CC BY
16Математическая модель и приведенные зависимости могут быть использованы при обосновании проектных характеристик перспективных автомобильно-пассажирских паромов внутреннего плавания.
Список литературы
[1] Любимов В.И., Михайлов М.Ю. Учет требований эксплуатации при выборе главных разме-рений автомобильно-пассажирских паромов внутреннего плавания // Проблемы транспорта Сибири / Сб. научн. тр. - Новосибирск. НГАВТ. 2003. - С. 47-54.
[2] Михайлов М.Ю. Исследование проектных параметров автомобильно-пассажирских паромов внутреннего плавания на базе математической модели выбора оптимальных элементов и характеристик // Молодые ученые внутреннему водному транспорту Сибири / Сб. научн. тр. - Новосибирск. НГАВТ. 2003. - С. 70-80.
THE ANALYSIS OF DESIGN CHARACTERISTICS OF AUTOMOBILE-PASSENGER FERRIES OF INTERNAL
NAVIGATION
V. I. Lyubimov, M. Yu. Mikhailov
Research of influence of design parameters of ferries on technical-operational and economic parameters is given.
УДК 629.12.002-52
С. В. Давыдова, к. т. н., доцент, ВГАВТ. 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ЗАДАЧИ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ПЛАЗОВОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Внедрение новых технологий и использование автоматизированных систем проектирования позволяют усовершенствовать технологию плазовой подготовки производства, повысить ее качество, снизить сроки и стоимость выполнения данного вида работ. В статье дается оценка изменениям этапов плазовой подготовки производства в связи с переходом к новым современным концепциям. Выявляются резервы использования автоматизированных систем, связанные с разработкой эффективных методик по классификации корпусов и выявлению закономерностей их формирования. Рассматривается принцип формирования модели судовой поверхности на примере поверхности сухогрузного судна.
В общей системе технологической подготовки производства значительную долю составляют плазовые работы. Плазовые работы включают: вычерчивание и согласование деталей теоретического чертежа; определение формы и размера деталей; изготовление шаблонов, каркасов макетов; проверочно-разметочные работы. Первые три вида работ относят к подготовке производства (плазовая подготовка), так как они выполняются до начала производственного процесса постройки судна.
Внедрение новых технологий и использование автоматизированных систем проектирования позволяют усовершенствовать технологию плазовой подготовки производства, повысить ее качество, снизить сроки и стоимость выполнения данного вида работ. Активное введение автоматизации плазовых работ произошло в 60-70 г.г. Они
были представлены как самостоятельными программами, так и частями более крупных автоматизированных систем, Например, соответствующие разделы присутствовали в таких известных системах как РОЯЛЫ и АТОПС. Практически все автоматизированные системы плазовой подготовки производства имеют подобную стратегию выполнения работ, продиктованную, во-первых, традиционным процессом штазово-технологической подготовки производства, во-вторых, определенным уровнем развития и возможностями, как программного обеспечения, так и вычислительной техники.
В обобщенном виде полный комплекс плазовых работ в автоматизированных системах выполняется в 6 этапов.
1-ый этап. Предварительное формирование теоретического чертежа. Подготовка необходимой цифровой и геометрической информации. Представление исходных данных в необходимом формате для импортирования их в автоматизированную систему.
2-ой этап. Получение сглаженных обводов корпуса.
3-ий этап. Создание математической модели судна. Размещение профильного набора, стыков и пазов обшивки, переборок, палуб и платформ.
4-ый этап. Определение контуров и размеров деталей корпуса.
5-ый этап. Разработка карт раскроя. Формирование библиотеки карт раскроя.
6-ой этап. Расчет плазовой информации для гибки деталей, определение формы корпусной оснастки. Вычерчивание шаблонов для гибки.
На начальных стадиях применения данных программных комплексов осуществлялось на судостроительных предприятиях. Развитие и автоматизация плазово-технологической подготовки позволили перенести данный вид работ в проектные организации и выполнять их уже на ранних стадиях проектирования. При этом работы 5-го-этапа по разработке карт раскроя выделились в крупный самостоятельный комплекс, решающий так же задачи оптимизации раскроя, и особенно узкоспециализированные программы не включают его. В остальном, принятая последовательность работ, присущая автоматизированным системам, решающим поставленные задачи сохраняется. Однако внутреннее содержание этапов в связи с переходом к новым современным концепциям подверглось значительным изменениям. В первую очередь это связано с использованием трехмерной графики для создания модели судна и применение нового, более эффективного аппарата для работы с моделью. Так, по сравнению с предыдущими системами можно выделить следующие принципиальные отличия.
- Значительно упрощена подготовка исходных данных. В современных системах отсутствует сложная система кодирования вводимой информации, и начальный этап сводится, как правило, либо к заданию плазовых ординат с помощью перечисления их координат либо вводом графической информации, подготовленной другими системами и автоматической ее перекодировкой в формат используемой системы.
- Нет необходимости в согласовании обводов, так как каждая точка модели имеет три координаты, т.е. согласование происходит автоматически.
- Как правило, для создания математической модели судна не используют проблемно-ориентированные языки для описания положения теоретических линий шпангоутов, стыков и пазов обшивки, переборок, палуб и платформ и т.д. Эти функции выполняются с помощью системы команд являющих геометрическим инструментом для создания модели.
- Трехмерное представление модели обеспечивает автоматизацию получения разверток деталей.
- Разработка карт раскроя и описание маршрута тепловой резки выполняется автоматически с оптимизацией процесса.
В настоящее время наблюдается развитие узкоспециализированных систем используемых российскими судостроительными предприятиями наряду с мощными за-
рубежными системами, автоматизирующими все области процесса проектирования судна. Предлагаемый широкий круг узкоспециализированных систем на Российском рынке отличается приемлемой стоимость и взаимозаменяемостью, что позволяет выполнять сквозную автоматизации процесса проектирования.
К таким системам может быть отнесена система плазово-технологической подготовки производства SEA SOLUTION разработанная фирмой "Си Тех" и являющаяся продолжением системы "АПИРС", известной в судостроении с 1994 г. Система является показательной, так как принципы работы в ней соответствуют современным системам аналогичного назначения.
Придерживаясь традиционных этапов работ в автоматизированных системах пла-зовой подготовки производства, рассмотрим особенности работы системы SEA SOLUTION.
1-ый этап. Исходными данными для работы в системе могут служить координаты точек либо линии теоретического чертежа разработанного ранее. Координаты могут быть представлены в виде текстового файла, где каждой вводимой точке должна соответствовать строка с координатами х, у и z. Линии, точки и узлы полилиний полученных графически в форматах DXF из системы Avtocad, SRF из системы FastShip, DBG из системы Intergraph импортируются в систему, пройдя процедуру автоматической перекодировки.
Введенные в систему точки будут использоваться в качестве аппроксимационных, т.е. точек к которым приближается формирующаяся поверхность судна. На первых этапах работы выполняется анализ расположения исходных точек, выявляются характерные линии теоретического чертежа, и определяется порядок формирования модели корпуса судна.
2-ой этан. Формирование модели поверхности судна является вторым, а также самым сложным и трудоемким участком работы в системе. Трехмерное моделирование корпуса обеспечивает автоматическое согласование обводов. Проектирование осуществляется в трехмерном графическом редакторе. В нем осуществляется ввод, отображение и редактирование графических объектов, также он выполняет ряд специализированных функций. Работа с объектом выполняется как в традиционных проекциях, так и в изометрии.
Основной принцип формирования поверхности судна в системе SEA SOLUTION состоит в создании поверхностей, опирающихся на каркасные линии.
Рассмотрим простейший пример формирования судовой поверхности, показанный на рис. 1 и 2. На рис. 1 видны каркасные (опорные) линии, предназначенные для формирования поверхности борта, палубы и транца.
На рис. 2 показана судовая поверхность, натянутая на выделенные каркасные линии. Способ образования элементарных поверхностей зависит формы обводов судна. Судно имеет сложные обводы, и математический аппарат не позволяет создать сглаженную единую судовую поверхность, опирающуюся на характерные судовые линии. Поэтому модель судна представляется совокупностью элементарных поверхностей,
Рис. 1.
формирующих модель в целом. Их выделение начинается с анализа плазовых ординат, выявления каркасных линий выполняемого на первом этапе. Для однотипных обводов способы их определения одинаковы.
Рис. 2.
Выделяют три вида элементарных поверхностей: плоские, регулярные и криволинейные.
К плоским можно отнести такие поверхности как транец, плоское дно, плоский борт, поперечные и продольные переборки и т.д.
Регулярными будем называть поверхности имеющие образующую. Такими поверхностями являются цилиндрическая вставка корпуса, палуба с погибью и т.д.
Элементарные криволинейные поверхности являются самыми сложными в реализации, могут иметь различный характер кривизны, и их отличительной особенностью является возможность сглаживания с необходимой точностью.
Существуют следующие рекомендации выделения криволинейных поверхностей:
- каркас состоит из четырех линий, так как криволинейная поверхность, опирающаяся на четыре линии, имеет более широкие возможности редактирования;
- поверхность не должна иметь взаимно перпендикулярных областей, так как ее редактирование значительно усложняется и не гарантируется необходимый результат;
- если судовая поверхность имеет линии слома, то они должны являться каркасными;
- количество выделяемых криволинейных поверхностей должно быть минимально.
Рис. 3.
Формирование элементарных криволинейных поверхностей (рис. 3) состоит из следующих этапов:
- создание каркаса поверхности из четырех линий;
- ввод аппроксимационных точек для каркасных линий;
- приближение каркасных линий к аппроксимационным точкам;
- создание поверхности, опирающейся на каркасные линии;
- ввод аппроксимационных точек для поверхности;
- приближение поверхности к аппроксимационным точкам;
- редактирование поверхности.
Для каждой поверхности осуществляется контроль качества, создаваемых линий и поверхностей (рис. 4).
Голубым цветом отображаются районы перегиба по шпангоутам, красным по ба-токсам. фиолетовым по ватерлиниям. Эти районы отделяют те участки поверхности, где есть вогнутость поверхности отличная от общей кривизны всей поверхности. По сечениям видно, что в месте пересечения границ зон перегибов они меняют характер кривизны. Таким образом, можно точно определить на поверхности все районы перегибов.
3-ий этан. Построение поверхности палуб и переборок является следующим этапом работ. Принцип их построения аналогичен способу создания поверхностей на предыдущем этапе и так же могут использоваться возможности системы, позволяющие максимально упростить данные построения.
Система позволяет автоматически получить линии, образующиеся в результате пересечения поверхностей. Используя эти возможности, образуются бортовая линия палубы, линии пересечения поперечных переборок и корпуса и т. д. На данном этапе выполняются построение всех необходимых вырезов на поверхности корпуса, палубах и переборках. Следующим шагом является нанесение линий протыкания поперечного и продольного набора корпуса, пробивка пазов и стыков для задания деталей наружной обшивки. Система позволяет вводить текстовую информацию, что дает возможность подписывать необходимые линии.
4-ый этап. Следующей стадией работ является определение параметров деталей, таких как толщина, номер или направление и если необходимо их корректировка. На экране появиться диалоговое окно с изображением и параметрами развертки. Можно посмотреть размеры развернутого листа (рис.5). В случае если его размеры выходят за размеры заказного листа, можно после выхода из диалога отказаться от создания листа с помощью команды системы. Можно оставить лист и изменить положение линий пазов или стыков. Таким образом, при задании деталей имеется возможность проконтролировать размеры каждой детали наружной обшивки.
Рис. 4.
Plato: 298 "1-3"
Center: 0.368.0.242. 0.388 m
Min. Area Drmeitrons: ¡0.876165-0.750628 m Boundary Stretchirg: fmin - 0.0X. ли - 0.2 X Min Width DimPTtinm |0 Э5473" С.6Э4237 m Дгмд d»i«-t- 1.0 * f 0.0 on ssw I
Area: 10.43265410.432654 )m2 Applied deiormaticn: | 0.0 %
Mass 20 378 kg
Рис. 5.
\ с
v*-
Vnos 3-L -r-
<S>
e ,-' ,
©
L
kl I
if X it
S k>
....
rhr'^
/)ИНН* ri-r-Cl
та
0 I
/¿14 (¿)
//> // i
J
i
Л ■■
IMl
I rr>
nt j-tlг.- ACB.0« П=--.'Т \,'ГРЭ5
СЛОМ Z«IS£0 cr 0П (Jj -г«in
Pc^pif^tHis ' LJar sWjiH мм
I 4i'—t
Дате ШГ7.11? r
Рис. 6.
5-ый этап. Последним шагом работ является автоматическое формирование пла-зовой книги по проекту, развертка листовых деталей (рис. 6) и шаблонов по ним, растяжки наружной обшивки. Информация, полученная в системе, является доступной для ряда автоматизированных систем, предназначенных для дальнейшей разработки
проекта. Передача осуществляется в файлы формата ОХР и при необходимости в другие системы Ра513Ь1р> Рго-Ег^епеег, КАТ1А, РОЯАМ, Ашокоп.
Система работает в окружении дополнительного программного обеспечения, такого как текстовые процессоры, электронные таблицы, графические редакторы, системы раскроя металла, программ по расчетам гидростатики, прочности, ходкости и т.д.
Как было отмечено ранее, наиболее сложными являются работы второго этапа, по формированию судовой поверхности. На их же выполнение отводится значительная часть времени по разработке проекта, порядка 60%. Это связано со значительной долей ручных процедур выполняемых на данной стадии работы над проектом. Сокращение сроков работ данного этапа существенно сокращает общее время работ.
Здесь, несомненно, есть резервы, связанные с разработкой эффективных методик по классификации корпусов и выявлению закономерностей их формирования, что также позволило бы вести параллельные работы по созданию различных частей судна. Рассмотрим принцип формирования судовой поверхности на примере поверхности сухогрузного судна. Как правило, сухогрузные суда внутреннего плавания, это суда с плоским днищем и вертикальными бортами, имеющие цилиндрическую вставку Для таких корпусов целесообразно делить поверхность на носовую, кормовую части и цилиндрическую вставку и разрабатывать их отдельно.
Рассмотрим формирование оконечностей на примере носовой оконечности сухогрузного судна, состоящей из двух элементарных поверхностей: носовой поверхности борта и плоской поверхности днища (рис. 7).
Носовая поверхность борта является элементарной криволинейной поверхностью. Она опирается на четыре каркасные линии под номерами 1, 2, 3 и 4. Где линия 1 -бортовая часть шпангоута начала цилиндрической вставки, 2 - бортовая линия палубы, 3 - линия форштевня, 4 - линия притыкания борта к днищу.
Плоская поверхность днища - плоская элементарная поверхность. Она опирается на каркас из трех линий под номерами 4, 5 и 6. Где 5 - днищевая часть шпангоута начала цилиндрической вставки, 6 - линия киля.
Создание носовой поверхности сухогрузного судна выполняется в следующей последовательности:
- формирование каркаса носовой поверхности борта;
- ввод аппроксимационных точек для каркасных линий;
- корректировка каркасных линий;
- создание поверхности, опирающейся на каркасные линии;
- ввод аппроксимационных точек для носовой поверхности борта;
1
Рис. 7.
- приближение носовой поверхности борта к аппроксимационным точкам;
- формирование каркаса плоской поверхности днища;
- формирование плоской поверхности днища.
Аналогично носовой оконечности происходит формирование кормовой оконечности. Поверхность цилиндрической вставки также может быть разделена на элементарные поверхности (рис. 8): бортовую поверхность цилиндрической вставки и плоское днище.
бортовая поверхность цилиндрической вставки
Рис. 8.
Соединением носовой, кормовой поверхностей и цилиндрической вставки получаем полную судовую поверхность. На основании предложенной технологии формирования корпуса определяется последовательность выделения групп аппроксимаци-онных точек предназначенных для формирования каждой из элементарных поверхностей, и их способ корректировки.
Для любой судовой поверхности может быть разработана подобная принципиальная методика формирования корпуса, выполненная на основании классификации оконечностей судов. Данный подход позволит сократить время анализа и обработки исходных данных, а также ускорить процесс редактирования и сглаживания судовой поверхности.
Список литературы
[1] Кулик Ю.Г , Сумеркин Ю.В. Технология судостроения и судоремонта. - Москва: Транспорт, 1988.
[2] Давыдова C.B. Основы системы SEA SOLUTION. - II. Новгород: Издательство ГОУ ВПО ВГАВТ, 2004. - 36 с.
PROBLEMS AND WAYS OF INCREASE OF EFFICIENCY OF USE OF THE AUTOMATED SYSTEMS PREPARATIONS OF MANUFACTURE S. V. Davydova
Introduction of new technologies and use of the automated systems of designing allow to improve technology preparations of manufacture to raise its quality, to lower terms and cost of performance of the given kind of works. In clause the estimation to changes of stages preparations of manufacture is given in connection with transition to new modern concepts. Reserves of use of the automated systems, connected with development of effective techniques on classification of cases and revealing of laws of their formation come to light. The principle offormation of model of a ship surface on an example of a surface of a dry-cargo vessel is considered.
