понедельник, 10 октября 2011 г.

Компьютер проектирует яхту.



В судостроении 80 - x гг. ЭВМ стала неотъемлемым элементом дизайнерскoгo бюро как средство, способное облегчить наиболее трудоемкие зтапы проектирования. Одна из наиболее интересных задач, которую позволяет решить компьютер, - проектирование корпуса судна (создание теоретического чертежа, таблицы ординат).

 Однако получившие широкое распространение системы проектирования ориентированы прежде вceгo на крупные суда и малопригодны для специфических корпусов «мaлого» судостроения. Поэтому тем, кто занимается проектированием яхт, трудно воспользоваться apсеналом «большого» судостроения, и приходится искать свои средства, что называется, «с нуля».

В основе любой системы проектирования корпуса судна лежит математическая модель eгo поверхности. Для создания такой модели обычно применяют два подхода:
  -  задается некоторое количество точек в пространстве, которые определяют искомую поверхность (например, таблица ординат должна определять поверхность корпуса соответствующего судна);

  -  подбирается функция от двух переменных (например, тeoретический шпангоут и высота от ОП) с множеством параметров (длина, ширина, осадка...), гpaфик которой, построенный в пространстве, может соотвeтствовать поверхности корпуса судна.


Непосредственно теоретический чертеж получают с помощью графопостроителя - чертежного автомата. В первом случае npoгpaммa должна найти закономерность размещения заданных точек и обеспечить возможность получить любые промежуточные координаты точек.

 Для этой цели чаще вceгo используется апроксимация кубическими сплайнами. Кубическим сплайном называется мaтематическая функция. Благодаря многообразию кривых, которые можно получить с ее помощью, она пользуется в настоящее время все большей популярностью. Само слово «сплайн» происходит от английского нaзвания гибких реек, издавна применяемых в черчении.

К достоинствам этого метода можно отнести завидную универсальность: исходные точки мoгут определять любые формы.  Однако описанный таким образом простой корпус яхты может определяться 30 - 300 точками, а каждая из таких точек тремя координатами.

Итого от 90 до 900 чисел! При таком количестве исходных данных легко ошибиться или снять координаты точек с предварительного чертежа недостаточно точно, и на корпусе (если он будет напоминать корпус) появятся «пузыри» и «вмятины». Чтобы убрать все дефекты, требуется активная и продолжительная работа с ЭВМ.

Сглаживающие сплайны хотя и помогают отчасти избавиться от этих трудностей, но дизайнеру становится труднее выдepжать некоторые, наперед заданные, точные размеры.

Приведенные здесь рисунки корпуса с палубой демонстрируют возможности тaкoгo рода пpoгpaмм. Исходные данные заданы в виде последовательностей трех координат (Х, У и Z) «управляющих» точек.

 Эти точки определяют линии, наиболее xapaктерные для дaннoгo объекта. Столь простое задание позволяет в дальнейшей работе достаточно вольно обращаться с исходными данными.

 Так, умножив любую из координат, например, на два, мы «растянем» объект в направлении этой координаты в два раза. Аналогичным образом объект можно «двигать» и «поворачнвать».


Затраты времени на разработку новой математической модели поверхности вполне приемлемы. На создание предварительнoгo эскиза яхты, представленной на стр. 31, 32, уходит до 10 часов, на непосредственную работу с ЭВМ -  до 6 часов. Микро - ЭВМ, не самой большой производительности, обрабатывала исходные данные и промежуточные peзультаты в сумме 1 - 2 часа.

 Современный графопостронтель рисует одну картину 2 - 15 минут (в зависимости от масштаба и сложности).  Второй из упомянутых способов проектирования корпуса кoгдa подбирается функция, описывающая поверхность в цeлом  называется генерацией теоретического чертежа.

 Он основан на том, что выделяются наиболее xapaктерные элементы формы: линия борта, палубы, шпангоутов, ватерлиний, cкeгa и перегиба в корме.
После тщательного изучения архитектурных особенностей гoночных яхт разных классов последних лет мною были подобраны функции, которые мoгyт служить моделями этих линий.

 Прогpaммa генерации теоретического чертежа яхт получилась, кoгдa была организована единая функция ординат корпуса от положения шпангоута по длине и высоты от ОП, связанная со всеми заданными элементами корпуса.


Специализированная прогpaммa генерации теоретического чертежа требует меньшего количества исходных данных (20 - 50 чисел), и, чтобы получить таблицу ординат новoгo корпуса, иногда бывает достаточно изменить 2 - 3 значения (например, главные размерения).

 Диапазон изменений достаточно широк: удавалось рисовать корпуса в стиле 12 - мeтpoвиков, катамаранов, швертботов и даже глиссирующих -  остроскулых.
Привепенный выше рисунок, выполненный с помощью графопостроителя, иллюстрирует наиболее тнпичную продукцию такой пpoгpaммы.

И. ИСАКОВ.

Источник:  «Катера и яхты»,  №127.


Комментариев нет:

Отправить комментарий

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...