TRIBONM3船体高级建模应用研究

姚小钢 倪 健

（上海船舶研究设计院，上海201203）

0 前言

TRIBON软件是瑞典KCS公司推出的一种船舶设计专用软件。该软件是模块化的设计软件，每一个模块都是由造船专家与软件设计人员共同开发的。它包括的模块有生产设备、船体、管子、设备、基座、风道、电缆、铁舾装、内装等。其可用多种方法建立三维船舶数字模型；特点在于用计算机可建立一个实船模型。由于数据库可共享，设计人员可以方便地访问设计信息，使每个设计人员可以看到其他设计人员所作的最新变动，所以各专业之间可以平行作业和相互协调，降低专业间的协调成本，减少设计制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期［1］。在国内，TRIBON的这些功能已被广泛应用于船舶生产设计，与生产紧密联系在一起。一般来说，船体生产设计人员只要掌握初级建模要领，就可以初步进行船体建模，但在建模过程中，会发现很多地方建模比较困难，还会发现TRIBON里很多功能选项没用上。因此，本文特意选取了TRIBONM3船体高级建模应用中两个最常用的功能进行简单介绍。

1 拓扑点

在平面建模中，可以使用明确给定的坐标来定义点，但这种方法应尽可能地避免。当模型中的一个目标发生变化时，其他相关的目标是不能进行自动更新的，需要重新进行定义，这样增加了建模的工作量也给后续工作带来很多麻烦。为了提高建模速度，这里引入拓扑点的概念，通过使用拓扑点，可以使所建的模型尽可能地使用拓扑关系。

拓扑点是存储在板架内的点，而且拓扑点的位置是通过参照模型中的构件计算得到的，这样模型中的构件可以参照拓扑点生成，因此也就建立了拓扑关系。拓扑点可以使用在给出明确坐标和方向的地方。要生成拓扑点，执行命令Planar＞Model＞Create＞Point后，系统就显示出如图1的菜单。该菜单用于定义拓扑点的类型。

图1 拓扑点菜单

1.1 1 Given

1 Given指通过给定点及相关的方向来定义拓扑点。当选择该选项时会出现如图2（a）的菜单。当选择完2Dpoint选项后，系统会显示点坐标输入对话框，输入相应的坐标值或按Cancel钮使用光标位置定义点，接着会显示如图2（b）的对话框。填完相应字段，按OK，则生成了拓扑点。

NO：点自动标号，系统会在1～999之间为你定义的点自动标号，用户如果给出该标号必须在这个范围内并且该号以前不能存在；

R3：表示3D点，如果没给出，生成的点将投到曲面或当前板架的理论面上；

DU，DV，DX，DY，DZ： 用于沿所选的坐标系移动点；

Direction angles T：如果没给出（并且R3没给出），点将投到当前板架的理论面上，如果给出，点将被移动到板架上板的平面上；

Offset in direction T：在T方向离所选的点偏移，如果没给出，将在所示位置创建点。

1.2 2 Corner

2 Corner指通过参照当前板架或其他板架的角来定义拓扑点。当选择该选项时会出现如图3（a）的菜单。选择1 Thispanel，系统提示指示板架的角，选择一个或多个角，按oc，接着系统显示图3（b）的对话框。

图2 1 Given菜单

图3 2 Corner菜单

Offset in direction 1：从所选的角沿边界的正向移动一个距离定义一个拓扑点；

Offset in direction 2：从所选的角沿边界的反向移动一个距离定义一个拓扑点；

其余同1 Given中解释。

1.3 3 Profile Cross

3 Profile Cross指可以通过参照型材的断面来定义拓扑点。该断面可以位于当前板架的平面内，也可以位于局部坐标系的主平面内或位于船舶坐标系内。选择相应的型材，按OC，这时在相应的型材上会显示多个型材特征点，指示要被定义为拓扑点的特征点。这时系统显示图4的菜单。Offset in direction 1：定义在主方向的偏移；Offset in direction 2：定义在辅方向的偏移；

图4 3 Profile Cross菜单

Perpendicular offset：沿垂直于型材轨迹线测量偏移，其余同1 Given中解释。

1.4 4 Intersect

4 Intersect指可以将拓扑点定义为两个曲线的交点，并且在相交之前总是投影到当前板架的uv平面上。根据提示选择两个相交的曲线后，系统显示图5的菜单。

Offset in direction 1：从交点沿曲线1移动一个距离生成拓扑点，正数时表示沿曲线的正方向，负数时则表示沿曲线的负方向；

Offset in direction 2：沿曲线2移动；

图5 4 Intersect菜单

Perpendicular offset：距离m1和m2应垂直于曲线1和曲线2量取，其余同1 Given中解释。

1.5 5 Interpolation

5 Interpolation指通过内插两点来定义拓扑点，该选项用于在两个已存在的点之间生成一个拓扑点。当选择菜单时，系统显示图6菜单。

图6 5 Interpolation菜单

Interpolation factor：两点之间的插值因子，假设F=0.5，则表示两点之间的中点；

Offset in direction 1：沿两点的连线从计算的点进行的位移；

Offset in direction 2：垂直于前个方向或在前个方向的左侧进行偏移得到的拓扑点，其余同1 Given中解释。

通过以上5种方法得到拓扑点后，就可以储存拓扑点了。当前拓扑点只局限于一个平面板架内，当然也可以参照其他板架和模型中的其他构件生成拓扑点。拓扑点的标号为1～999，当和这些拓扑点建立关联时，使用这些关联的标号。

拓扑点可以限制在当前板架的平面内，或者板架内的板的理论面或所选的板的一侧。这种拓扑点叫二维拓扑点。拓扑点存为板架的属性，除了点的位置，还有两个方向矢量，而方向的含义取决于拓扑点的生成方法，这里不再详述。

拓扑点最常用到的地方就在于用点生成曲线，而曲线在建模过程中是最常见的。在初级建模过程中，定义曲线需要先手工绘制一条曲线，然后再定义曲线，这样定义出来的曲线一旦需要修改时就要重新手工将其绘制出来再重新定义。这个过程极容易出错且费时费力。在高级建模中，可以通过拓扑点来定义fillet曲线，定义出来的曲线可以随时通过scheme语句来做相应的修改，从而省去了重复劳动的过程。同时，由于在船体结构中会经常出现相似的结构，遇到这种结构时就希望可以将已建好的模型中能用到的曲线部分或者结构拷贝过来。在这个过程中，如果前期应用了拓扑点来定义曲线，或者用拓扑点来定位某些结构，这样只要将相关的scheme语句拷贝过来做一些简单的修改就可以生成需要的曲线和结构了。总的来说，拓扑点最方便的就在于针对后期模型修改时可以减少很多不必要的重复劳动。

2 肘板连接形式7-Free Position

肘板在船舶设计中主要是用于构件之间的加强。它可以用于板架和板架之间的加强、板架和型材之间的加强，还可以用于型材和型材之间的加强。在初级建模中，主要运用常规的几种方法。这些方法针对一般的三角肘板都可以运用。但如图7中这样的肘板运用初级建模方法却是无法做到的，只能以板架形式建模，虽然同样可以达到效果，但却麻烦了许多。在高级建模中，却依然可以通过肘板方式来建模。这里就详述创建该肘板的方法，也就是连接形式 7－Free Position。

图7 3个臂的肘板

2.1 连接形式7的规则（带有3个臂的肘板）

它是由3个臂组成的肘板，如图7所示，可以属于其中任意一个臂的板架。可以输入A和B臂的长度，系统会按固有的肘板标准自动计算。如果不输入B，系统会按内部的肘板标准计算B的值。

激活相关板架，执行命令Planar＞Model＞Create，选Bracket选项，系统显示图8的菜单。

图8 3个臂的肘板菜单

选7 Free position，系统会显示选择肘板类型菜单。选KPV类型的肘板，系统会显示一个菜单，该菜单用于决定肘板的平面。选择完肘板平面后，系统会显示定义肘板中臂的选项。对于肘板的A和B臂，显示同样的菜单如图9（a）所示。定义肘板臂后，系统会显示图9（b）的菜单，输入B的值和输入D的值。输入厚度，按OK。系统会显示定义NOTCH和PROFILE的菜单。根据规范要求，输入相应的数值，肘板就创建完成了。

图9 3个臂的肘板臂选项菜单

图10 带有2个臂的肘板

2.2 连接形式7的规则（带有两个臂的肘板）

它是由3个臂组成的肘板，如图10所示，可以属于其中任意一个臂的板架。通常情况下必须输入A和B臂的长度，只有当“Panel+Profile”选项用于定义臂的位置时，才可以不输入臂的长度，系统会自动计算。

该方法主要是避免了创建板架的过程，因为创建板架需要较多的辅助工作，同时当这种肘板出现较多时，如果通过板架来建模，将需要创建很多的板架，费时费力。但通过创建肘板的方式来建模时，只需要拷贝该肘板的语句，修改相应的拓扑关系就可以完成这一系列的工作，省时省力。

3 结语

TRIBON的设计数据是直接与生产紧密联系在一起的，因此在实际设计过程中，需要不断协调并经常修改模型数据。如果前期仅运用初级建模的方法建模，在修改时很多都要删除重新来建，从而增加了设计人员的工作量，大大降低了工作效率。运用高级建模中的一些功能，只需要修改某个边或者某个点就可以将模型修改到位，由此就可完全体现出TRIBON M3高级建模功能的优势。本文仅对TRIBON M3船体高级建模中最实用的几个建模方法进行介绍，旨在提醒各位同业者在应用TRIBON M3时，最大化地探索并应用该软件的高级应用部分，不断提升设计效率和质量。

［1］刘玉君，汪骥，张雪彪，等.计算机辅助船体建造［M］.大连：大连理工大学出版社，2009.