基于Pro/E三維船體幾何造型的研究

劉文明

(鎮江船廠,江蘇鎮江,212000)

船體幾何造型的計算機表達是對船體曲面進行設計、相關性能分析與計算以及后續CAM實現的必要基礎。船體曲面是具有雙曲度的復雜的空間曲面,合理地運用數學方法來表達船體曲面形狀,一直是造船界追求的關鍵目標之一。這個目標的實現依賴于兩方面技術的發展:一是曲面造型數學工具的發展,另一是計算機技術的發展。二者相輔相成,缺一不可。計算機硬件的快速發展(高速、大容量)和各種軟件平臺的相繼推出,使船體曲面造型得以實現的物質基礎;而計算幾何、計算機輔助幾何設計及自由曲面造型技術的不斷完善與實用化則為船體曲面造型提供了堅實的理論基礎。

1 建模實例

1.1 W igley數學船型建模

1.1.1 通過數學公式計算出型值表

wigley船型是國際通用的數學船型,具有大量的試驗數據和計算結果。該船型是由一組簡單的拋物線組成,型線易于生成,型值可由下式求出:

在計算中所用的船型要素為:

1.1.2 Pro/E建模和分析

為了計算方便,這里我們取L=4 m,B=0.4 m,T=0.25 m,下面用Pro/E對該型值進行簡單建模。

以X值為站面進行繪制草圖,并制成船模,效果如圖1。通過表1可以看出精確度,Pro/E曲率計算能使型線和曲面較為光順。

表1 精確度

1.2 某漁船建模

1.2.1 建模對象:

某漁船,總長40 m,水線間長36 m,兩柱間長32.8 m,型寬6.3 m,型深3.2 m。各個站面型值如表2。

1.2.2 Pro/E實例建模和分析

(1)用樣條曲線連接各個點完成5號站面的草繪圖,效果如圖2。

圖 2 5號站面

表2 型值表

(2)確定4號站面的草繪平面,如圖3。

圖3 4號站面的草繪平面

(3)建立其他各個站面的草繪平面,效果如圖4。

圖4 其他各個站面的草繪平面

(4)各個站面樣條曲線繪制,如圖5。

圖5 (1)各個站面繪制樣條曲線

(5)曲面的生成

圖5 (2)各個站面繪制樣條曲線

最后完成所有的建模,具體效果見圖6。

圖6 建模效果圖

2 結 語

Pro/E全中文的操作界面對初學者來說較容易上手,而且Pro/E這種在特定基準平面上繪圖的方法條理清晰,層次感分明。另外,一些特別的操作工具讓復雜的模型建模變得更加方便;建模精確度高,PRO/E中的曲率計算能使型線和曲面更為光順,能根據不同的材料計算出質量等很多數據,這對船舶的建造有很大的幫助。

1 黃永生,劉俊梅.船體三維建模技術研究[J].海洋工程,2006(4)

2 唐艷,錢建中.淺談船體三維立體建模[J].船舶設計通訊,2006(6)

3 常大偉,杜正春,張普,未永飛.基于型線圖的船舶三維自動建模算法研究及實現[J].海洋工程,2007(5)