巧用Tribon系統實現節能鰭生產設計

俞世堯

(舟山市龍山船廠有限公司，浙江 舟山 316131)

節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便可節省燃油200～300 kg。以5 000 元/噸燃油計算，航運公司只需3～8個月就能收回用于節能鰭的投資。特別是將節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，節能效果更為明顯。業界專家指出，此項技術裝置也可以在舊船上安裝，僅需在船舶進塢保養時將原來的導流帽換為節能鰭即可。在節能減排法規越來越嚴的背景下，未來不管是現有船舶還是新造船舶，安裝節能鰭勢必會成為船東采用的措施之一，其有廣闊的市場應用前景。

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

針對上述難題，我們采用Tribon M3系統強大的船體線型光順、船體曲面和結構建模功能來實現節能鰭的生產設計。

1 設計方法和步驟

1.1 新工程的建立

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

打開D065BH.SBD 文件，將各項目路徑中的M3sp改為BH，將各項目名的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 船型項目的建立

使用TID Project Tool工具創建船型所在目錄，并輸入各設計缺省參數 (如主尺度等)。注意在新建船型前，需要在左側船型項目樹上方勾選Stand-alone選項。

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

最后，在左側船型項目樹上的新建船型項目處點鼠標右鍵，點選Select，至此新的船型創建完成。

1.3 船型型線光順與曲面生成

1) 首先將肋骨型線圖轉換為CAD格式。由于我們只需要得到節能鰭區域的外板線型，所以在轉換成CAD格式后，要將其它區域的肋骨型線刪除，這里取FR11～FR25，且距基線8 000 mm之下的外板線型，此區域能完全覆蓋節能鰭區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中所有型值點是參照自世界坐標系，非用戶坐標系，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，檢查型值點是否正確與完整。如果型值點有不全或錯誤，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，輸入新設計的名字為BH，再點File菜單→Use→Offset Data，讀入上面轉出來的BRI文件，然后調出Fairing對話框，在Fit頁中點選Section、All、Design、Accept，最后點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、波峰點、波谷點。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，光順縱剖線時要保證肋骨型線上的型值盡量少改動，調整水線上的型值。縱剖線光順后，再通過肋骨線和縱剖線，插值出水線，此時插值出來的水線應該是相對光順的。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邊界和網格，自動生成Patch，并檢查Patch的精度和連續性。檢查Patch的精度，選Lines中的Patch工具條，在出現的菜單中，選Check選項頁并選上Points單選鈕，選擇要檢查的Patches， 然后按Check按鈕，系統會自動輸出檢查后的結果；檢查Patch的連續性，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，曲面是可以接受的。對于曲線的連續性，如果連續性正確，則只有外邊界高亮度顯示；如果內部的邊界線高亮顯示，則用戶需要檢查有關Patch的連續性，否則，該曲面不能用于后續的建模工作，因為曲面可能會存在斷點或重疊。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。將鼠標放在Hull Form Definition上，按鼠標右鍵，彈出選Create并輸入船型的名字為Bhhull，按回車鍵。船型定義創建后，相應的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文件夾下產生一個名為Bhhull.dml的船型文件，供后面建模模塊調用。

圖3 船型操作步驟示意圖

1.4 節能鰭建模與出圖

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

2)打開Planar Hull模塊程序，執行菜單Planar→View→Creat，在Plane類型里選擇3 Points，輸入各個節能鰭對應的3點定位坐標，確定一個平面并得到該平面與船體曲面的截線，以此得到節能鰭在外板上的線型，然后根據節能鰭圖紙描述剩余的外形輪廓以完成建模。節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行套料，然后生成數控切割指令供車間下料。

圖4 節能鰭模型三維效果示意圖

3)有了模型和零件，按照設計慣例進行出圖。注意要在圖紙中清楚標識節能鰭的具體安裝定位坐標，以方便現場定位。

2 結束語

經過生產實踐和現場檢驗測量，通過Tribon系統設計的節能鰭在實際安裝時，與外板匹配精度高，無任何邊緣修割。相較于以往現場取樣，此方法極大方便了現場施工，省時省力，還能做到提前下料，提升了生產效率。用此方法進行生產設計還原了真實船體外形，能任意剖切船體曲面，還可對雙曲外板自動進行展開，因此該方法還可推廣應用到其它船體改裝工程，例如海損船修復工程，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的技術保障。