"КИРДАН"

Следует сразу сказать, что 3D моделирование теоретического корпуса судна «в твердом теле» (объект: 3D Solid), как я это делаю – не является типичным и общепринятым в судостроении. Судостроители работают либо в кривых в плоскости (с использованием проекции «КОРПУС» теоретического чертежа), либо в поверхностях. При этом трехмерное моделирование теоретических обводов корпуса средствами универсальной графической системы AutoCAD (как в теле, так и в поверхностях) без применения специализированных судостроительных приложений для генерации обводов является весьма трудоемким процессом, схема которого представлена на рисунке 1.

Рис.1. Схема моделирования теоретического корпуса в 3DSolid средствами AutoCAD.

Из собственного опыта: для доведения обводов маломерного судна до состояния близкого к плазовому качеству требуется в среднем от 6 до 12 итераций и 1,5 – 2 месяца работы.

Система «Эллипсоид» это методика моделирования теоретического корпуса при которой теоретические шпангоуты ниже и в районе ватерлинии описываются эллиптической кривой. При этом центры эллипсов лежат на одной высоте от основной плоскости (ОП) на линии пересечения диаметральной плоскости (ДП) и плоскости центров (ПЦ). Создание тела или поверхности по таким сечениям дает заготовку корпуса близкую к телу вращения, т.е. заведомо обтекаемую форму.

Рис.2. Пример модели телоретического корпуса по системе "Эллипсоид".

Форма основного корпуса ниже и в районе ватерлинии не оказывает влияния на форму носовой оконечности, которая моделируется отдельно по традиционной методике. При этом нос может быть любым (прямой, наклонный, крейсерский или даже бульбовый). Корма обычно просто срезается под транец (не принципиально под каким углом). Борт выше плоскости центров моделируется отдельно и может быть любым (с развалом, с завалом или прямой). Стыкование верхней части борта с эллиптическим бортом может вызывать затруднения, но возможные проблемы в любом случае оказываются выше ватерлинии. Кроме того, форма основного корпуса выше и в районе ватерлинии не оказывает никакого влияния на выбор типа киля.

Для реализации описанной методики было проанализировано 16 проектов яхт (таблица 1), большинство из которых реально построены и были оценены диапазоны изменения их параметров по отношению к длине по ватерлинии (рис.3.). Подчеркиваю, что на рисунке 3 приведен именно график диапазонов параметров, а не график зависимости этих параметров от длины. Для получения именно зависимостей потребовалось бы рассмотрение не 16 проектов, а как минимум 160.

Таблица 1

Главные размерения яхт.

Рис.3. График диапазонов изменения параметров маломерных судов (Диаграмма Рябоконя).

В таблице 1 и на рис.3.:

D, т - весовое водоизмещение при плотности морской воды 1,025 т/м3,

V, м3 - объемное водоизмещение,

L,В, м - длина, ширина по ватерлинии, при осадке Т, м

d = V/(LBT) - коэффициент общей полноты,

U теор, узл. - теоретическая скорость выхода судна на глиссаду (при числе Фруда порядка 0,5), оцененная по критерию Курбатова: (3(L)0,5 , где L - длина по ватерлинии, выраженная в метрах).

В пределах изменения длины по ватерлинии выделено 2 участка: от 4,0 до 6,0 метров и от 6,0 до 8,0 метров, в каждом из которых выбран типовой представитель. Для участка до 6 м это проект Дмитрия Курбатова «Дюгонь», а для участка до 8,0 проект Владимира Богданова «Викинг-32». Теоретические шпангоуты указанных проектов описаны эллиптическими кривыми и получены универсальные шаблоны (универсальный шаблон для длины до 6 метров приведен на рис.4.).

Рис.4. Шаблон для моделирования теоретического корпуса в диапазоне длин: 4,0 - 6,0 метров.

В шаблонах линия ДП определяется относительно положение плоскости центров, которое в свою очередь определяется в долях от осадки. Ординаты плоскости центров определяются в долях от ширины. Для универсальных шаблонов созданы формы Exsel, по которым могут быть рассчитаны ординаты теоретического чертежа при задании значений (в пределах заданного диапазона) длины (L), ширины (B) и осадки (Т). Порядок создания теоретического корпуса по универсальному шаблону в представляемых проектных материалах подробно описан.

По указанному шаблону выполнено проектирования корпуса проекта «Николай» (материалы проекта представлены в соответствующем разделе закладки «ПРОЕКТЫ».

Основным недостатком предлагаемой методики являются жесткие границы ее применимости. Применимость методики для малоразмерных судов свыше 8,0 метров по ватерлинии требует экспериментального подтверждения (модельного эксперимента), т.к. носовые шпангоуты плохо описываются эллиптической кривой, что дает избыточную полноту в носовой оконечности и, как следствие повышение показателей волнового сопротивления и сопротивления формы, что негативно сказывается на скоростных характеристиках корпуса. Применимость методики для спортивных яхт – сомнительна.

Кроме того, использование полученных универсальных шаблонов требует назначения величины осадки, а на ранних стадиях проектирования осадка может быть определена только очень приблизительно.

Главным преимуществом предлагаемой методики является сокращение времени работы над теоретическим корпусом с 1,5 – 2 месяцев до 2-3 дней!

Кроме того имеется возможность формализации расчетов кривых элементов теоретического чертежа. Возможно применение методики для многокорпусных систем (катамараны, тримараны и проа).

Смотреть: Текстовые материалы, PDF,   4,3 МБ

Смотреть: Приложения, PDF, 0,7 МБ

Скачать: Приложения, DWG для AutoCAD 2010, Exsel.