CC BY
30Вестник ВГАВТ
УДК 629.5.011
С. В. Давыдова, к. т. н., доцент. Д. В.Деркач, аспирант-стажер, ВГАВТ. 603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ И ПОСТРОЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА
Рассматриваются вопросы разработки теоретического чертежа на ранних стадиях проектирования по заданным геометрическим характеристикам. Предлагается способ автоматизированной доработки, согласования судовых обводов и оформление чертежа в соответствии с нормативными документами.
Автоматизация разработки теоретического чертежа при существующем многообразии технологий проектирования судовой поверхности остается по прежнему актуальной. Большинство современных систем выполняющих разработку судовой поверхности базируется на использовании CAD-систем. Используемый современный математический аппарат, основан на теории В-сплайнов или их более совершенной модификации NURBS. Главной задачей систем такого уровня является: сокращение трудоемкости построения судовых поверхностей; максимальная сглаженность и монотонность изменения кривизны судовых обводов. Меньшее количество систем выполняет формирование теоретического чертежа на ранних стадиях проектирования используя принятые в теории корабля методы его разработки. Несмотря на наличие автоматизированных систем различных уровней на сегодняшний день ни одна из них не получила широкого применения, в том числе из-за несовершенства методических основ выбора основных параметров судовой поверхности и узкой направленности.
На рынке CAD/CAM-систем можно выделить несколько наиболее заметных для судостроительного производства решений. Два из них - TRIBON шведской компании Kockums и FORAN испанской компании Sener - являются специализированными судостроительными системами с большим стажем эксплуатации и располагающими внушительным списком заказчиков. Однако генерация теоретической поверхности корпуса производится в этих программах по множеству параметров, которые на стадии эскизного проекта точно не известны. Получаемые результаты иногда требуют серьёзной доработки, учитывают не все нормы и правила, действующие в этой области в России, и требуют адаптации. Оформление проделанной работы в соответствии со стандартами тоже требует временных затрат. Это заставляет некоторые организации речного судостроения и судоремонта использовать традиционные ручные методы работы по формированию теоретического чертежа.
В связи с этим появилась необходимость в возможности получения теоретического чертежа по минимальному количеству параметров и автоматизации работы с ним: динамический обсчёт основных коэффициентов, соотношений и характеристик судна, возможность корректировки и оформления чертежа. Решение этой проблемы возможно на базе мощного графического редактора. Используя средства разработки (Auto Lisp, VBA), которыми фирма Autodesk снабдила базовую систему, можно создавать программы для автоматизации любых работ с чертежами, на любой стадии проектирования, подготовки конструкторской документации, даже подготовки исходных данных для станков с ЧПУ. Форматы DXF и DWG являются мировым стандартом хранения чертежей и обмена информацией между заказчиком и разработчиком. Многие предприятия применяют AutoCAD только как программу, заменяющую карандаш, не используя в полной мере предоставленными возможностями. Одним из достоинств
программ на базе AutoCAD заключается в том, что нет необходимости переучивать сотрудников для работы в непривычной для них среде, гак как большинство инженеров в наше время имеет навыки работы в интерфейсе Autodesk.
Таким образом, возникает задача целью которой является разработка автоматизированной системы на базе AutoCAD, позволяющей получить теоретический чертёж корпуса судна, соответствующий исходным длине, ширине, осадке, высоте борта, абсциссе цента величины и коэффициенту общей полноты (L, В, Т, Н, Хс, 5). Система изолирована от AutoCAD собственным набором меню и специально разработанных функций (хотя использует стандартные команды и средства в своей работе) и запускается отдельной программой-стартером.
Генерации точек теоретической поверхности выполняется интерполяционным методом, программой разработанной на кафедре ПиТПС ВГАВТ (Рис. 1). Благодаря её применению ординаты теоретического чертежа генерируются автоматически, используя минимальный набор исходной информации.
Длина судна по КВЛ, и Ширина судна по КВЛ, м Высота борта, м Осадка по КВЛ, м Коэффициент обидой полноты Абсцисса центра величины (Хс ), м ввод
Ограничения: 1) 0,5 1 S £ 0.96
2) - 0.004 0.006
Рис. 1. Ввод исходных данных для получения точек теоретической поверхности
Связь с AutoCAD обеспечивается через текстовые файлы, содержащие координаты поверхности и главные размерсния судна, по которым осуществляется построение сетки для теоретического чертежа (Рис. 2).
Исходные донные
ДлмсдоапоКВЛ.м 100
ШкмисутапоКВЛ. м 12
Высота борга м 5
Осаога по КВЛ м 3
КоэФФмгмемт общем пошоты 08
Абсцисса центра ве/ычаш f<cl м 0.003
Алпяжлы ютерямнмй
номер вэтерямнмм алпшклта. м
0 0
1 75
2 1.5
3 225
4 3
5 15
£ 4
7 5
0 И | 2 13 ' 1 «' | 5 17
0 -- — 0000 0.177 0.411 0796
1 0 097 1253 1 895 2305 2502 2.804 2983 3537
2 1.112 2.787 3.548 3 955 4 444 4.617 4.896
3 2.601 4.379 4.90В 5.162 5.293 5.448 5572 5. Л 9
4 3.872 5.278 5.646 5.842 5.915 5.943 5.955 5.977
5 4,772 5.768 5.944 6000 6.000 6500 6500 6500
Б 5,35В 5564 6500 6.000 6.000 6000 6.000 6500
7 5.593 5.998 6.000 6.000 6500 6.000 6.000 6.000
В 5533 559В 6.000 6.000 6500 6500 6500 6500
9 5.593 5598 6.000 6.000 6.000 6.000 6500 6.000
10 5593 5.998 6400 6500 6500 6000 6500 6.000
11 5.533 5.998 6500 6500 6500 6.000 6500 6500
12 5.593 5.998 6500 6.000 6.000 6.000 6500 6.000
13 5593 5998 6.000 6.000 6500 6.000 6500 6.000
14 5.412 5555 6.000 6.000 6000 6500 6500 6500
15 4.828 5.772 5566 6.000 6.000 6.000 6.000 6500
16 3.656 5262 5.729 5.836 5577 6.000 6500 6500
17 1.924 4.364 5.106 5.531 5.729 5.880 5.977 6.000
1В 0.063 2.637 4.114 4529 5.283 5511 5.705 5.955
19 0.038 1527 ЗЛО 3.979 4.446 4.797 5287
2D — --- --- — 0.000 1561 3.002 4.103
Рис. 2. Текстовый файл результатов расчёта
Вестник ВГ.АВТ
Количество ватерлиний и батоксов которые будут отображаться на теоретическом чертеже может при последующей разработке отличаться от предлагаемых базовых. В диалоговом режиме их количество уточняется.
Далее программа делит рабочую область на 4 видовых экрана, позволяющих работать с каждой проекцией отдельно и контролировать положение теоретических линии на других видах. В трёх из них отображаются проекции базовых линий теоретического чертежа, а в четвёртом они совмещаются в ЗОмодель корпуса. 20 теоретических шпангоутов и погибь бимса строятся автоматически на проекции «Корпус» (Рис. 3). Аппликаты начальной погиби бимса получены в программе интерполяции.
Рис. 3. Проекция «Корпус», построенная в AutoCAD по файлу исходных данных
Остальные 2 проекции - «Бок» и «Полуширота» строятся на основании согласования с теоретическими шпангоутами каждая на своём видовом экране (рис. 4).
Рис. 4. Базовые кривые теоретического чертежа на че1Ыр£х видовых экранах
19
Согласование производится через точки пересечения базовых линий с линиями сетки. В дальнейшем пользователь имеет возможность корректировать полученные кривые - согласование на остальных проекциях выполняется автоматически.
Автоматизация этого процесса производится благодаря отдельному типу программ -реакторам. Реактор согласования реагирует на внутренние сообщения, генерируемые системой AutoCAD во время того, как пользователь производит корректировку кривых на одной из проекций теоретического чертежа. Автоматически запускаясь, реактор определяет, где были внесены изменения, что бы запустить соответствующую процедуру согласования. Благодаря этой схеме во время работы с теоретическим чертежом теперь нет необходимости выполнять операции согласования после каждой корректировки кривых, что значительно сокращает время работы с теоретическим чертежом.
Также предусмотрено автоматическое построение дополнительных шпангоутов по любому удобному сечению для более точной.оценки плавности кривизны обводов. Если судно имеет бак и ют стандартных размеров, то их отображение на теоретическом черте выполняется автоматически. В случае если бак и ют отличаются от стандартных, то можно задать их размеры самостоятельно.
В процессе работы с теоретическим чертежом пользователю доступны расчёты объёмного водоизмещения, коэффициентов полноты, положения центра величины и центра тяжести, моментов инерции относительно любой оси. а также характеристик остойчивости и непотопляемости. Так что можно в быстро отслеживать влияние вносимых изменений. Расчеты выполняются различными методами в соответствии рекомендациями, указанными в Правилах Российского Речного Регистра, используются формулы статики судна. В интерфейсе программы предусмотрены падающие меню и панели инструментов, обеспечивающие быстрый и логичный доступ ко всем возможностям системы. На готовый теоретический чертёж автоматически (с минимальным участием пользователя) наносятся все необходимые для оформления размеры и пояснения в соответствии с ГОСТ 2.419-68 ЕСКД «Правила выполнения документации при плазовом методе производства» для последующего вывода на печать.
Список литературы
[1| Алферьеп М.Я. Теория корабля (плавучесть, остойчивость, непотопляемость и спуск судов на воду). - М.: «Транспорт», 1972. -438 с.
[2] Полещук H.H. AutoCAD. Разработка приложений, настройка и адаптация. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 974 с.
[3| Зуев С.А., Полещук H.H. САПР на базе AutoCAD - как это делается. - СПб.: БХВ-Петербург. 2004. - 1168 с.
[4] Полещук H.H.. Лоскутов П.В. AutoLISP и Visual LISP в среде AutoCAD. - СПб.: БХВ-Петербург. 2006. - 960 с.
AUTOMATION OF WORKING OUT AND CONSTRUCTION OF THE THEORETICAL DRAWING
S. V. Davidova, /1 V. Derkach
Ouesiions of the working out of the theoretical drawing on early ' design stages under the given geometrical characteristics are considered. The way of the automated completion, the coordination of ship contours and drawing registration according to standard documents is offered.
