TRIBONM3船體高級(jí)建模應(yīng)用研究

姚小鋼 倪 健

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

0 前言

TRIBON軟件是瑞典KCS公司推出的一種船舶設(shè)計(jì)專用軟件。該軟件是模塊化的設(shè)計(jì)軟件，每一個(gè)模塊都是由造船專家與軟件設(shè)計(jì)人員共同開(kāi)發(fā)的。它包括的模塊有生產(chǎn)設(shè)備、船體、管子、設(shè)備、基座、風(fēng)道、電纜、鐵舾裝、內(nèi)裝等。其可用多種方法建立三維船舶數(shù)字模型；特點(diǎn)在于用計(jì)算機(jī)可建立一個(gè)實(shí)船模型。由于數(shù)據(jù)庫(kù)可共享，設(shè)計(jì)人員可以方便地訪問(wèn)設(shè)計(jì)信息，使每個(gè)設(shè)計(jì)人員可以看到其他設(shè)計(jì)人員所作的最新變動(dòng)，所以各專業(yè)之間可以平行作業(yè)和相互協(xié)調(diào)，降低專業(yè)間的協(xié)調(diào)成本，減少設(shè)計(jì)制造中的修改工作量，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期［1］。在國(guó)內(nèi)，TRIBON的這些功能已被廣泛應(yīng)用于船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)，與生產(chǎn)緊密聯(lián)系在一起。一般來(lái)說(shuō)，船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員只要掌握初級(jí)建模要領(lǐng)，就可以初步進(jìn)行船體建模，但在建模過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多地方建模比較困難，還會(huì)發(fā)現(xiàn)TRIBON里很多功能選項(xiàng)沒(méi)用上。因此，本文特意選取了TRIBONM3船體高級(jí)建模應(yīng)用中兩個(gè)最常用的功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1 拓?fù)潼c(diǎn)

在平面建模中，可以使用明確給定的坐標(biāo)來(lái)定義點(diǎn)，但這種方法應(yīng)盡可能地避免。當(dāng)模型中的一個(gè)目標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，其他相關(guān)的目標(biāo)是不能進(jìn)行自動(dòng)更新的，需要重新進(jìn)行定義，這樣增加了建模的工作量也給后續(xù)工作帶來(lái)很多麻煩。為了提高建模速度，這里引入拓?fù)潼c(diǎn)的概念，通過(guò)使用拓?fù)潼c(diǎn)，可以使所建的模型盡可能地使用拓?fù)潢P(guān)系。

拓?fù)潼c(diǎn)是存儲(chǔ)在板架內(nèi)的點(diǎn)，而且拓?fù)潼c(diǎn)的位置是通過(guò)參照模型中的構(gòu)件計(jì)算得到的，這樣模型中的構(gòu)件可以參照拓?fù)潼c(diǎn)生成，因此也就建立了拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潼c(diǎn)可以使用在給出明確坐標(biāo)和方向的地方。要生成拓?fù)潼c(diǎn)，執(zhí)行命令Planar＞Model＞Create＞Point后，系統(tǒng)就顯示出如圖1的菜單。該菜單用于定義拓?fù)潼c(diǎn)的類型。

圖1 拓?fù)潼c(diǎn)菜單

1.1 1 Given

1 Given指通過(guò)給定點(diǎn)及相關(guān)的方向來(lái)定義拓?fù)潼c(diǎn)。當(dāng)選擇該選項(xiàng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)如圖2（a）的菜單。當(dāng)選擇完2Dpoint選項(xiàng)后，系統(tǒng)會(huì)顯示點(diǎn)坐標(biāo)輸入對(duì)話框，輸入相應(yīng)的坐標(biāo)值或按Cancel鈕使用光標(biāo)位置定義點(diǎn)，接著會(huì)顯示如圖2（b）的對(duì)話框。填完相應(yīng)字段，按OK，則生成了拓?fù)潼c(diǎn)。

NO：點(diǎn)自動(dòng)標(biāo)號(hào)，系統(tǒng)會(huì)在1～999之間為你定義的點(diǎn)自動(dòng)標(biāo)號(hào)，用戶如果給出該標(biāo)號(hào)必須在這個(gè)范圍內(nèi)并且該號(hào)以前不能存在；

R3：表示3D點(diǎn)，如果沒(méi)給出，生成的點(diǎn)將投到曲面或當(dāng)前板架的理論面上；

DU，DV，DX，DY，DZ： 用于沿所選的坐標(biāo)系移動(dòng)點(diǎn)；

Direction angles T：如果沒(méi)給出（并且R3沒(méi)給出），點(diǎn)將投到當(dāng)前板架的理論面上，如果給出，點(diǎn)將被移動(dòng)到板架上板的平面上；

Offset in direction T：在T方向離所選的點(diǎn)偏移，如果沒(méi)給出，將在所示位置創(chuàng)建點(diǎn)。

1.2 2 Corner

2 Corner指通過(guò)參照當(dāng)前板架或其他板架的角來(lái)定義拓?fù)潼c(diǎn)。當(dāng)選擇該選項(xiàng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)如圖3（a）的菜單。選擇1 Thispanel，系統(tǒng)提示指示板架的角，選擇一個(gè)或多個(gè)角，按oc，接著系統(tǒng)顯示圖3（b）的對(duì)話框。

圖2 1 Given菜單

圖3 2 Corner菜單

Offset in direction 1：從所選的角沿邊界的正向移動(dòng)一個(gè)距離定義一個(gè)拓?fù)潼c(diǎn)；

Offset in direction 2：從所選的角沿邊界的反向移動(dòng)一個(gè)距離定義一個(gè)拓?fù)潼c(diǎn)；

其余同1 Given中解釋。

1.3 3 Profile Cross

3 Profile Cross指可以通過(guò)參照型材的斷面來(lái)定義拓?fù)潼c(diǎn)。該斷面可以位于當(dāng)前板架的平面內(nèi)，也可以位于局部坐標(biāo)系的主平面內(nèi)或位于船舶坐標(biāo)系內(nèi)。選擇相應(yīng)的型材，按OC，這時(shí)在相應(yīng)的型材上會(huì)顯示多個(gè)型材特征點(diǎn)，指示要被定義為拓?fù)潼c(diǎn)的特征點(diǎn)。這時(shí)系統(tǒng)顯示圖4的菜單。Offset in direction 1：定義在主方向的偏移；Offset in direction 2：定義在輔方向的偏移；

圖4 3 Profile Cross菜單

Perpendicular offset：沿垂直于型材軌跡線測(cè)量偏移，其余同1 Given中解釋。

1.4 4 Intersect

4 Intersect指可以將拓?fù)潼c(diǎn)定義為兩個(gè)曲線的交點(diǎn)，并且在相交之前總是投影到當(dāng)前板架的uv平面上。根據(jù)提示選擇兩個(gè)相交的曲線后，系統(tǒng)顯示圖5的菜單。

Offset in direction 1：從交點(diǎn)沿曲線1移動(dòng)一個(gè)距離生成拓?fù)潼c(diǎn)，正數(shù)時(shí)表示沿曲線的正方向，負(fù)數(shù)時(shí)則表示沿曲線的負(fù)方向；

Offset in direction 2：沿曲線2移動(dòng)；

圖5 4 Intersect菜單

Perpendicular offset：距離m1和m2應(yīng)垂直于曲線1和曲線2量取，其余同1 Given中解釋。

1.5 5 Interpolation

5 Interpolation指通過(guò)內(nèi)插兩點(diǎn)來(lái)定義拓?fù)潼c(diǎn)，該選項(xiàng)用于在兩個(gè)已存在的點(diǎn)之間生成一個(gè)拓?fù)潼c(diǎn)。當(dāng)選擇菜單時(shí)，系統(tǒng)顯示圖6菜單。

圖6 5 Interpolation菜單

Interpolation factor：兩點(diǎn)之間的插值因子，假設(shè)F=0.5，則表示兩點(diǎn)之間的中點(diǎn)；

Offset in direction 1：沿兩點(diǎn)的連線從計(jì)算的點(diǎn)進(jìn)行的位移；

Offset in direction 2：垂直于前個(gè)方向或在前個(gè)方向的左側(cè)進(jìn)行偏移得到的拓?fù)潼c(diǎn)，其余同1 Given中解釋。

通過(guò)以上5種方法得到拓?fù)潼c(diǎn)后，就可以儲(chǔ)存拓?fù)潼c(diǎn)了。當(dāng)前拓?fù)潼c(diǎn)只局限于一個(gè)平面板架內(nèi)，當(dāng)然也可以參照其他板架和模型中的其他構(gòu)件生成拓?fù)潼c(diǎn)。拓?fù)潼c(diǎn)的標(biāo)號(hào)為1～999，當(dāng)和這些拓?fù)潼c(diǎn)建立關(guān)聯(lián)時(shí)，使用這些關(guān)聯(lián)的標(biāo)號(hào)。

拓?fù)潼c(diǎn)可以限制在當(dāng)前板架的平面內(nèi)，或者板架內(nèi)的板的理論面或所選的板的一側(cè)。這種拓?fù)潼c(diǎn)叫二維拓?fù)潼c(diǎn)。拓?fù)潼c(diǎn)存為板架的屬性，除了點(diǎn)的位置，還有兩個(gè)方向矢量，而方向的含義取決于拓?fù)潼c(diǎn)的生成方法，這里不再詳述。

拓?fù)潼c(diǎn)最常用到的地方就在于用點(diǎn)生成曲線，而曲線在建模過(guò)程中是最常見(jiàn)的。在初級(jí)建模過(guò)程中，定義曲線需要先手工繪制一條曲線，然后再定義曲線，這樣定義出來(lái)的曲線一旦需要修改時(shí)就要重新手工將其繪制出來(lái)再重新定義。這個(gè)過(guò)程極容易出錯(cuò)且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在高級(jí)建模中，可以通過(guò)拓?fù)潼c(diǎn)來(lái)定義fillet曲線，定義出來(lái)的曲線可以隨時(shí)通過(guò)scheme語(yǔ)句來(lái)做相應(yīng)的修改，從而省去了重復(fù)勞動(dòng)的過(guò)程。同時(shí)，由于在船體結(jié)構(gòu)中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)相似的結(jié)構(gòu)，遇到這種結(jié)構(gòu)時(shí)就希望可以將已建好的模型中能用到的曲線部分或者結(jié)構(gòu)拷貝過(guò)來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，如果前期應(yīng)用了拓?fù)潼c(diǎn)來(lái)定義曲線，或者用拓?fù)潼c(diǎn)來(lái)定位某些結(jié)構(gòu)，這樣只要將相關(guān)的scheme語(yǔ)句拷貝過(guò)來(lái)做一些簡(jiǎn)單的修改就可以生成需要的曲線和結(jié)構(gòu)了。總的來(lái)說(shuō)，拓?fù)潼c(diǎn)最方便的就在于針對(duì)后期模型修改時(shí)可以減少很多不必要的重復(fù)勞動(dòng)。

2 肘板連接形式7-Free Position

肘板在船舶設(shè)計(jì)中主要是用于構(gòu)件之間的加強(qiáng)。它可以用于板架和板架之間的加強(qiáng)、板架和型材之間的加強(qiáng)，還可以用于型材和型材之間的加強(qiáng)。在初級(jí)建模中，主要運(yùn)用常規(guī)的幾種方法。這些方法針對(duì)一般的三角肘板都可以運(yùn)用。但如圖7中這樣的肘板運(yùn)用初級(jí)建模方法卻是無(wú)法做到的，只能以板架形式建模，雖然同樣可以達(dá)到效果，但卻麻煩了許多。在高級(jí)建模中，卻依然可以通過(guò)肘板方式來(lái)建模。這里就詳述創(chuàng)建該肘板的方法，也就是連接形式 7－Free Position。

圖7 3個(gè)臂的肘板

2.1 連接形式7的規(guī)則（帶有3個(gè)臂的肘板）

它是由3個(gè)臂組成的肘板，如圖7所示，可以屬于其中任意一個(gè)臂的板架?？梢暂斎階和B臂的長(zhǎng)度，系統(tǒng)會(huì)按固有的肘板標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)算。如果不輸入B，系統(tǒng)會(huì)按內(nèi)部的肘板標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算B的值。

激活相關(guān)板架，執(zhí)行命令Planar＞Model＞Create，選Bracket選項(xiàng)，系統(tǒng)顯示圖8的菜單。

圖8 3個(gè)臂的肘板菜單

選7 Free position，系統(tǒng)會(huì)顯示選擇肘板類型菜單。選KPV類型的肘板，系統(tǒng)會(huì)顯示一個(gè)菜單，該菜單用于決定肘板的平面。選擇完肘板平面后，系統(tǒng)會(huì)顯示定義肘板中臂的選項(xiàng)。對(duì)于肘板的A和B臂，顯示同樣的菜單如圖9（a）所示。定義肘板臂后，系統(tǒng)會(huì)顯示圖9（b）的菜單，輸入B的值和輸入D的值。輸入厚度，按OK。系統(tǒng)會(huì)顯示定義NOTCH和PROFILE的菜單。根據(jù)規(guī)范要求，輸入相應(yīng)的數(shù)值，肘板就創(chuàng)建完成了。

圖9 3個(gè)臂的肘板臂選項(xiàng)菜單

圖10 帶有2個(gè)臂的肘板

2.2 連接形式7的規(guī)則（帶有兩個(gè)臂的肘板）

它是由3個(gè)臂組成的肘板，如圖10所示，可以屬于其中任意一個(gè)臂的板架。通常情況下必須輸入A和B臂的長(zhǎng)度，只有當(dāng)“Panel+Profile”選項(xiàng)用于定義臂的位置時(shí)，才可以不輸入臂的長(zhǎng)度，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算。

該方法主要是避免了創(chuàng)建板架的過(guò)程，因?yàn)閯?chuàng)建板架需要較多的輔助工作，同時(shí)當(dāng)這種肘板出現(xiàn)較多時(shí)，如果通過(guò)板架來(lái)建模，將需要?jiǎng)?chuàng)建很多的板架，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。但通過(guò)創(chuàng)建肘板的方式來(lái)建模時(shí)，只需要拷貝該肘板的語(yǔ)句，修改相應(yīng)的拓?fù)潢P(guān)系就可以完成這一系列的工作，省時(shí)省力。

3 結(jié)語(yǔ)

TRIBON的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是直接與生產(chǎn)緊密聯(lián)系在一起的，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要不斷協(xié)調(diào)并經(jīng)常修改模型數(shù)據(jù)。如果前期僅運(yùn)用初級(jí)建模的方法建模，在修改時(shí)很多都要?jiǎng)h除重新來(lái)建，從而增加了設(shè)計(jì)人員的工作量，大大降低了工作效率。運(yùn)用高級(jí)建模中的一些功能，只需要修改某個(gè)邊或者某個(gè)點(diǎn)就可以將模型修改到位，由此就可完全體現(xiàn)出TRIBON M3高級(jí)建模功能的優(yōu)勢(shì)。本文僅對(duì)TRIBON M3船體高級(jí)建模中最實(shí)用的幾個(gè)建模方法進(jìn)行介紹，旨在提醒各位同業(yè)者在應(yīng)用TRIBON M3時(shí)，最大化地探索并應(yīng)用該軟件的高級(jí)應(yīng)用部分，不斷提升設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

［1］劉玉君，汪驥，張雪彪，等.計(jì)算機(jī)輔助船體建造［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，2009.