基于EFSPD的舵葉建模探究

摘 要： EFSPD船體設(shè)計(jì)系統(tǒng)根據(jù)船體設(shè)計(jì)要求，采用圖形交互的方式，進(jìn)行三維的船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的建模，在計(jì)算機(jī)中先造出這艘船來(lái)。系統(tǒng)可以生成：船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、船體三維實(shí)體模型、船體圖紙、提供給HDSHM船體建造系統(tǒng)的零件文件及必要的數(shù)據(jù)文件等。在船舶計(jì)算機(jī)建模中，船舶首尾建模通常相對(duì)較難。因此，本論文利用EFSPD軟件對(duì)某船的舵進(jìn)行了研究，給出了舵建模的過(guò)程、方法的個(gè)人觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：EFSPD；舵；建模

中圖分類號(hào)：U662.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：By using the Hull design system EFSPD， three-dimensional product data modeingl of hull structure is created based on the graphical interactive mode and hull design requirements with hull structural product database， 3D solid model of ship hull， drawings， parts documents and the necessary data files for the hull construction system HDSHM generated. In computer modeling of ship， ship bow and stern modeling are usually relatively difficult. This paper introduces the modeling of a ship rudder with the EFSPD software.

Key words：EFSPD；Rudder；Modeling

1 前言

現(xiàn)代的CAM系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，如：整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程受到監(jiān)控；各個(gè)專業(yè)之間有良好的拓?fù)潢P(guān)系；系統(tǒng)能和CAD等系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)連接，便于建立集成制造系統(tǒng)。為了適應(yīng)我國(guó)船舶工業(yè)快速發(fā)展的要求，目前中國(guó)船舶行業(yè)中發(fā)展出了較多的CAM軟件，其中以擁有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的東欣船舶設(shè)計(jì)軟件EFSPD在許多中小型船廠有較廣泛的使用。EFSPD船體設(shè)計(jì)系統(tǒng)根據(jù)船體設(shè)計(jì)要求，采用圖形交互的方式，進(jìn)行三維的船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的建模，在計(jì)算機(jī)中先造出這艘船來(lái)[1]。

EFSPD船體建模主要分為平面建模、曲面建模、肘板建模、船體圖表生成等過(guò)程，其中又以曲面建模較為復(fù)雜，例如：球鼻首、錨穴、首側(cè)推及舵葉等的建模。

筆者主要利用EFSPD中的船體模塊，對(duì)某船的舵葉進(jìn)行了結(jié)構(gòu)建模，探討研究給出了舵葉建模的過(guò)程、方法以及個(gè)人觀點(diǎn)。

舵葉橫剖面以及舵頂板和舵底板的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 舵葉的三維建模

該舵為流線型舵，由舵葉面、舵頂板、舵底板以及多個(gè)隔板的骨架構(gòu)成。具體來(lái)講，該舵建模的難點(diǎn)在于舵頂板與舵底板的大小不同，導(dǎo)致舵葉面為一個(gè)不規(guī)則曲面，無(wú)法采用一般的曲面建模方法來(lái)完成。

整個(gè)建模過(guò)程可以先進(jìn)行舵頂板和舵底板的建模，之后采用“直紋面”定義的方法，創(chuàng)建出不規(guī)則的舵葉曲面，最后創(chuàng)建內(nèi)部的隔板。其中的舵頂板、舵底板和隔板均屬于平面板架的建模較為簡(jiǎn)單，筆者著重講解利用“直紋面”定義的方法進(jìn)行舵葉面的建模。

2.1 舵頂板和舵底板

由于舵頂板和舵底板均是平面板架形式的骨架，因此直接利用平面板架建模即可，創(chuàng)建的過(guò)程如下：

1）創(chuàng)建板架屬性；

2）根據(jù)舵頂板和舵底板的形狀，創(chuàng)建曲線；

3）利用所創(chuàng)建的曲線建立板架的邊界；

4）利用內(nèi)孔定義的方法創(chuàng)建出舵桿所通過(guò)的孔。

2.2 舵葉面的創(chuàng)建

舵葉是一個(gè)上大下小不規(guī)則的空間柱面，因此無(wú)法通過(guò)常用的曲面板的定義方法來(lái)定義。

為此，筆者通過(guò)“直紋面”定義的方法對(duì)舵葉面進(jìn)行創(chuàng)建，具體步驟如下：

1）在“船體曲線定義”窗口中，在“曲線類型”中選擇“空間曲線”，創(chuàng)建曲線Q1、Q2，代表舵頂板和舵底板的不規(guī)則邊界；

2）在“空間曲線”窗口中，“樣條點(diǎn)列”中填寫舵頂板和舵底板不規(guī)則邊界的樣條點(diǎn)；

3）在“兩邊界曲面”窗口中，“邊界曲線1”中填寫“Q2”，“邊界曲線2”中填寫“Q1”， “曲面形式”中填寫“等分弧長(zhǎng)” ， “內(nèi)側(cè)參考點(diǎn)”中填寫“FR3+5，147，1800”，“節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)表”中填寫樣條點(diǎn)列參數(shù)，即將曲線Q1、Q2信息進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)。

2.3 舵內(nèi)水平加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與垂直加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建

根據(jù)舵內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，舵內(nèi)水平加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與垂直加強(qiáng)結(jié)構(gòu)均為平面板架，創(chuàng)建方法同舵頂板和舵底板。完工效果圖如圖3所示。

3 總結(jié)

本文以某實(shí)船的舵葉為例，從舵葉結(jié)構(gòu)各個(gè)部位的建模過(guò)程來(lái)描述了如何通過(guò)東欣船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊，對(duì)該舵進(jìn)行的詳細(xì)結(jié)構(gòu)建模。從而利用計(jì)算機(jī)完成了對(duì)該舵生產(chǎn)設(shè)計(jì)的前期工作——三維結(jié)構(gòu)建模，為后續(xù)的出圖工作打下良好的基礎(chǔ)。

實(shí)踐證明：通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)設(shè)計(jì)的手段，可以快速地利用EFSPD完成舵葉的三維結(jié)構(gòu)建模。將傳統(tǒng)AUTOCAD的平面圖紙升級(jí)為三維立體空間結(jié)構(gòu)模型，使舵葉的結(jié)構(gòu)更好地展示給生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員，從中及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中的錯(cuò)誤，從而為下一步船體圖表生成、修改做好準(zhǔn)備。

本文的研究結(jié)果對(duì)舵的三維結(jié)構(gòu)建模有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]東欣船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用說(shuō)明書.2008.1.

[2]彭輝.船體CAD/CAM[M].人民交通出版社，2007.

[3]魏斌，馬娟. 基于EFSPD的船首建模研究[J]. 船舶與海洋工程，2014（03）.endprint