САПР в судостроении (стр. 3 )

2.3.3. Подсистема СТАТИКА - расчеты по теории корабля

Подсистема использует результаты работы модуля ПОВЕРХНОСТЬ и позволяет производить проверочные расчеты по гидростатике, остойчивости, непотопляемости. Подсистема не имеет ограничений на форму корпуса и объем входных данных. Подсистема СТАТИКА одинаково успешно используется как для обычных судов, так и для многокорпусных судов, плавучих буровых и глубоководных аппаратов.

Отличительной особенностью подсистемы является высокая скорость и точность расчетов и удобный интерфейс, особенно при подготовке исходных данных по помещениям, отсекам и цистернам для расчетов аварийной остойчивости и непотопляемости. Скорость подготовки исходных данных настолько высока, что позволяет сформировать 50-70 отсеков по судну и произвести все расчеты по аварийной остойчивости и непотопляемости за 1 рабочий день.

Подсистема имеет большой набор вариантов формирования отсеков и построения из существующих и новых, в необходимых для пользователя сочетаниях. Используются все возможные категории затопления отсеков с автоматическим изменением категории в процессе затопления судна.

Кроме стандартных расчетов, необходимых для одобрения классификационными обществами, подсистема имеет дополнительные расчеты для прогнозирования остойчивости судна на ранних стадиях проектирования. Использование данных расчетов позволяет контролировать остойчивость при различных вариантах весовой нагрузки.

Подсистема формирует весовую нагрузку по судну и автоматически выдает как эпюру весовой нагрузки, так и таблицы весовой нагрузки на любой стадии проектирования.

Возможности подсистемы СТАТИКА:[18]

передача геометрии из модуля ПОВЕРХНОСТЬ; ввод данных из текстового интерфейсного файла, если геометрия не задана в модуле ПОВЕРХНОСТЬ; аппарат интерактивной графической коррекции исходных данных; аппарат создания отсеков и операций с ними; полный набор категорий отсеков, с возможностью автоматической смены категории в процессе расчета; расчет кривых элементов теоретического чертежа; расчет масштаба Бонжана; расчет посадки судна на тихой воде и с учетом волны как поврежденного, так и неповрежденного судна; расчет диаграммы остойчивости как поврежденного, так и неповрежденного судна; расчет тарировки цистерн; расчет кривой предельных длин отсеков; расчет диаграммы Фирсова и пантокарен; расчет бескингстонности; расчет критерия погоды и обледенения; расчет изгибающих моментов и перерезывающих сил на тихой воде как поврежденного, так и неповрежденного судна; расчет смоченной поверхности и гидростатических характеристик; расчет критерия остойчивости по правилам Регистра.

2.3.4. Модуль ОБШИВКА.

Модуль использует результаты работы модуля ПОВЕРХНОСТЬ и позволяет формировать математическую модель конструкции корпуса судна. При помощи данного модуля можно сформировать практический корпус судна, надстроек, переборок, платформ и палуб с нанесенными на нем линиями притыкания набора палуб, платформ, переборок, пазов, стыков, выделить листы обшивки и получить развертки листов с пробивкой на них всех теоретических линий.

Подпишитесь на рассылку сайта Pandia. ru!

Рис. 8

Возможности модуля ОБШИВКА:[19]

использование математически непрерывной модели поверхности наружной обшивки на всех стадиях работы по формированию конструкции корпуса; иерархическая структура информации элементов конструкции корпуса; размножение типовых элементов конструкции с отслеживанием изменений поверхности и набора; параметризация элементов конструкции корпуса с отслеживанием изменений зависимых элементов; формирование любых типов трасс (набора, палуб, стыков-пазов и т. д.) по теоретическим поверхностям; развертки листов наружной обшивки с пробивкой на листе всех теоретических линий, выдачей габаритов листа, веса, площади и координат центра тяжести, гибочные шаблоны, шаблоны для разметки листов; расчет веса конструкции; формирование файлов для получения чертежей конструкции корпуса, растяжки, разверток, контуров деталей, практического корпуса; формирование плазовой книги часть 2, с выдачей координат точек изменения характера конструктивных линий (прямая, горизонталь, вертикаль, слом, дуга); интерфейсные файлы в форматах DXF.

2.3.5. Правила и требования моделирования судовых поверхностей на основе многолетнего опыта использования системы Sea Solution

Данная глава представляет собой попытку обобщить некоторые практические принципы моделирования судовых поверхностей с использованием NURBS.

NURBS представление кривых и поверхностей, давно уже стало стандартом компьютерного моделирования для многих отраслей промышленности. Начиная с 2000 года, ведущие производители CAD систем для судостроения также поддерживают этот стандарт для представления судовой поверхности.

NURBS представление, дает такие широкие возможности для моделирования как ни одно другое и, вместе с тем, NURBS имеет ряд особенностей вызывающих трудности для понимания у пользователя. [20]

Первое с чем сталкивается пользователь при моделировании с NURBS это аппарат управления формой кривых и поверхностей. Традиционно, во всех существовавших до этого плазовых методах, управление формой кривых и поверхностей осуществлялось посредством задания точек, через которые и проходила требуемая кривая или поверхность. В случае с NURBS кривая проходит только через конечные точки контрольного многоугольника. Форма кривой определятся формой контрольного многоугольника, но для того, чтобы кривая или поверхность проходила через заданную точку, нужны дополнительные условия.

Долгое время основным методом моделирования судовой поверхности был метод определения сетки линий на этой поверхности. В качестве математического представления кривых использовались различные математические модели. Самым распространенным из них был сплайн – аналог гибкой рейки плазовщика. Сетка из взаимопересекающихся линий и определяла судовую поверхность. В качестве линий, как правило, использовались шпангоуты, ватерлинии и батоксы. Если в процессе работы с поверхностью возникала необходимость получения координат, какой-либо точки поверхности запускался алгоритм вычисления данной точки в зависимости от формы близлежащих линий. Преимуществами данного метода является работа пользователя с естественными для кораблестроителя линиями. Недостатком метода является отсутствие аналитически непрерывной (по касательным и кривизне) поверхности. Несмотря на то что NURBS представление судовой поверхности отвечает требованиям аналитичности и гладкости, отсутствие возможности управления формой поверхности посредством прямой модификации шпангоутов, ватерлиний и батоксов может быть большой проблемой для начинающего пользователя. Кроме того, как правило, NURBS поверхность визуализируется в виде набора линий равного параметра, которые мало что говорят пользователю о форме данной поверхности. Поэтому в арсенале многих NURBS моделлеров существует метод формирования поверхности проходящей через набор поперечных сечений (Cross sectional design). К сожалению, это не всегда применимо в случае судовой поверхности – невозможно описать сложные обводы, как, например, носовой бульб. Одним из решений этой проблемы может являться возможность динамически отображать изменения формы сечений в процессе редактирования контрольных точек поверхности. Пользователь управляет формой поверхности посредством перемещения контрольных точек многогранника и при этом может наблюдать в динамике изменение формы сечений.

В отличие от авиационной или автомобильной промышленности, где форма корпуса разрабатывается и оптимизируется длительное время, сроки разработки поверхности в судостроении очень сжатые и в этом случае важное значение для построения судовой NURBS поверхности приобретает оптимальное разбиение поверхности на участки. При разбиении необходимо учитывать и ряд математических особенностей кривых и поверхностей. На основе длительного опыта NURBS моделирования судовой поверхности можно предложить следующие основные требования к разбиению поверхности на участки:[21]

использование степени NURBS поверхностей не выше третьей. Более высокая степень дает дополнительную гладкость поверхности и вместе с тем увеличивает область изменения поверхности при коррекции одной контрольной точки. Тем самым теряется свойство локальности модификации поверхности и появляется необходимость увеличения количества контрольных точек. обязательное выделение в отдельные участки поверхности поверхность между линиями сломов. Использование математических свойств NURBS для создания сломов внутри участка поверхности возможно, но трудоемко для управления и практически не поддерживается многими системами в случае необходимости передачи данных из одной системы в другую. обязательное выделение участков плоского борта, плоского днища и участков линейчатых поверхностей позволяет эффективно управлять формой этих линий. Без выделения в отдельные участки поверхности получить корректную линию плоского борта или днища только посредством контрольных точек поверхности практически невозможно. присущее NURBS ограничение на количество граничных линий участков поверхности (обычно три или четыре) можно обойти используя обрезку поверхностей. При этом моделирующая поверхность продляется за границы моделируемой области и обрезается по этим границам. необходимо избегать разбиения гладких поверхностей на отдельные участки. Стыковка таких участков, как правило, производится только по первой производной и не дает необходимой гладкости. Сечения поверхности в этом районе не будут выглядеть достаточно гладкими даже визуально. Только в случае радиального сопряжения поверхностей стыковка допустима и выглядит вполне естественно – в этом случае нет необходимости выдерживать условие непрерывности вторых производных. сложностей с моделированием формы углов участков поверхностей можно избежать только путем изменения формы граничных линий участка поверхности. Контрольные точки внутри поверхности практически не могут повлиять на углы входа сечений поверхности в окрестности угловой точки.

Следование вышеперечисленным требованиям позволяет избежать большого количества проблем при моделировании, сократить время и повысить качество поверхности.