基于Pro/E三维船体几何造型的研究

刘文明

(镇江船厂,江苏镇江,212000)

船体几何造型的计算机表达是对船体曲面进行设计、相关性能分析与计算以及后续CAM实现的必要基础。船体曲面是具有双曲度的复杂的空间曲面,合理地运用数学方法来表达船体曲面形状,一直是造船界追求的关键目标之一。这个目标的实现依赖于两方面技术的发展:一是曲面造型数学工具的发展,另一是计算机技术的发展。二者相辅相成,缺一不可。计算机硬件的快速发展(高速、大容量)和各种软件平台的相继推出,使船体曲面造型得以实现的物质基础;而计算几何、计算机辅助几何设计及自由曲面造型技术的不断完善与实用化则为船体曲面造型提供了坚实的理论基础。

1 建模实例

1.1 W igley数学船型建模

1.1.1 通过数学公式计算出型值表

wigley船型是国际通用的数学船型,具有大量的试验数据和计算结果。该船型是由一组简单的抛物线组成,型线易于生成,型值可由下式求出:

在计算中所用的船型要素为:

1.1.2 Pro/E建模和分析

为了计算方便,这里我们取L=4 m,B=0.4 m,T=0.25 m,下面用Pro/E对该型值进行简单建模。

以X值为站面进行绘制草图,并制成船模,效果如图1。通过表1可以看出精确度,Pro/E曲率计算能使型线和曲面较为光顺。

表1 精确度

1.2 某渔船建模

1.2.1 建模对象:

某渔船,总长40 m,水线间长36 m,两柱间长32.8 m,型宽6.3 m,型深3.2 m。各个站面型值如表2。

1.2.2 Pro/E实例建模和分析

(1)用样条曲线连接各个点完成5号站面的草绘图,效果如图2。

图 2 5号站面

表2 型值表

(2)确定4号站面的草绘平面,如图3。

图3 4号站面的草绘平面

(3)建立其他各个站面的草绘平面,效果如图4。

图4 其他各个站面的草绘平面

(4)各个站面样条曲线绘制,如图5。

图5 (1)各个站面绘制样条曲线

(5)曲面的生成

图5 (2)各个站面绘制样条曲线

最后完成所有的建模,具体效果见图6。

图6 建模效果图

2 结 语

Pro/E全中文的操作界面对初学者来说较容易上手,而且Pro/E这种在特定基准平面上绘图的方法条理清晰,层次感分明。另外,一些特别的操作工具让复杂的模型建模变得更加方便;建模精确度高,PRO/E中的曲率计算能使型线和曲面更为光顺,能根据不同的材料计算出质量等很多数据,这对船舶的建造有很大的帮助。

1 黄永生,刘俊梅.船体三维建模技术研究[J].海洋工程,2006(4)

2 唐艳,钱建中.浅谈船体三维立体建模[J].船舶设计通讯,2006(6)

3 常大伟,杜正春,张普,未永飞.基于型线图的船舶三维自动建模算法研究及实现[J].海洋工程,2007(5)