應(yīng)用TribonM3生成側(cè)推導(dǎo)流槽和喇叭板的曲面

鈕會武 楊波 劉方杰

摘 要：本文結(jié)合某船側(cè)推線形的特點(diǎn)闡述在TribonM3中生成側(cè)推導(dǎo)流槽和喇叭板的Surface方法。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)流槽；喇叭板；曲面

中圖分類號：U671.99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 前言

目前的船舶市場競爭激烈，隨著船型的不斷優(yōu)化，為了提高船舶的回轉(zhuǎn)性能，側(cè)向推進(jìn)器的應(yīng)用越來越廣泛。側(cè)推的橫向筒體結(jié)構(gòu)與船體相交，其開孔破壞了原本光順的船體外殼，為了更好的過渡并減少阻力，一般在側(cè)推筒體和外板相連處增加喇叭板，并在后方一定范圍內(nèi)的船體外板上增設(shè)導(dǎo)流槽，這些結(jié)構(gòu)無疑給船體設(shè)計(jì)和建造帶來了很大的麻煩。

以往在船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，側(cè)推的放樣是由手工完成，其做法是根據(jù)設(shè)計(jì)院給定的側(cè)推線形圖結(jié)合船體曲線，利用投影關(guān)系求出所需剖面的喇叭板和導(dǎo)流槽的形狀，再對其進(jìn)行展開、制作樣箱等。該做法效率和準(zhǔn)確度較低，并且與之相連的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)也很難準(zhǔn)確建模。

我們知道，在Tribon中外板設(shè)計(jì)和平面結(jié)構(gòu)建模都有完整且光順的Surface外殼做依據(jù)，所以準(zhǔn)確、快捷?？梢栽O(shè)想，如果將側(cè)推的喇叭板和導(dǎo)流槽生成完整的Surface曲面，將會對該處的外板放樣和側(cè)推周圍的結(jié)構(gòu)建模及放樣工作帶來很大的方便。在實(shí)際操作中，TribonM3可以生成這樣的曲面。如果用Lines模塊來生成側(cè)推曲面的話，則相當(dāng)繁瑣和困難，用Surface模塊來做則簡單很多。側(cè)推喇叭板和導(dǎo)流槽有很多種形式，本文僅結(jié)合某船的實(shí)例介紹在Surface模塊中生成側(cè)推曲面的過程。

2 生成喇叭板和導(dǎo)流槽曲面

2.1 側(cè)推曲面形狀分析

在做側(cè)推曲面之前，要先搞清楚曲面的空間形狀以及曲面的特征，然后找到生成曲面最簡捷的方法。一般喇叭板和導(dǎo)流槽是由近似圓臺或圓柱及其它相對規(guī)則的曲面相交或相貫組成。但本船側(cè)推相對比較復(fù)雜，所給條件如下：側(cè)推筒體中心距基線3 200 mm，筒體外徑2 082 mm（見圖1）；筒體兩側(cè)喇叭口與筒體母線成30°夾角并交與船體型線，（見圖3）；筒體中心線與斜平面BAC交與點(diǎn)A，點(diǎn)A距縱中剖面2 000 mm（見圖3）；點(diǎn)A距基線3 200 mm，斜平面在水線面上的投影與橫剖面夾角為87°（見圖2）；點(diǎn)A在橫剖面上與水線的夾角為65°（見圖3）；導(dǎo)流槽是直徑為 7200mm的圓柱體與船體相貫形成的，圓柱體的中心線坐標(biāo)為：FR197肋骨處，距中線面6 107 mm、距基線969 mm，F(xiàn)R201肋骨處，距中線面5 548 mm、距基線

1 827 mm（見圖1）。

由以上視圖不難看出，該側(cè)推是由三個較規(guī)則的曲面組成：筒體曲面、喇叭板曲面和導(dǎo)流槽曲面。筒體為圓柱面；喇叭板則為近似圓臺的曲面，其中筒體和喇叭板的交線就是斜面ABC與筒體的交線；導(dǎo)流槽為斜放的圓柱與船體相貫生成的曲面。

2.2 曲面生成

根據(jù)以上曲面空間形狀的特性，最簡單的方法就是分別做出三個較規(guī)則的曲面，再將它們進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?，和船體外殼組合在一起。具體操作流程如下：

（1）側(cè)推筒體

打開surface模塊，設(shè)置好坐標(biāo)系和單位參數(shù)。在以上圖示位置做直徑2 082 mm、長度3 000 mm的圓柱；在XZ平面內(nèi)做5 000×5 000 mm的平面，將平面中心移到原點(diǎn)，分別繞X軸和Z軸旋轉(zhuǎn)25°和-3°，然后平移得到圖3中的平面ABC；用平面ABC切除圓柱舷側(cè)多余的部分，并做出平面ABC和圓柱的交線L1。該圓柱即為側(cè)推筒體曲面，而交線L1即為合成喇叭板曲面與筒體交線。

（2）喇叭板

喇叭板是與筒體母線夾角30°的圓臺，與筒體交線為L1。該圓臺的母線、法線和頂點(diǎn)都很難找到，直接做非常復(fù)雜，本文通過幾何作圖的輔助方法，找出存在于該曲面上的兩條曲線來合成曲面，如圖4所示。

做直徑為3 600 mm、長度4 000 mm的圓柱（圓柱長度上要伸出船殼），其軸中心線與側(cè)推筒體相同。在橫剖面上分別過筒體上下頂點(diǎn)B和C做直線與筒體母線夾角30°，和圓柱面相交于點(diǎn)E和G，經(jīng)測量直線EG與軸中心線夾角75°，且交點(diǎn)距船中3 315 mm；同理，在水平面上所得交點(diǎn)連線與軸中心線夾角為88°。有了以上幾何作圖得出的數(shù)據(jù)，就可以做喇叭板曲面了。先做該直徑3 600 mm的圓柱，然后在XZ平面內(nèi)做5 000×5 000 mm的平面，將平面中心移到原點(diǎn)，分別繞X軸和Z軸旋轉(zhuǎn)15°和-2°，然后平移到圖4中的平面EFG位置，并做出平面EFG和圓柱的交線L2，L2即為喇叭板所在曲面與3 600 mm圓柱面得交線，因此 L1和L2都存在于喇叭板曲面上；用Formed命令將曲線L1和L2連成曲面，做出該曲面與船體外殼的交線L3；重復(fù)用Formed命令將曲線L1和L3連成曲面，該曲面就是喇叭板曲面，且L3即為喇叭板與船體外殼的交線。

（3）導(dǎo)流槽

按照給定的位置做出導(dǎo)流槽圓柱的中心線，沿著中心線做直徑7200mm的圓柱，該圓柱與船體外板相貫。

將這些曲面與船體曲面進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟紶柌僮鬟\(yùn)算，把它們與船體外殼組合在一起，最終生成帶側(cè)推曲面的船體曲面。圖5為在Surface中生成的側(cè)推曲面。

3 結(jié)束語

該船的生產(chǎn)設(shè)計(jì)已完成，并用于實(shí)船的建造，側(cè)推曲面處線形光順，施工順利。由此可見，Surface生成的側(cè)推曲面可直接用于結(jié)構(gòu)建模、板縫生成、外板展開及制造樣箱等生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作，并大大的提高了設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。另外，還可以用Surface模塊來生成其它船舶附體的曲面，如尾軸出口、舵葉、導(dǎo)流罩、甲板等，此方法準(zhǔn)確、簡單、快捷。

參考文獻(xiàn)

[1] TribonM3培訓(xùn)教材