犀牛软件在邮轮生产设计中的应用

颜金永，李海亭

（招商局重工（江苏）有限公司，江苏南通 226100）

0 引言

近年来，随着国民生活水平的不断提高，对邮轮旅游的需求越来越强。为掌握邮轮制造的核心技术，国家鼓励与扶持邮轮相关产业的布局与完善。目前国内主流船舶生产设计软件有AVEVA Marine（AM）、TRIBON（TB）和东欣（SPD）3款软件。经过多年的更新发展，此3款软件均能独立地完成常规船舶的生产设计。

相较于常规船舶，邮轮更加注重整体的美观度，更具艺术感和现代感。邮轮的上层建筑增加了各种形状的吊檐板、线型玻璃幕墙、线型烟囱和线型雷达桅等结构。如果仅仅采用常规软件来设计这些构件，则会大大增加生产设计周期，同时也会影响上建的板缝布置，进而导致整体美观度不足。为能高质量地完成邮轮的曲面建模，可在邮轮曲面建模中，合理地利用犀牛软件（Rhino）加以辅助。文章对Rhino在邮轮曲面生产设计中的具体应用方法进行介绍。

1 曲面建模内容

曲面建模工作主要包括：划分外板板缝（Seams and Butts）、布置外板型材（Profiles）、创建外板（Shell Plates）、创建曲面板架（Curved Panel）和添加零件所需的生产加工信息。

常规船舶的曲面建模通常包含主船体外壳、艏楼舷墙、锚台、锚穴、侧推喇叭口和挂舵臂等常规曲面构件。邮轮的上建在此基础上增加了线型玻璃幕墙、线型雷达桅、线型烟囱、吊檐板、按摩浴缸和泳池等构件。

2 使用犀牛软件的必要性

在曲面建模的过程中，板缝的划分尤为重要。这不仅涉及到后期曲面板的加工难易程度及成型效果，还会影响全船外板的整体美观度。因此，设计人员在曲面建模过程中需格外关注对板缝进行合理布置。在对曲面板缝进行建模时，需要先构建空间面与曲面相交得到交线，在此基础上构建曲面板缝。在做线型光顺时，可把一些特殊线（折角线和舷墙顶线等）保存释放到工程里，以供建模时提取。

在常规船舶的建模中，曲面大部分情况下都很光滑，设计人员更多的是考虑避免板缝与构件相交或者太近，在板缝建模时很少会出现分支情况，建模过程整体比较顺畅。由于造型特殊，邮轮的上建曲面会有很多曲面叠加的情况（见图1），这会导致按照常规方法对板缝建模特别耗时。

图1 曲面叠加示意图

在使用AM或TB软件对邮轮进行建模时，设计人员只能根据样式，将上建曲面划分成若干个单独的部分。对简单的区域，用常规方法进行板缝建模；对复杂繁琐的区域，需使用 Surface &Compartment模块，逐条提取2D线，再将2D线组合成3D线，最终将各个曲面与相关的3D线释放到工程里供提取建模。AM或TB软件的建模方式容易出现遗漏与错误，此外，由于曲面不连续，无法在平面建模时进行参考，只能用划线的形式做边界。Rhino可很好地解决曲面叠加的问题，将整层的曲面导入看成一个整体，然后根据建模需要，直接提取该层的板缝线，最终再以IGS的形式返到AM或者TB里。这样在建模时，就可直接提取板缝，大大缩短了设计周期。

3 犀牛软件应用实例

实例为一观光邮轮项目，整体采用AM软件进行建模。主船体为1条双体船，上建结构采用了带灯槽的线型吊檐、线型围壁和穹顶等各种造型设计。吊檐与围壁采用组合的L型的形式、内部舱室的围壁接头处采用各种弯头形式（见图2），这样会大大增加曲面建模的难度与工作量。

图2 吊檐与围壁

实例的上建模型中有很多曲面叠加在一起，初步的建模思路是将曲面单独命名分开，然后再导到AM里构建板缝。考虑到吊檐与围壁大都是L型结构且板厚均在4 mm～6 mm之间，为保证结构的完整性及减少后期的焊接变形，工法要求围壁与吊檐L型转圆处尽量采用板子压折的方式来替代管子连接。

在实际建模中，主要存在以下4点困难：

1）曲面太多，建模过程需要频繁切换。

2）前期曲面划分不合理处需要返回重新划分。

3）由于1个曲面里往往有几处造型，这就导致构建每一根板缝都需要限定范围，才能进行后续操作。L型结构在进行边缝建模时，总是提示出现分支（Branches），不得不将限制范围缩小。

4）平面建模人员反馈曲面数量太多，无法参考做边界。

考虑到该项目设计周期短、任务重，必须改变上建曲面板缝的建模方法，才可能满足计划要求。下面考虑将犀牛软件（Rhino）引入到板缝建模的过程中。

Rhino早期一直应用于工业设计，特别是产品外观造型建模。Rhino能导出绝大多数软件可识别的文件格式（如igs、sat、dwg等），其操作方法简单、操作界面可视化程度高，故深受广大设计师的青睐。此外，Rhino的快捷键可参照CAD快捷键进行编写，操作步骤也可根据命令行提示进行，故较易快速掌握。

利用Rhino进行板缝建模主要包括6点步骤：

1）通过工具选项卡里的选项功能，将基础单位设置成mm（工具→选项→文件属性→单位）。

2）通过文件选项卡里的导入功能，导入一层的上建曲面，曲面格式为之前保存的igs格式（文件→导入）。

3）为了方便后期平面与曲面建模，建议将该层中不同区域的曲面在Perspective窗口通过编辑选项卡里的删除功能进行简单的整理和拆分（编辑→删除/修剪）。

4）根据AM 建模需要，使用曲线选项卡中的复制边缘及相交等功能，提取所需板缝线并逐一命名。将可合并的线进行合并，适当减少板缝的数量。命名时要严格按照阿拉伯数字顺序有序命名，若有重名，导出后会出现重名线丢失一根的情况（曲线→从物件建立曲线→复制边缘/相交→得到板缝线；面板→物件属性→命名提取板缝线）

5）将曲面与提取线另存为igs格式，以igs的形式通过AM里Surface Manager模块返到AM软件里。这样在AM建模时，就可直接提取板缝（见图3）。同时，平面建模人员也可根据需要选择相应的曲面做边界参考，这会显著缩短设计周期（文件→另存为→保存类型选 igs格式；打开 Surface Manager→Hull Surfaces→Import from File→选择Rhino刚导出的igs文件→Release Surface）。

图3 Rhino提取的板缝线

6）进入AM 软件的曲面建模模块，选择好相对应的曲面，开始构建曲面板缝。此时，直接从库里调取之前在Rhino中提取的板缝线即可，无需任何范围限制（Curved Hull→Default→Surface；Curved Hull→Model→Create Seam/Butt→Advanced→Get curve from External Source）。

设计成果的正确性在后期的生产过程中得到验证，通过Rhino提取的板缝围成的板件，下料零件尺寸均正确，且外板加工成型效果较好（见图4）。

图4 外板成型效果

4 结论

邮轮设计与制造目前在国内处于刚起步阶段，对于其复杂的上建造型建模，国内可借鉴的案例不是很多。本文希望通过目前一艘已完工的邮轮经验，供后续相关船舶设计参考。