應用TribonM3生成側推導流槽和喇叭板的曲面

鈕會武 楊波 劉方杰

摘 要：本文結合某船側推線形的特點闡述在TribonM3中生成側推導流槽和喇叭板的Surface方法。

關鍵詞：導流槽；喇叭板；曲面

中圖分類號：U671.99 文獻標識碼：A

1 前言

目前的船舶市場競爭激烈，隨著船型的不斷優化，為了提高船舶的回轉性能，側向推進器的應用越來越廣泛。側推的橫向筒體結構與船體相交，其開孔破壞了原本光順的船體外殼，為了更好的過渡并減少阻力，一般在側推筒體和外板相連處增加喇叭板，并在后方一定范圍內的船體外板上增設導流槽，這些結構無疑給船體設計和建造帶來了很大的麻煩。

以往在船舶生產設計中，側推的放樣是由手工完成，其做法是根據設計院給定的側推線形圖結合船體曲線，利用投影關系求出所需剖面的喇叭板和導流槽的形狀，再對其進行展開、制作樣箱等。該做法效率和準確度較低，并且與之相連的加強結構也很難準確建模。

我們知道，在Tribon中外板設計和平面結構建模都有完整且光順的Surface外殼做依據，所以準確、快捷。可以設想，如果將側推的喇叭板和導流槽生成完整的Surface曲面，將會對該處的外板放樣和側推周圍的結構建模及放樣工作帶來很大的方便。在實際操作中，TribonM3可以生成這樣的曲面。如果用Lines模塊來生成側推曲面的話，則相當繁瑣和困難，用Surface模塊來做則簡單很多。側推喇叭板和導流槽有很多種形式，本文僅結合某船的實例介紹在Surface模塊中生成側推曲面的過程。

2 生成喇叭板和導流槽曲面

2.1 側推曲面形狀分析

在做側推曲面之前，要先搞清楚曲面的空間形狀以及曲面的特征，然后找到生成曲面最簡捷的方法。一般喇叭板和導流槽是由近似圓臺或圓柱及其它相對規則的曲面相交或相貫組成。但本船側推相對比較復雜，所給條件如下：側推筒體中心距基線3 200 mm，筒體外徑2 082 mm（見圖1）；筒體兩側喇叭口與筒體母線成30°夾角并交與船體型線，（見圖3）；筒體中心線與斜平面BAC交與點A，點A距縱中剖面2 000 mm（見圖3）；點A距基線3 200 mm，斜平面在水線面上的投影與橫剖面夾角為87°（見圖2）；點A在橫剖面上與水線的夾角為65°（見圖3）；導流槽是直徑為 7200mm的圓柱體與船體相貫形成的，圓柱體的中心線坐標為：FR197肋骨處，距中線面6 107 mm、距基線969 mm，FR201肋骨處，距中線面5 548 mm、距基線

1 827 mm（見圖1）。

由以上視圖不難看出，該側推是由三個較規則的曲面組成：筒體曲面、喇叭板曲面和導流槽曲面。筒體為圓柱面；喇叭板則為近似圓臺的曲面，其中筒體和喇叭板的交線就是斜面ABC與筒體的交線；導流槽為斜放的圓柱與船體相貫生成的曲面。

2.2 曲面生成

根據以上曲面空間形狀的特性，最簡單的方法就是分別做出三個較規則的曲面，再將它們進行適當的操作，和船體外殼組合在一起。具體操作流程如下：

（1）側推筒體

打開surface模塊，設置好坐標系和單位參數。在以上圖示位置做直徑2 082 mm、長度3 000 mm的圓柱；在XZ平面內做5 000×5 000 mm的平面，將平面中心移到原點，分別繞X軸和Z軸旋轉25°和-3°，然后平移得到圖3中的平面ABC；用平面ABC切除圓柱舷側多余的部分，并做出平面ABC和圓柱的交線L1。該圓柱即為側推筒體曲面，而交線L1即為合成喇叭板曲面與筒體交線。

（2）喇叭板

喇叭板是與筒體母線夾角30°的圓臺，與筒體交線為L1。該圓臺的母線、法線和頂點都很難找到，直接做非常復雜，本文通過幾何作圖的輔助方法，找出存在于該曲面上的兩條曲線來合成曲面，如圖4所示。

做直徑為3 600 mm、長度4 000 mm的圓柱（圓柱長度上要伸出船殼），其軸中心線與側推筒體相同。在橫剖面上分別過筒體上下頂點B和C做直線與筒體母線夾角30°，和圓柱面相交于點E和G，經測量直線EG與軸中心線夾角75°，且交點距船中3 315 mm；同理，在水平面上所得交點連線與軸中心線夾角為88°。有了以上幾何作圖得出的數據，就可以做喇叭板曲面了。先做該直徑3 600 mm的圓柱，然后在XZ平面內做5 000×5 000 mm的平面，將平面中心移到原點，分別繞X軸和Z軸旋轉15°和-2°，然后平移到圖4中的平面EFG位置，并做出平面EFG和圓柱的交線L2，L2即為喇叭板所在曲面與3 600 mm圓柱面得交線，因此 L1和L2都存在于喇叭板曲面上；用Formed命令將曲線L1和L2連成曲面，做出該曲面與船體外殼的交線L3；重復用Formed命令將曲線L1和L3連成曲面，該曲面就是喇叭板曲面，且L3即為喇叭板與船體外殼的交線。

（3）導流槽

按照給定的位置做出導流槽圓柱的中心線，沿著中心線做直徑7200mm的圓柱，該圓柱與船體外板相貫。

將這些曲面與船體曲面進行適當的布爾操作運算，把它們與船體外殼組合在一起，最終生成帶側推曲面的船體曲面。圖5為在Surface中生成的側推曲面。

3 結束語

該船的生產設計已完成，并用于實船的建造，側推曲面處線形光順，施工順利。由此可見，Surface生成的側推曲面可直接用于結構建模、板縫生成、外板展開及制造樣箱等生產設計工作，并大大的提高了設計的效率和準確性。另外，還可以用Surface模塊來生成其它船舶附體的曲面，如尾軸出口、舵葉、導流罩、甲板等，此方法準確、簡單、快捷。

參考文獻

[1] TribonM3培訓教材