TRIBON SURFACE模塊的應(yīng)用

侯寶葉 孫高鵬 莫 兵

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

TRIBON SURFACE模塊的應(yīng)用

侯寶葉 孫高鵬 莫 兵

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

隨著船型的不斷豐富，在實(shí)船上有大量曲面線形需要設(shè)計(jì)人員處理。在應(yīng)用TRIBON軟件進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，SURFACE模塊可以使船舶設(shè)計(jì)人員及放樣人員完成LINES模塊不能精確定義的船上附體、特種船舶、海洋平臺(tái)、特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其他一些曲面幾何圖形的建模。通過(guò)實(shí)船使用，舉例說(shuō)明SURFACE模塊的應(yīng)用，可以有效地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，提高設(shè)計(jì)效率。

生產(chǎn)設(shè)計(jì)；建模；TRIBON SURFACE模塊

Abstract:With continuous development of different ship types，there are a large number of surfaces and lines to be dealt with.During production stage by means of TRIBON software，SURFACE module could build the model of ship appendages，special ships，platforms，special structures and other surfaces and lines that could not be completed by LINES module.Taking an existing vessel as an example，the paper illustrated application of SURFACE module by which design work could be simplified and work efficiency could be improved.

Keywords:production design；modeling；TRIBON SURFACE module

0 前言

目前，TRIBON軟件作為一款船舶設(shè)計(jì)軟件，已經(jīng)被越來(lái)越多的用戶應(yīng)用到船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)中。應(yīng)用此軟件進(jìn)行船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)，主船體線形光順一般是通過(guò)LINES模塊進(jìn)行三向光順完成的。但在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往會(huì)碰到船上附體、特種船舶、海洋平臺(tái)、特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其他多曲面幾何圖形，通過(guò)LINES模塊來(lái)處理，往往會(huì)碰到以下問(wèn)題：

1）無(wú)法精確定義線形；

2）光順時(shí)間較長(zhǎng)，效率低。LINES模塊處理曲面的方式是通過(guò)點(diǎn)形成一系列曲線，再通過(guò)這些曲線圍成網(wǎng)格，一個(gè)曲面是由眾多網(wǎng)格組成的，網(wǎng)格越多，精度越高，但是無(wú)法避免在網(wǎng)格內(nèi)部，曲面存在一定誤差。

SURFACE模塊包含很多高級(jí)曲面幾何圖形建模功能，包括幾何圖形元素（如平面、圓柱、圓錐、掃描曲線等）的生成，也可以得到多曲面的精確相交以及修剪、倒圓等功能。如能借助SURFACE模塊，通過(guò)對(duì)幾個(gè)圖形參數(shù)進(jìn)行定義，即可生成所需標(biāo)準(zhǔn)曲面，省掉了LINES模塊定義曲線，在通過(guò)曲線生成曲面的過(guò)程的同時(shí)，又能獲得精確的曲面，達(dá)到事半功倍的效果。

1 文件管理

SURFACE模塊將船型定義的所有信息存在一個(gè)文件擴(kuò)展名為.dm的數(shù)據(jù)庫(kù)中，各種可選的文件可以用作初始船型的輸入，其中包括LINES輸出的dml文件、lines數(shù)據(jù)庫(kù)、bri文件等。

建議為每個(gè)項(xiàng)目建一個(gè)單獨(dú)的目錄，SURFACE只使用dm文件，但初步設(shè)計(jì)的其他模塊還產(chǎn)生很多文件，為避免混亂，所以應(yīng)該與其他項(xiàng)目分開(kāi)。

一般，通過(guò)PROJECT TOOL模塊進(jìn)行文件的管理。首先打開(kāi)PROJECT TOOL模塊，主界面如圖1所示，在“Projects”下面創(chuàng)建新的工程并指定保存路徑。這樣在此工程下新建的SURFACE文件將統(tǒng)一保存在此目錄下。

圖1 PROJETC TOOL主界面

2 SURFACE模塊的圖形用戶界面及功能

2.1 用戶界面

打開(kāi)SURFACE模塊界面，此界面分為：菜單條、工具條、工程窗口、圖形窗口和輸出窗口等，見(jiàn)圖2。

通過(guò)在菜單條或工具條中參數(shù)或命令的輸入，可以在圖形窗口中顯示出生成的立體模型。同時(shí)，在工程窗口中，生成對(duì)應(yīng)的模型名稱并且進(jìn)行分類管理。通過(guò)圖形處理、編輯功能，最終生成需要的曲面模型文件。

圖2 SURFACE模塊主界面

2.2 功能特點(diǎn)

SURFACE模塊具有以下功能特點(diǎn)：

1）可以在正交或三維視圖中方便地交互觀察、訪問(wèn)及處理曲面模型，而且可以同時(shí)在多個(gè)窗口處理曲面；

2）具有消隱及高級(jí)照光功能，模型顯示更加形象、清晰；

3）用戶配置的圖形用戶界面可以提高使用SURFACE模塊的效率；

4）系統(tǒng)命令可以存為宏指令并且可以方便地的執(zhí)行；

5）SURFACE模塊具有64個(gè)用來(lái)保存及顯示幾何圖形的圖層，處理及觀察曲面模型更加靈活；6）可以輸入LINES及FORM模塊的曲面定義；7）SURFACE模塊的曲面定義可以用于后續(xù)的設(shè)計(jì)，比如：進(jìn)行分艙及后續(xù)建模；

8）豐富的輸出功能，包括圖形輸出及型值的輸出；

9）布爾運(yùn)算，具有豐富、靈活的曲面處理功能。

使用本模塊的目的是為了生成需要的曲面，對(duì)于規(guī)則幾何體，可以通過(guò)定義幾何體參數(shù)直接生成曲面，如：圓柱、圓錐或圓臺(tái)、球體等。對(duì)無(wú)法直接定義的曲面，通過(guò)SURFACE模塊提供的多種曲線的定義和編輯方式來(lái)定義曲面的邊界，通過(guò)邊界生成曲面；對(duì)于更加復(fù)雜的曲面，需要借助曲面處理功能，進(jìn)行編輯和處理，形成最終的曲面。

3 SURFACE模塊在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 簡(jiǎn)單幾何圖形元素

在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)碰到圓柱形吊車基座、錨鏈筒、側(cè)推筒體等簡(jiǎn)單幾何體，通過(guò)定義幾何體高度、半徑（或上下面的半徑），可以非常方便、準(zhǔn)確的生成曲面。如圖3～圖4所示。

此類簡(jiǎn)單幾何體，如果在主平面內(nèi)（如：吊機(jī)基座筒體），SURFACE模塊和LINES模塊基本都能在1 h內(nèi)完成。但是如果與主平面形成一個(gè)角度（如：錨鏈筒），LINES模塊將耗用1 d甚至更長(zhǎng)的時(shí)間卻不能得到一個(gè)準(zhǔn)確的曲面，而SURFACE模塊在基本不增加時(shí)間的情況下仍能得到標(biāo)準(zhǔn)線型。

圖3 筒體

圖4 圓臺(tái)

3.2 曲線定義邊界

在實(shí)船上存在各種曲面，如：舵葉、掛舵臂、煙囪、雷達(dá)桅、上建圍壁以及吊機(jī)基座與吊機(jī)銜接處天圓地方結(jié)構(gòu)等。這類曲面不能在本模塊中直接定義生成，可以定義曲面的邊界線（邊界線可以是圓弧、圓弧與曲線組合、拋物線等），通過(guò)上下邊界擬合或其他形式來(lái)形成需要的曲面，如圖5～圖8。這種方式也比較方便、直接，對(duì)于船上附體曲面的生成非常實(shí)用。

圖5 舵葉

圖6 天圓地方結(jié)構(gòu)

圖7 雷達(dá)桅、煙囪

圖8 上建圍壁

此類曲面邊界線比較多，所耗用的時(shí)間要長(zhǎng)些，一般SURFACE模塊要1 d時(shí)間，LINES模塊由于需要的邊界更多，耗用時(shí)間更長(zhǎng)，基本在2 d左右。

3.3 復(fù)雜曲面

與以上幾種曲面不同，首側(cè)推筒體及喇叭口、錨穴、錨臺(tái)等曲面做法相對(duì)復(fù)雜。首先在模塊中生成標(biāo)準(zhǔn)曲面，通過(guò)曲面編輯功能對(duì)曲面進(jìn)行編輯，初步得到曲面，在此基礎(chǔ)上對(duì)曲面進(jìn)行剖切，得到一系列曲線，將曲線導(dǎo)入LINES模塊進(jìn)行光順，使之與主船體線形光順過(guò)渡。最終得到如圖9～圖12所示曲面。

圖9 首側(cè)推（一）

圖10 首側(cè)推（二）

圖11 錨穴

圖12 錨臺(tái)

由于以上曲面比較復(fù)雜，完成這些工作已經(jīng)不單是時(shí)間問(wèn)題，單憑LINES模塊很難定義，甚至是無(wú)法定義曲面邊界，只有借助SURFACE模塊進(jìn)行邊界線的準(zhǔn)確定義，才能完成曲面的創(chuàng)建。這類曲面創(chuàng)建的工作一般要一周時(shí)間才能完成。

3.4 不同格式的轉(zhuǎn)換

有些附體曲面在基本設(shè)計(jì)階段已經(jīng)有三維模型，但是不能直接為TRIBON所用。此時(shí)可以嘗試借助犀牛軟件將文件格式轉(zhuǎn)換成.SAT格式文件，然后導(dǎo)入TRIBON SURFACE模塊進(jìn)行編輯，生成適用于TRIBON的文件格式。另外：像錨臺(tái)、錨唇、錨鏈筒等線形也可以直接在犀牛軟件中生成，然后導(dǎo)入TRIBON SURFACE模塊進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換。圖13～圖14為文件格式轉(zhuǎn)換前后的模型特點(diǎn)。

圖13 犀牛軟件中模型

圖14 SURFACE中模型

這類曲面如果不能借助SURFACE模塊進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，在LINES模塊中進(jìn)行光順工作要至少1 d時(shí)間才能完成，但是通過(guò)SURFACE模塊格式轉(zhuǎn)換后，只需要0.5 h就可以得到需要的曲面。

由于SURFACE模塊具有精確創(chuàng)建曲面的功能，有效提高了船廠的加工和建造精度。

4 結(jié)語(yǔ)

目前SURFACE模塊的應(yīng)用越來(lái)越成熟，越來(lái)越廣泛。實(shí)船上隨處可見(jiàn)SURFACE模塊的應(yīng)用實(shí)例，如：在38 000 DWT系列散貨船上，獨(dú)立完成了舵葉、掛舵臂以及吊機(jī)基座筒體線型；在88.8 m PSV項(xiàng)目上獨(dú)立完成上層建筑曲面線型、雷達(dá)桅線型，與LINES模塊配合完成首側(cè)推線型；在8 000 HP PSV項(xiàng)目上，獨(dú)立完成尾滾筒、上建曲面圍壁、雷達(dá)桅主體線型，與LINES模塊配合完成首側(cè)推、錨穴線型；在6 500 HP PSV項(xiàng)目上獨(dú)立完成尾部呆木、尾滾筒、上建前圍壁、煙囪、雷達(dá)桅主體線型，與LINES配合完成首側(cè)推與錨穴線型；在E169拋石船項(xiàng)目上，HEAD BOX線型是直接使用基本設(shè)計(jì)模型，通過(guò)犀牛軟件轉(zhuǎn)化而來(lái)。以上附體曲面線型既為設(shè)計(jì)大大節(jié)省了時(shí)間，又能夠在精度和建造工藝上滿足船廠生產(chǎn)要求。通過(guò)SURFACE模塊的應(yīng)用，大大縮短了線型光順時(shí)間，簡(jiǎn)化了操作流程，為整個(gè)項(xiàng)目的順利開(kāi)展創(chuàng)造條件、贏得寶貴的時(shí)間。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋開(kāi)發(fā)的不斷深入，現(xiàn)代船舶不僅要滿足各種功能要求，同時(shí)要具備節(jié)能、環(huán)保、高速、高效等特點(diǎn)。為了滿足要求，各種船型不斷涌現(xiàn)。這些船型，除主船體線形外，往往存在很多附體線形，如：錨穴或錨臺(tái)線形，首尾側(cè)推處喇叭口線形，尾鰭線形，舵葉線形，上建、煙囪、雷達(dá)桅線形以及一些特殊區(qū)域的線形等。其中大部分的線形可以通過(guò)SURFACE模塊或與其他模塊結(jié)合的方式準(zhǔn)確、快捷實(shí)現(xiàn)。通過(guò)此種方式，大大提高了設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確率。

Application of TRIBON SURFACE

HOU Bao-ye SUN Gao-peng MO Bing

（Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute，Shanghai 201203，China）

U662.9

A

1001－4624（2017）01－0098－05

2016-12-20；

2017-03-15

侯寶葉（1980—），男，工程師，從事船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

孫高鵬（1982—），男，工程師，從事船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

莫 兵（1968—），男，工程師，從事船舶輪機(jī)設(shè)計(jì)工作。