Способ построения трехмерной модели поверхности корпуса судна

Изобретение относится к области судостроения, а также к компьютерному моделированию и может быть использовано в конструировании корпусов судов с применением компьютерных технологий для создания трехмерных цифровых моделей. В основу изобретения положена задача создания способа построения трехмерной модели поверхности корпуса судна, позволяющего строить адекватные трехмерные модели корпуса судна с острыми продольными сломами за счет раздельного воспроизведения в продольном направлении линий острых кромок и остальной гладкой части поверхности корпуса судна. Решение данной задачи значительно расширяет область применения компьютерных технологий в судостроении. 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к кораблестроению, а также к компьютерному моделированию, и может быть использовано в конструировании корпусов водных и морских судов с применением компьютерных технологий для создания трехмерных цифровых моделей.

Известен способ построения трехмерной модели поверхности корпуса судна (Инструкция и методические указания к РГР «Моделирование корпуса судна в SOLIDWORKS» по дисциплине «Геометрическое моделирование»… / НГТУ им Р.Е. Алексеева; сост.: В.В. Князьков. - Н. Новгород, 2016 г.), заключающийся в том, что средствами компьютерной программы сначала вертикально и параллельно друг другу размещают вспомогательные поперечные плоскости и наносят на них характерные точки соответствующих поперечных сечений, затем на каждой вспомогательной поперечной плоскости по этим точкам с помощью сплайнов рисуют линии поперечных профилей необходимой формы, далее все поперечные профили, расположенные на различных вспомогательных поперечных плоскостях, плавно соединяют в одну поверхность корпуса судна.

Преимуществом данного способа является то, что при его использовании в конструировании поверхности корпуса судна с применением компьютерных технологий отпадает необходимость в непосредственном проектировании теоретического чертежа, так как исходные данные для построения трехмерной модели средствами компьютерной программы можно получить и с небольшой его части. Точнее, из контуров поперечных сечений, состоящих из характерных точек, расположенных в местах наибольшего изгиба формы контура. Однако, если теоретический чертеж будет все же необходим, то при наличии трехмерной модели его можно быстро изготовить, автоматизировав этот процесс с помощью компьютера. Данных для его изготовления в трехмерную цифровую модель заложено достаточно. Кроме того, использование сплайнов - гладких кривых, характеризующихся непрерывностью первой и второй производных, значительно облегчает рисование плоских линий необходимой формы. Все это позволяет уменьшить срок проектирования корпуса судна и улучшить качество выполняемых работ.

Недостатком этого способа является то, что с его помощью невозможно адекватно отразить в геометрии трехмерной модели обводы поверхность корпуса, имеющего продольные сломы с острыми кромками. Это происходит из-за того, что существующие методы построения поверхностей с помощью компьютерных программ достаточно точно позволяют воспроизводить гладкие поверхности, например, между линиями кромок, но только не поверхности с острыми кромками. Подобные корпуса имеют, например, малые быстроходные суда глиссерного типа, на корпусе которых расположены острые скулы и продольные реданы. Так как от точности воспроизведения геометрической формы модели зависит, будет ли соответствовать предварительная оценка параметров корпуса судна его реальным характеристикам, то зачастую при конструировании таких негладких корпусов приходится отказываться от использования цифровой модели. А использование традиционного плазово-шаблонного метода производства корпуса судна не позволяет воспользоваться преимуществами компьютерных технологий в полной мере.

В основу изобретения положена задача создания способа построения трехмерной модели поверхности корпуса судна, позволяющего строить адекватные трехмерные модели корпуса судна с острыми продольными сломами за счет раздельного воспроизведения в продольном направлении линий острых кромок и остальной гладкой части поверхности корпуса судна, решение данной задачи значительно расширяет область применения компьютерных технологий в кораблестроении.

Для решения поставленной задачи в известном способе построения трехмерной модели поверхности корпуса судна, заключающемся в том, что средствами компьютерной программы сначала вертикально и параллельно друг другу размещают вспомогательные поперечные плоскости и наносят на них характерные точки соответствующих поперечных сечений поверхности корпуса судна, затем на каждой вспомогательной поперечной плоскости по этим точкам с помощью сплайнов рисуют линии поперечных профилей необходимой формы, далее все поперечные профили, расположенные на различных вспомогательных поперечных плоскостях, плавно соединяют в одну поверхность корпуса судна, перед указанным нанесением характерных точек дополнительно размещают вспомогательные продольные плоскости, которые перпендикулярны вспомогательным поперечным плоскостям, а после нанесения характерных точек на каждой вспомогательной продольной плоскости по лежащим на ней точкам с помощью сплайнов рисуют линии продольных профилей необходимой формы, а плавное соединение поперечных профилей в одну поверхность производят по частям, которые ограничены соседними продольными профилями.

Благодаря введению дополнительных вспомогательных продольных плоскостей появилась возможность сначала нарисовать на них продольные сломы поверхности корпуса судна с острыми кромками в виде гладких и плоских линий, что позволило использовать для этого сплайны, а потом между этими линиями по частям воспроизвести остальную гладкую часть поверхности корпуса судна.

Сущность изобретения поясняется несколькими фигурами:

- на фиг. 1 показаны исходные данные для построения трехмерной модели поверхности корпуса судна в виде упрощенного теоретического чертежа: а) проекция БОК; б) проекция КОРПУС (вид правой половины с кормы);

- на фиг. 2 показано расположение вспомогательных плоскостей правой половины корпуса;

- на фиг. 3 показано расположение характерных точек поперечных сечений на вспомогательных плоскостях правой половины корпуса;

- на фиг. 4 показано расположение поперечных и продольных профилей правой половины корпуса;

- на фиг. 5 показано изображение трехмерной цифровой модели поверхности корпуса судна (вид на правую половину теоретической поверхности).

Для осуществления заявленного способа необходимо подготовить исходные данные, которыми являются расположение характерных точек (1) на поперечных сечениях (2) поверхности корпуса судна и характерных точек (3) в местах пересечения поперечных сечений (2) и продольных сечений (4) или просто координаты характерных точек (1) и (3). Исходные данные могут быть заданы в виде упрощенного теоретического чертежа. Из проекций БОК чертежа необходимо определить расположение вертикальных поперечных секущих плоскостей (5), точнее только расстояние между ними. А из проекции КОРПУС чертежа необходимо определить расположение наклонных продольных секущих плоскостей (6), точнее только угол их наклона относительно вертикали или горизонтали, и контуры поперечных сечений (2) на вертикальных поперечных секущих плоскостях (5), состоящие из характерных точек (1) и (3), расположенных в местах наибольшего изгиба формы контура. Все нужные для построения трехмерной модели координаты определяются однозначно по этим видам. Или исходные данные могут быть заданы еще в виде усеченной таблицы ординат только для характерных точек (1) и (3).

Среди характерных точек обязательно должны быть выбраны точки пересечения (3) любых двух взаимно перпендикулярных секущих плоскостей, вертикальных поперечных (5) и наклонных продольных (6), моделируемого корпуса. Так как характерными являются точки, расположенные в местах наибольшего изгиба формы контура, то через точки (3) как раз и должны проходить линии продольных сломов (7). Точки каждой линии этих сломов будут лежать в одной из наклонных продольных секущих плоскостей (6), поэтому и сами эти линии будут заведомо плоскими. Так как корпус судна, как правило, симметричен и состоит из двух зеркальных половин, разделенных вертикальной продольной плоскостью симметрии (8), то для достижения результата необходимо и достаточно построить одну из половин трехмерной модели поверхности корпуса судна. А при необходимости инструменты компьютерных программ позволяют зеркальным отображением добавить к уже построенной модели вторую половину.

Способ осуществляется следующим образом. Вначале по координатам соответствующих характерных точек (1) и (3) средствами компьютерной программы размещают все вспомогательные плоскости модели, и поперечные (5), которые вертикальны и параллельны друг другу, и продольные (6), которые перпендикулярны поперечным плоскостям (5). Данные плоскости соответствуют плоскостям сечения из исходных данных на заданную поверхность корпуса судна. Положение вспомогательных плоскостей относительно друг друга однозначно определяется заданными координатами тех характерных точек (1) и (3), которые им принадлежат. На вспомогательные поперечные плоскости (5) наносят характерные точки (1) и (3) соответствующих поперечных сечений (2). Некоторые из них, точки (3), попадают на линию пересечения поперечных (5) и продольных (6) плоскостей, то есть являются общими для двух взаимно перпендикулярных плоскостей. Это как раз те обязательные точки, которые упомянуты выше.

Затем на каждой из вспомогательных плоскостей, и на поперечных (5), и на продольных (6), по нанесенным на них точкам (1) и (3) с помощью сплайнов рисуют линии соответствующих профилей, по бортам до киля корпуса (9) и от кормы до носа (10). При необходимости параметры сплайнов можно изменить, тем самым скорректировав форму уже нарисованных плоских линий, начиная от простой прямой и заканчивая гладкой кривой третьего порядка. При этом будет корректироваться форма профилей (9), (10) и, соответственно, геометрическая форма будущей трехмерной модели. Нарисованные таким образом профили (9) и (10) являются изображениями сечений, поперечных (2) или продольных (4), в местах рассечения поверхности корпуса судна соответствующими секущими плоскостями (5) и (6). При этом линии острых кромок продольных сломов (7) поверхности корпуса судна на модели оказываются уже прорисованными вместе с линиями продольных профилей (10). С этого момента для того, чтобы закончить построение трехмерной цифровой модели, остается только плавно соединить части поперечных профилей (9), расположенные между соседними продольными профилями (10), в поверхности от кормы корпуса до его носа. Так как поверхности борта (11) и днища (12) корпуса судна в этих местах являются гладкими, то инструменты большинства современных компьютерных программ с этим превосходно справляются.

Способ построения трехмерной модели поверхности корпуса судна, заключающийся в том, что средствами компьютерной программы сначала вертикально и параллельно друг другу размещают вспомогательные поперечные плоскости и наносят на них характерные точки соответствующих поперечных сечений поверхности корпуса судна, затем на каждой вспомогательной поперечной плоскости по этим точкам с помощью сплайнов рисуют линии поперечных профилей необходимой формы, далее все поперечные профили, расположенные на различных вспомогательных поперечных плоскостях, плавно соединяют в одну поверхность корпуса судна, отличающийся тем, что перед указанным нанесением характерных точек дополнительно размещают вспомогательные продольные плоскости, которые перпендикулярны вспомогательным поперечным плоскостям, а после нанесения характерных точек на каждой вспомогательной продольной плоскости по лежащим на ней точкам с помощью сплайнов рисуют линии продольных профилей необходимой формы, а плавное соединение поперечных профилей в одну поверхность производят по частям, которые ограничены соседними продольными профилями.



 

Похожие патенты:

Закрепляемое на голове устройство отображения включает в себя блок обработки изображения, который управляет изображением на правом и левом дисплеях. Блок обработки изображения обеспечивает перемещение изображений правого и левого дисплея, ближе друг к другу или дальше друг от друга для изменения фокусного расстояния изображения в виртуальном изображении, которое визуально распознается пользователем.

Изобретение относится к отображению теней. Техническим результатом является повышение точности отображения фоновой сцены реального мира поверх и в совмещении с фоновой сценой реального мира.

Изобретение относится к области компьютерного проектирования и может быть использовано при разработке изделий с помощью систем компьютерного моделирования. Техническим результатом является упрощение процесса компоновки, уменьшение числа ошибок, повышение уровня унификации.

Изобретение относится к технологиям обнаружения прямых линий и геометрических форм с помощью электронных устройств. Техническим результатом является повышение точности обнаружения прямой линии за счет определения возможного варианта направления прямой линии, с учетом вычисления совпадающего расстояния, отражающего степень близости.

Изобретение относится к области машиностроения. Способ реализует комплексную методику, согласно которой в процессе построения 3D модели проточной части корпуса центробежного насоса в соответствии с заданными значениями варьируемых переменных направляющего аппарата и отвода создают их параметризированную CAD и сеточную модели, на основании которых создают расчетную модель проточной части корпуса насоса и базовый эскиз поперечного сечения отвода по заданным геометрическим параметрам и тела вращения на его основе.

Группа изобретений относится к объединенной системе моделирования земной поверхности. Технический результат – возможность полевым блокам продолжать обновление моделей земной поверхности в своих базах данных, когда они находятся вне связи с центральным сервером.

Изобретение относится к области обработки данных. Технический результат - повышение точности определения городских объектов при построении моделей городских объектов, на основе данных лазерного сканирования и фотографических данных.

Изобретение относится к области распознавания лиц и идентификации личности человека. Технический результат – повышение точности распознавания лица.

Изобретение относится к технологиям отображения позиции на карте, включающим определение точки кривой, наиболее близкой к позиции. Техническим результатом является повышение быстродействия при поиске точки на кривой, ближайшей к текущей позиции, за счет исключения необходимости расчета расстояния до всех точек кривой.

Группа изобретений относится к компьютерным системам, направленным на определение расположения точки относительно многоугольника в многомерном пространстве. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств для определения расположения точки относительно многоугольника в многомерном пространстве.

Изобретение относится к области систем автоматизированного проектирования. Техническим результатом является обеспечение более эффективного и точного редактирования для взаимозависимых сопряжений, таких как повторные сопряжения, причем во время редактирования предотвращаются (циклические) взаимозависимости сопряжений, за счет чего повышается точность операций повторного сопряжения.

Изобретение относится к области систем автоматизированного проектирования. Техническим результатом является обеспечение более эффективного и точного редактирования для взаимозависимых сопряжений, таких как повторные сопряжения, причем во время редактирования предотвращаются (циклические) взаимозависимости сопряжений, за счет чего повышается точность операций повторного сопряжения.

Изобретение относится к системе для обеспечения анализа данных датчиков для множества пользователей. Технический результат заключается в улучшении системы для обеспечения анализа данных датчиков для множества пользователей.

Изобретение относится к системе для обеспечения анализа данных датчиков для множества пользователей. Технический результат заключается в улучшении системы для обеспечения анализа данных датчиков для множества пользователей.

Группа изобретений относится к области управления проектами и обеспечению визуализации и взаимодействия с цифровыми модулями информационного моделирования зданий (BIM).

Группа изобретений относится к области управления проектами и обеспечению визуализации и взаимодействия с цифровыми модулями информационного моделирования зданий (BIM).

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к моделированию процесса формирования комбинаций разнотипных подвижных объектов. Технический результат – расширение функциональных возможностей обеспечения моделирования комбинаций разнотипных подвижных объектов.

Изобретение относится к автоматизированному управлению операцией в стволе скважины для добычи углеводородов из подземных пластов. Техническим результатом является повышение точности определения неопределенности расчетной траектории ствола скважины и, как следствие, повышение точности определения расчетной траектории ствола скважины.

Изобретение относится к системам электроснабжения железнодорожного транспорта. Способ определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения заключается в том, что на каждом шаге моделирования на основе тяговых расчетов с учетом напряжения на токоприемнике по графику движения поездов вычисляют параметры электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения.

Изобретение относится к системам электроснабжения железнодорожного транспорта. Способ определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения заключается в том, что на каждом шаге моделирования на основе тяговых расчетов с учетом напряжения на токоприемнике по графику движения поездов вычисляют параметры электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкции корпуса судна. При строительстве или модернизации судна из металла набор корпуса устанавливается на наружной стороне обшивки, а выступающие за габариты металлического корпуса элементы наружного набора покрыты слоем искусственного каменного материала на основе вяжущих веществ, например легкими бетонами на основе цемента (газобетон, пенобетон, фибробетон).

Изобретение относится к области судостроения, а также к компьютерному моделированию и может быть использовано в конструировании корпусов судов с применением компьютерных технологий для создания трехмерных цифровых моделей. В основу изобретения положена задача создания способа построения трехмерной модели поверхности корпуса судна, позволяющего строить адекватные трехмерные модели корпуса судна с острыми продольными сломами за счет раздельного воспроизведения в продольном направлении линий острых кромок и остальной гладкой части поверхности корпуса судна. Решение данной задачи значительно расширяет область применения компьютерных технологий в судостроении. 5 ил.

Наверх