑 曲线末端控制 曲面 2 视图工具栏 view 图 2 2 从左到右依次是横剖视图 水线视图 纵剖试图 立体试图 放弃缩放 放大 缩小 局部放大 上一个缩放 下一个缩放 清空 刷新 3 显示工具栏 图 2 3 从左到右依次是显示所有曲线 显示边界线 显示水线 显示纵剖线 显示 Knuckle 线 显示 Tangent 线 显示 Pline 显示 Cline 显示曲面边界 显示曲面 显示 End Surface 4 编辑工具栏 图 2 4 从左到右依次是放弃 重做 拟和 显示点 显示曲线 显曲率半径 显示曲线包洛 线 显示曲线节点 选择曲线 接受曲线 放弃曲线 5 识别工具栏 图 2 5 从左到右依次是查询曲线名称 按一定范围查询名称 查询曲面名称 2 2 创建一个 LINES 文件 点击开始菜单 程序 TRIBON M2 Lines 启动 TRIBON M2 LINES 在菜单栏上选 择 file 点击下面的 new 新建一个 blines 文件 在对话框中选择保存的目录 输入文件名 220kw 测量船 按下保存 第 9 页 共 95 页 图 2 6 弹出 General Particulars 对话框如图 2 7 填入所需的主尺度 并选择所需要的单位 unit 设 置 设置为 Meters 图 2 7 press OK 同时会在建立 blines 的目录里生成一个 gpf 文件 用记事本打开 会发 现里面记录了刚才输入的数据 2 3 参数设置 创建好一个文件后 接着就是设置使用参数 在 Lines 中 沿船长的纵向坐标 X 坐标 有 3 种选择 Distance 距离 Frame 肋骨号 和 Station 站号 点击标准工具栏中的图标 在弹出对话框 图 2 18 中选择 Data set 叶 选择 Distance 并确定 第 10 页 共 95 页 图 2 8 2 4 创建 boundary 曲线 在 TRIBON M2 LINES 中有很多曲线类型 它们有各自的职能并与其他的曲线相联系 或者制约其它曲线 在先期的创建过程中 Boundary 曲线一般包括 Stern Profile 艉中纵剖线 Stem Profile 艏中纵剖线 F O B Flat of Bottom 平底线 和 F O S Flat of Side 平边线 四条曲线 这四条曲线是所有曲线中优先级最高的曲线 它们对船舶的长 宽 高进行了限定 2 4 1 创建 Stern Profile 艉中纵剖线 Boundary 曲线 以及 Knuckle 线 Tangent 线等曲线的创建主要是通过 Create 对话框 来实现的 点击标准工具栏上的 Create 图标 弹出如图 2 9 所示的对话框 选择 Curve Points 页 在 Type 下拉菜单中选择 Stern Profile Stern Profile 属于 Boundary 曲线 为专 用曲线 无须命名 可在下方图表中直接输入 Stern Profile 的坐标值 也可点击下方的 Import 按钮 选择从文件输入 着需要之前做一个数据文件 如 dat 第 11 页 共 95 页 图 2 9 上面的操作已经生成了一组点 下面将用这些点拟合出一条曲线 首先点击视图工具栏中的图标 将当前视图改为 BUTTOCK 再点击编辑工具栏中的图标 将输入的坐标拟和成一条曲线 如图 2 10 图 2 10 很明显上面生成的曲线需要修改 点击标准工具栏中的编辑按纽 在弹出的对话框 中选择 Fitting 叶 对曲线上的点的类型进行修改 在 TRIBON M2 LINES 中点的类型有三 种 为 Knuckle 点 折角点 Tangent 点 切点 和 Ordinary 点 普通点 其中 Tangent 点 第 12 页 共 95 页 Knuckle 点可以设置角度 如图 2 11 需要将某些点的类型进行改变 图 2 11 在 Fitting 叶下选择 Knuckle 选项 并点击 Point Type 按纽 开始选择要改变类型的点 左击选点 右击结束选择 图 2 12 再选择 Fitting 叶下选择 Tangent 选项 将和基线相切的点的类型设为切点 由于该点 之后应为一直线 因此在此切点设 0 度 方法是点击 Fitting 叶下的 Angle ON 设置角度 值为 0 度 点击 Point Type 按纽 左键选取此切点 右键结束选择 点击编辑工具栏中的按纽 重新拟合曲线 点击视图工具栏中的 按纽 或右击窗 口空白处 在下拉菜单中选择 Redrew 刷新窗口 可以看到重新拟合后的曲线 如图 2 13 图 2 13 很明显图 2 13 中两个 Knuckle 点之间应为直线 故应该删去这两点之间多余的点 点 第 13 页 共 95 页 击标 Create 对话框上的 Points 页 点击 Remove 按钮 左键选择要删除的点 右键结束选 择 重新拟和曲线 并刷新屏幕 点击编辑工具栏上的按钮显示曲线的曲率半径 检 查曲线是否光顺 如图 2 14 图 2 14 在标准工具栏中选择 User Params 在弹出对话框中选择 Curve 叶 图 2 15 Tufts 项 其中 Tufts Per 控制曲率蔟的疏迷密程度 值越大 曲率蔟越密 Curvature 控制显示的曲率蔟的长短 值越大 曲率蔟越长 在 Tufts Per 中键入 50 在 Curvature 中键入 15 然后确定 并刷新 如图 2 16 第 14 页 共 95 页 图 2 16 可以看出曲率簇的边缘过渡并不是很平滑 所以需要对其进行一定的光顺 光顺有手 动光顺和自动光顺 点击打开编辑对话框 选择 Curve 叶 在最下方 Tolerance 中填入公差值为 0 001 此值为自动光顺时每次移动的位移 量 点击下方 Auto Fair 即开始进行自动光顺 同时刷新屏幕 反复操作 可见曲线逐渐光 顺 见图 2 17 这时如果拟合曲线 刷新后会发现 曲线并没有得到光顺 曲率分布还是 原来的样子 这是因为自动光顺时 曲线已经不再经过输入的坐标确定的点 除了曲线的端 点 图 2 17 这时如果拟合曲线 刷新后会发现 曲线并没有得到光顺 曲率分布还是原来的样子 这是因为 Auto Fair 的运算法则是直接处理 B spline 的 Knot 节点 而不是输入的数据点 所以曲线已经不再经过输入的坐标确定的点 除了曲线的端点 放大数倍后如图 2 18 这 时需要将原来的输入点移到自动光顺后的曲线上 方法是选择编辑对话框中的 Ponits 页 图 2 19 在第 2 栏中选择 All 再点击 Move 按钮 这时再拟和曲线 刷新屏幕 可看出曲 线已经被光顺 图 2 18 图 2 19 单击编辑工具栏上的按钮 接受曲线 在弹出的对话框 图 2 20 中选择 Accept 接 受曲线 这时查看曲线栏 图 2 21 发现在 Boundary 下已经存在了 Stern Profile 第 15 页 共 95 页 图 2 20 图 2 21 对于自动光顺 需要注意的是光顺的次数不要太多 而且 Tolerance 也不能太大 这 是因为自动光顺的总趋势是使曲线向直线变化 次数太多的话 会使曲线偏离原来的形状 2 4 2 创建 StemProfile 艏中纵剖线 Stem Profile 的创建方法和 Stern Profile 相似 在 Create 对话框中电击 Import 按钮 选择之前已经录入坐标的数据文件 stern dat 图 2 22 相应点的类型可直接在 Type 下拉菜单中修改 如图 2 23 第 16 页 共 95 页 图 2 23 点击 Create 生成曲线 点击 显示点 并显示曲率半径 注意到在 1 米水线以上艏 纵剖线应为直线 如图 2 24 图 2 24 点击 Edit 在弹出的对话框中选择 Points 叶 点击最下方的 Line 按钮 图 2 25 按 提示操作 选取直线的两个端点 修改后的曲线如图 2 26 很明显曲线需要一定的光顺 可以采用移动点和删除一些点来完成 图 2 25 图 2 26 对 Edit 中 Points 叶的第 2 栏进行如图 2 27 的设置 为移动横坐标次移动 0 001 米 点 击 Move 开始选取要移动的点 左键选点 右键结束选择 对图 2 28 中所示的点进行移动 左击该点 3 次后 重新拟和并刷新 进一步光顺后接受曲线 第 17 页 共 95 页 图 2 27 图 2 28 2 4 3 F O B 平底线 和 F O S 平边线 F O B Flat of Bottom 和 F O S Flat of Side 的创建会在以后的章节中提到 2 5 本章小节 本章主要对 tribon m2 的使用做了简要的介绍 包括主要工具栏的介绍 以及如何创建 一个新的 lines 文件 如何对主尺度的设置和主要参数的设置 并创建若干的边界线 如 艏中纵剖线 艉中纵剖线 对 tribon 中创建曲线的方法 以及 tribon 中常用的光顺方法 如删除多余控制点 改变个别点的类型 自动光顺 手动移动相对坐标等方法 进行了介 绍 第 18 页 共 95 页 第 3 章 控制线和初步横剖线 3 1 创建控制线 作为边界线 Boundary 的补充 有必要创建一些初始的 3D 控制曲线 如折角线 Knuckle 和转圆线 Tangent 不像边界线 Boundary 系统会赋予一个标准化的名字 使用者 必须指定一个名字来用于区分每条 3D 控制线 所采用的名字最多有 8 个字符 并且必须 以字母开头 如果要用一条 3D 曲线生成一条 angle curve 角度线 那么它的名字不能超过 6 个字符 因为系统要增加两个字符以命名 angle curve 3 1 1 创建尾封板 由于本船的尾封板属于 3D KNUCKLE 控制线 需要先创建两条 2D 曲线 CLINE 来合成 这两条 CLINE 应为尾封板曲线在两个不同的视图的投影 点击 CREATE 按钮 在下拉菜单 CURVE POINTS 页 TYPE 下拉菜单中选择 CLINE 第 19 页 共 95 页 图 3 1 命名为 btran 点击 Import 输入之前已经录入坐标的数据文件 左键 Create 生成曲线 在 Buttock 视图中显示曲线 如图 3 2 接受曲线 图 3 2 图 3 3 WTRAN 如图 3 3 注意在 V 0 6 处有一个 TANGENT 点 在 V 0 02 处有一个 KNUCKLE 点 因此要 在这两个 V 处插入点 方法是 在 EDIT 对话框的 POINTS 叶的第 4 栏中单选 V 并填入该点的纵坐标 值 点击 INTERP INSERT 按钮 即完成插值 如图 3 4 改变点的类型 然后经过计算确定出该点的 X 方向坐标 并对其进行修改即可 第 20 页 共 95 页 图 3 4 显示曲率半径 并对其进行光顺 接受曲线 现在 尾封板在水线视图 和纵剖线视图的投影曲线已经生成 接下来要做的就是将 这两条 2D 曲线合成为一条 3D knuckle 控制线 方法是在标准工具栏中选择 3D Construction 按钮 在弹出的对话框中选择 Merge 叶 如图 3 5 所示 在 Curve 下拉菜单中选择曲线类型为knuckle 命名曲线的 Name 为 tran 在 Master 下拉菜单中选择 Buttock 在 Slave 下拉菜单中选择 Waterline 这是会在 Master Slave 两个窗口中显示 出能够合并的曲线清单 分别在两个窗口中选出要合 并的曲线 如图 3 5 点击 Create 开始创建 这时如果出现错误提示 说明两条待合并的 Cline 不匹配 需要 Cline 的边界进行检查 查看点坐 标的方法是在 Edit 对话框中选择 Query 叶 图 3 6 选择 Cursor 点击 Coordinate 按钮 左键选择点 右 键结束选择 图 3 5 查询结果会在输出窗口中显示 图 3 6 对两曲线的对应点的坐标修改一致后 合并后的曲线如图 3 7 第 21 页 共 95 页 图 3 7 3 1 2 创建甲板边线 甲板边线的创建也是 3D 曲线 可以通过两条 Cline 合成来实现 但有一点要注意 由于甲板边线贯穿整个船长 如果只用两条 Cline 来合成 有时会出现错误 所以将甲板 边线分成 3 段创建 中间直线部分做一段 首尾各做一段 这里以艏段为例 在艏部有艏升高甲板 纵剖视图如图 3 8 所示 图 3 8 该段在水线视图中的投影如图 3 9 第 22 页 共 95 页 图 3 9 此段在中线处有一半径为 0 5 的导圆 做法如下 1 V 0 处插两个点 点击 Edit 对话框中选择 Points 叶 在插入点栏选择 V 填 入数值为 0 点击两次 Interp Insert 插入两个点 2 在 Points 叶移动点栏中选择 Relative 并键入 V 值为 0 5 点击 Move 按钮 点击中线处的点两次 移动后如图 3 10 图 3 10 3 键入 U 值为 0 5 V 值为 0 对图 3 10 中两个点之一进行移动 移动后如图 3 11 第 23 页 共 95 页 图 3 11 4 将图 3 11 中所标示的点转换为 Knuckle 点 然后在 Edit 对话框下的 Fitting 叶 中的圆弧栏中选择 Tan Rad 并输入 Rad 值为 0 27 Inc 值为 3 如图 3 12 点击 Arc 并选择曲线上的 Knuckle 点 则会出现如图 3 13 所示的圆弧 图 3 12 图 3 13 5 这是对曲线进行拟合会发现如图 3 14 的错误提示 即决的办法是将圆弧两端 的切点删除 直接用 Remove 删除会出现如图 3 15 的错误提示 需要先将加在 Tangent 点上的角度去掉 方法是在 Edit 对话框上选择 Fitting 页 在修改点类型 栏 图 3 16 中选中 Angle OFF 同时点击 Point Type 按钮 左键选择两个切点 右键结束选择 这时再用 Remove 按钮即可删除这两个切点 第 24 页 共 95 页 图 3 14 图 3 15 图 3 16 6 重新拟和曲线并显示曲率半径 如图 3 17 有必要对图中所标示的区域的点进 行适当的删除 原则是使曲线过渡自然 删除这些点后 拟和曲线并显示曲率 半径如图 3 18 图 3 17 第 25 页 共 95 页 图 3 18 并对曲线进行进一步的光顺 最后的曲线如图 3 19 接受曲线 对该段甲板边线在两 个使视图中的投影 Cline 进行合并 命名为 ds3 图 3 19 艉部的甲板边线创建方法和其相似 不再赘述 中间直线部分可以通过在 Create 对话框的 Curve Points 叶 图 3 20 创建 在 Type 下拉菜单中选择 Cline 直接输入 3 维坐标即可 至此 甲板边线的创建完毕 在纵剖视图和横剖视图中的投影如图 3 21 第 26 页 共 95 页 图 3 21 3 1 3 创建折角线 本船的折角线有两条 即在中纵剖线附近的折角线和甲板边线附近的折角线 类型为 Knuckle 纵剖线附近的折角线的创建是这样 由于它和中纵剖线只在 Y 坐标上有差异 因此对 中纵剖线进行修改即是该折角线 方法是这样的 在曲线栏中展开 Boundary 双击 Stem Proflie 和 Stern Proflie 在水仙视图显示这两条曲线 在编辑工具栏中点击 Modify 按钮 左 键选择 Stem Proflie 使该曲线处于编辑状态 并显示曲线上的点 在 Edit 对话框中的 Points 叶第 2 栏进行如图 3 22 的设置 并单击每个点 即对每个点的的 Y 值增加 0 02 拟 和并接受曲线 在弹出的对话框中选择 As 并在下拉菜单中选择曲线类型为 Knuckle 命 名为 stnk 如图 3 23 图 3 22 图 3 23 同样的方法对 Stem Profile 进行修改 不同的是此处的折角线的范围和 Stem Profile 不 同 即折角线的 Z 坐标最大为 1 因此要对 Stem Profile 的修改除了移动点还要删去部分 点 具体操作不赘述 甲板边线附近的折角线的创建可以在 Create 对话框中 通过直接输入 3 维坐标的方法 第 27 页 共 95 页 创建一条 Knuckle 线 并可以在水线视图和纵剖线视图中对其进行光顺 如果在两个视图 中都得到光顺 在横剖视图中自然得到光顺 需要注意的是再图 3 24 中所标示的区域再光顺时折角线不能在 V 方向超过甲板边线 应尽量重合 在后续的章节中还会对其进行一定的修改 图 3 24 至此 折角线的创建告一段落 3 1 4 创建隧道顶线和隧侧底线 本船属于内河船 吃水较浅 采用隧道型尾 可以加大螺旋桨的直径 有利于提高推 进效率 隧道顶线和隧侧底线类型是转圆线 在 tribon 中称作 Tangent 线 其创建方法和 Knuckle 线类似 在 Create 对话框中的 Curve Points 叶中 在 Type 下拉菜单中选择 Tangent 命名曲线 并输入曲线的 3 维坐标 点击 Create 按钮即可生成曲线 使用编辑工具栏对曲线进行光顺 注意 隧道顶线和隧侧底线与尾封板一定要相交 修改后的隧道顶线和隧侧底线如图 3 25 所示 图 3 25 控制线的创建对于横剖线密切相关 因此在后续的章节中有时考虑横剖线的因素还要 对控制线作一定的修改 第 28 页 共 95 页 3 2 初步的横剖线 横剖线是船体型线中最先被创建的 它的创建方法和一般的曲线不同 是通过数据文 件创建 它的光顺与否对于型线设计至关重要 图 3 26 3 2 1 创建横剖线线数据文件 TRIBON M2 自带了一个用于输入横剖线型值的工具 Britfair Edit 开始 程序 Tribon M2 Lines Utilities Britfair Edit 其操作界面如图 3 26 第 29 页 共 95 页 点击 GPF 按钮 在弹出的 General Particulars 对话框中点击 Import 按钮输入该船的主 要尺度 点击 OK 关闭该对话框 点击 Axis 按钮 在弹出的 Axis 对话框中选中 Use Station 即使用站号作为单位 点击 OK 结束对话框 在界面的左下方键入 xdiff 值为 34 即两柱间长 点击 New 按钮即开始输入横剖线的坐标 在右边的窗口会显示横剖线的大致形状 以便随时修改错误的输入 如图 3 27 型值录入结束 将文件包存为 220KW bri 图 3 27 3 2 2 生成横剖线 在 Create 对话框中选择 Design 叶 在 Type 中选择 Britfa 并点击 Import 选择 220KW bri 型值已经输入到了曲线栏下的 Design 目录下 点击标准工具栏中的图标 弹出 Fairing 对话框 如图 3 28 选择 Fit 叶 在 Curve Type 中选择 Section 在 Selection 中选择 All 在 Interpolation 中选择 Design 在 Option 中 选择 Accept 最后点击 Apply 显示出生成的横剖线 如图 3 29 点击对其中任意一条横剖线进行编辑 显示点会发现横剖线上多了一些 Knuckle 点 或 Tangent 点 因为曲线自动捕捉的它所在剖面与控制线的交点 并生成了相应类型的点 很明显在横剖线接近基线平面的部分曲线缺乏控制 随意性较大 应该补充若干的控 制线 此船在底部有一定的底升 因此可以在横剖视图中做出一条底升高的参照线 这里 第 30 页 共 95 页 选择做一条 Cline 如图 3 30 图 3 28 图 3 29 第 31 页 共 95 页 图 3 30 大致按照各横剖线和升高线的相切位置 定出各个切点 Y 方向的位置 结合各点的站号 可以确定各点的 X Y 坐标 然后在水线视图中以 Z 0 做出个一条 Tangent 控制线 如图 3 31 图 3 31 对其进行光顺 记录下各站的 Y 值 与然后再 0 1M 的升高线上用插值的办法计算出 各个点的 Z 坐标 插值的方法如图 3 31 空白处填入已知的一个坐标 点击 Interpolate 会 在输出栏显示计算出的该点的 3D 坐标值 图 3 32 现在已经知道了这条切线的每个点的 3D 坐标 用 Create 对话对话框创建该 Tangent 线 命名为 Fb 第 32 页 共 95 页 在艉部还有一条 Tangent 控制线要做 如图 3 33 该曲线位于 Y 0 6 处的纵剖面内 要求与 Fb 相交 做法不赘述 要求与 Fb 相连接 命名为 Rake 如图 3 34 图 3 33 图 3 34 这时重新导入横剖线 会发现底部的艉部横剖型线虽得到一定的改善 但仍需要进一 步的调整 这就需要对其进行初步的光顺 3 2 3 初步光顺横剖线 这里所说的光顺只是初步的光顺 仅仅考虑每条的横剖线的光顺 在曲线栏中同时选 中艏部的十条横剖线 在右击快捷菜单 如图 3 35 中选择 Switch Off 即将艏部 10 条横剖 线关掉 刷新并显示 Section 则只显示艉部的 10 条横剖线 第 33 页 共 95 页 图 3 35 显示每一条 Section 的点 如图 3 36 删除对于明显影响曲线光顺的多余约束点 注 意不要删掉 Tangent 和 Knuckle 控制点 因为这是横剖线与控制线和边界线相交确定出的 点 在初步光顺和 3D 光顺过程中都不能修改 图 3 36 删除多余点后 重新拟和各横剖线 并在输出栏下面的命令输入栏中输入 dis sec 0 thr 10 1 ku 意位显示从 1 到 10 增量为 1 10 条横剖线的曲率半径 如图 3 37 第 34 页 共 95 页 图 3 37 对于横剖线的光顺可以采用宏 点击标准工具栏中的按钮 打开宏编辑器 在其中 输入如图 3 38 所示的语句 图 3 38 该程序的意为 对 0 到 10 站的横剖线 以 Tolerance 为 0 001 同时进行光顺 采用 这种方法进行光顺的缺点是和自动光顺一样 只不动曲线的两个端点 因此曲线上的控制 点 折角点和切点 会发生移动 这是不允许的 由于在艉部存在隧道顶线和隧侧底线 故 不宜采用此种光顺 但可以采用分段光顺 在 Edit 对话框的 Curve 叶下的 Fairing 栏中选 择 Cursor 在 Tolerance 中输入 0 001 点击 Auto Fair 会弹出如图 3 39 的提示 选择要光顺 的曲线段的低的一个端点 选定该点后会弹出如图 3 40 所示的提示 按提示选择高的端点 第 35 页 共 95 页 图 3 39 图 3 40 注意 采用这种光顺方法仍要在拟和之前将点移到线上 对于在靠近船舯的舷侧接近甲板的位置 横剖线不能出现超出船宽范围的情况 应在 考虑光顺情况的前提下 做出一条平边线 FOS 类型为 Tangent 未加 FOS 和加了 FOS 的对比如图 3 41 可见横剖线得到了纠正 图 3 41 自动光顺不能完全替代手动光顺 光顺的趋势还是要靠操作者的经验来决定 对艏部 和艉部的横剖线初步光顺后 还要进行 3D 光顺 3 3 本章小节 在这一章中首先主要介绍了一些基本控制线的创建 包括 knuckle 线 如折角线 如 尾封板 甲板边线 tangent 线 如隧道顶线 隧侧底线等 这些曲线创建的好坏对于创建 后续的曲线有很大影响 通过创建这些曲线 对曲线的类型做了一定的介绍 并通过对甲 板边线的创建 对创建 3 维曲线的方法做了介绍 初始横剖线的创建也在这章做了介绍 包括如何使用辅助软件进行横剖线坐标的录入 创建数据文件 同时还对初始横剖线进行了初步的光顺 由于本船有隧道结构 存在隧道 顶线 隧侧底线等控制线 故不易采用自动光顺 可采用手动光顺或分段自动光顺 第 36 页 共 95 页 同时在光顺横剖线的同时要注意在舷侧 横剖线不能超过船宽范围 在底部横剖线不 能超过底升高线的控制范围 故在此添加了两条控制线 fob fos 初步光顺过的横剖线可 用于以后的进一步 3 维光顺 第 4 章 3D 光顺 4 1 3D 光顺概述 传统的光顺手段中 为了获得光顺的船型 必须定义很多正交曲线 这往往是一个老 时费力的过程 为了简化和加快光顺进程 在 Lines 中可以采用使用采用少量 3D 曲线 如 Pline 的方 法 这需要在原始的横剖线基础上创建一系列的 3D 曲线 这些曲线是通过在横剖面上定 义 Cline 和横剖线相交形成的 这些 3D 曲线需要经过不断的光顺 并且横剖面的数量也会增加 直到满意 这时可 用横剖线插出比较光顺的水线和纵剖线 如果需要进一步的光顺 可以通过对 3D 曲线地修改来完成 同时横剖线进行更新 水线和纵剖线也随之更新 一般在艉部常常会插入很多横剖线 这就需要在局部适当 3D 曲线来对其进行控制 以达到光顺 在典型的光顺过程中 在船的末端往往按肋距或半肋距插入横剖线 第 37 页 共 95 页 通常 3 曲线不会一直延伸到艏中纵剖线 会停留在最后一站上 这时通常的做法 因 为水线的末端部分通常是通过定义一个 End Surface 来控制的 在定义 3D 曲线时 要注意的是他们不能穿过 Knuckle 线和 Tangent 线 以及其他的 Pline 4 1 1 3D 光顺的过程 输入初始控制 曲线和横剖面线 在 section 视图 定义初始的 clines 依据 clines 和 sections 创建 plines 只使用 3D 曲线 重新拟合 sections 光顺 plines 重新拟合 sections 和 插入附加的 sections 重新光顺 plines 增加 和光顺原有的 plines 重新拟合 sections 第 38 页 共 95 页 使用 sections 插入 waterlines 和 buttocks 完成 4 2 分割船体 当使用 3D 曲线进行光顺的时候 很方便的做法是为船的艏艉部分创建两个数据库 因为定义同时适合艏艉两部分船体的 3D 曲线 整个船体应该在一个横剖面内的一条横剖线处 或在一条 Tangent 线 Pline 处 在 File 下拉菜单中选择 Split Ship 弹出入图 4 2 的对话框 图 4 1 图 4 2 系统会在所要分割的船的路径内自动生成两个文件 选择 Section10 为分割位置 点 击 Split 会弹出如图 4 3 的对话框 提示系统不能创建角度线 这条信息可以被忽略 图 4 3 在对船体进行分割的时候 会在分割出创建一条何分割线相同的 Tangent 线 然后创 建角度线来控制水线和纵剖线交点 因为现在还没有水线和纵剖线 所以现在不能创建角 度线 警告可以被忽略 点击确定 第 39 页 共 95 页 之后还会弹出入图 4 4 所示的提示 提示是否保存 点击确定 图 4 4 点击 File Open 打开 220kw 测量船 a blines 4 3 创建 3D 曲线 3D 曲线是通过定义 2D 曲线 Cline 和初始的横剖线相交来创建的 图 4 5 4 3 1 创建 Cline 在定义第一条 Cline 的时候 要检查横剖线哪些区域由相同的曲率 如反曲点 曲率 正负最大的点等等 Cline 应尽量经过有共同曲率的点 且 Cline 越简单越好 一般由四个 点定义即可 剩余的区域可以将 Cline 均匀分布 这和经验与原始横剖线何有 3D 曲线定 义的横剖线的比较有关 Cline 的名字最长不能超过 6 个字符 定义 Cline 的名字如图 4 5 点击弹出如图 4 5 的对话框 在 Cline 叶下的 Curve Type 下拉菜单中选择 Curve 并填入名字 点击 Create 开始创建 第 40 页 共 95 页 左键 4 个点 右键结束 显示曲线的曲率 避免反曲 如图 4 6 图 4 6 如果有反曲现象 使用 Edit 对话框移动点 以消除反曲 简化 3D 曲线地曲率分析 创建的所有 Cline 如图 4 7 图 4 7 对于某些很短的 Cline 用两点定义的直线即可 第 41 页 共 95 页 4 3 2 创建 3D 曲线 图 4 8 Cline 是用来创建 3D 曲线的 通过它他们和主要控制曲线 如边界线 折角线 等 以及横剖线相交得到 3D 曲线 任何类型的 3D 曲线都可以这样创建 用于光顺的 Pline 就 是这样创建的 创建 Pline 的方法是这样的 点击标准工具栏中的按钮 使用 Intersect 叶 在 Type 下拉菜单中选择 Pline 输入 Pline 的名字 并选择与横剖线相交所使用的 Cline 一般 Pline 和 Cline 使用相同的名字 在 With 栏中选择 Sections 点击 Create 创建 Pline 注意 在水线视图中 FOB 之内的点要删除 与 FOB 相交的切点要在纵剖线视图中设 0 度 如图 4 8 同理 在水线视图中将与 FOSB 相交的切点设置 0 度 并删除 FOS 范围内的点 没有 与 FOS FOB 相交的曲线期于分割线相交产生的切点 也要设置 0 度 Pline 在横剖视图 中接近垂直的要在水线视图中设置 0 度 接近水平的要在纵剖视图中设置 0 度 4 3 3 比较横剖线 这一步操作是要把用用 Pline 插出来的横剖线和光顺过的初始横剖线做比较 这是要 保证用来总体光顺的初始点能够精确的代替原始数据 使用 Fairing 对话框 在 Fit 叶下的 Interpolation 栏中不要选择任何项目 在 Selection 栏中选择 All 保证 Options 栏中的 Accept 没有被选中 然后点击 Apply 见图 4 9 第 42 页 共 95 页 图 4 9 结果应该是新的和旧的横剖线具有良好的一致性 如图 4 10 如果结果不是这样的话 就应该修改 Cline 并且要更新 Pline 也有可能需要添加更 多的 Cline 和 Pline 总之 10 到 15 条 Pline 对于光顺地开始阶段是足够的 如果新插出的横剖线可以接受 就可以选中 Fairing 对话框中的 Accept 并点击 Apply 这是所有的旧的横剖线将被替换 图 4 10 第 43 页 共 95 页 4 4 光顺 Pline 一般地 采用自动光顺或者改变点的坐标即可完成光顺 这一步骤在整个过程中是最 重要的 直接影响整个船体的光顺效果 同时这一步骤也是十分的繁琐复杂 因为不能够 只考虑单独一条的 Pline 是否光顺 同时要不断的观察用这些 Plines 插入的 Sections 是否 光顺 首先采用自动光顺 大致光顺 Plines 重新插入 Sections 然后同时打开两个绘图窗口 一个显示 Section 视图 另一个显示 Waterline 或者 Buttock 视图 在第一个窗口观察 Sections 在什么地方还需要光顺 应该增加还是减小横坐标或纵坐标 在第二个窗口进行 相应的修改 再次返回到第一个窗口重新插入 Sections 在 Sections 较为光顺时 用原来 的 Clines 再次重新插入 Plines 如此反复 就能够得到光顺的 Sections 组图 3D 光顺是一个很耗费时间和劳动的过程 要想较快地 顺利地完成 不但需要使用 者要有一定经验 还需要使用者有一定的耐心 注意 为了检查横剖线的光顺和各横剖线之间的疏密程度是否合适 需要插入更多的 横剖线 图 4 11 使用 Fairing 对话框 在 Selection 栏中选择 Range 如图 4 11 填入数据 选择 Accept 并 Apply 插出横剖线如图 4 12 第 44 页 共 95 页 图 4 12 在这里还要注意 在局部较难控制的地方 还需要在适当的增加 Pline 但不是 Pline 越多越能解决问题 较多的 Pline 就不容易控制它们的空间关系 也很难得到光顺的 Sections 4 5 插入水线和纵剖线 当横剖线达到了满意的光顺程度 就可以用 Pline 和横剖线插出水线和纵剖线 插入 水线和纵剖线也是使用 Fairing 对话框 其方法和横剖线类似 故不赘述 图 4 13 在插入 1 米水线的时候 由于在床的艉部有隧道存在 会出现如图 4 13 的情况 解决 的办法是将此条水线分成两部分 在 Accept 的时候 修改曲线的保存类型 一部分仍存为 1 0 水线 另一部分存为 Pline 名为 PW1 如图 4 14 第 45 页 共 95 页 图 4 14 用 Pline 和按肋距插出的艉部水线 0 到 1 75 间隔 0 25 如图 4 15 图 4 15 同样的方法插入纵剖线 检查 Waterlines 和 Buttocks 是否光顺 如不光顺则要修改 Sections 和 Pline 艏部的 Pline 布局如图 4 16 纵剖线如图 4 17 图 4 16 第 46 页 共 95 页 图 4 17 4 6 本章小节 这章的要进行的工作是重中之重 因为 3 维光顺是型线部分最耗时 并最需要经验与 耐心的一环 对于以后曲面的生成是否成功 以及后续操作的有很大的影响 所以这一部 分要十分注意 光顺主要借助于 pline 这些 3 维曲线使用使光顺过程得到很大程度的简化 这是对传 统光顺的改进 光顺横剖线线时要不时的插入更多的横剖线 一检测 pline 布局是否合理 Pline 的光顺要给一定的注意 在曲率变化剧烈的部分 要注意不要只针对某一点进 行移动 要综合考虑曲线的走势 以及和横剖线之间的相互关系 光顺好适当插入纵剖线和水线 如发现不光顺 要对 pline 进行一定的修改 直到满 意 在艉部水线可能会出现一条水线有两部分的情况 这是由于艉部有隧道的原因 可将 水线的一部分另存为一条 pline 第 47 页 共 95 页 第 5 章 End Surfaces 5 1