ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΓΑΣΤΡΑΣ ΠΛΟΙΟΥ ΑΠΟ ΕΝΑ ΣΧΕΔΙΟ ΝΟΜΕΩΝ ΣΤΟ...

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών

Τομέας Μελέτης Πλοίου & Θαλασσίων Μεταφορών

Ακαδημαϊκό Έτος 2012-2013 - Εαρινό Εξάμηνο «Συστήματα CAD/CAM για την Σχεδίαση & Κατασκευή Πλοίου»

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΓΑΣΤΡΑΣ ΠΛΟΙΟΥ ΑΠΟ ΕΝΑ ΣΧΕΔΙΟ ΝΟΜΕΩΝ ΣΤΟ RHINOCEROS®

Στοιχεία φοιτήτη

Ονοματεπώνυμο: Victor Bolbot

ΑΜ: 08110043

Εξ. εγγραφής: 6

Παραδόθηκε τον Σεπτέμβριο του 2013Τροποποιήθηκε τον Ιανουάριο του 2016

ΚΑΤΑΣΚΕΥΉ ΓΆΣΤΡΑΣ ΠΛΟΊΟΥ ΆΠΟ ΈΝΑ ΣΧΈΔΙΟ ΝΟΜΈΩΝ ΣΤΟ RHINO VICTOR BOLBOT

Περιεχόμενα

Γενική περιγραφή της άσκησης - Σύνοψη....................................................................................2

Μεθοδολογία της άσκησης...........................................................................................................2

Υπολογίσμός του συντελεστή σύμπτύξης....................................................................................2

Ζήτημα 1: Ψηφιοποιήση των δεδομένων......................................................................................3

Α. Δημιουργία πλαισίου............................................................................................................3

Β.Δημιουργία καμπυλών...........................................................................................................5

Ζήτημα 2: Μετατροπή στις πραγματικές διαστάσεις του περάματος...........................................9

Ζήτημα 3: Κατασκευή επιφανειακών τμημάτων γάστρας..........................................................10

Ζήτημα 4: Κατοπρισμός και εξαγωγή ισάλων............................................................................13

Γενική περιγραφή της άσκησης - Σύνοψη.

Ο σκοπός της άσκησης είναι η δημιουργία του μοντέλου της γάστρας του πλοίου άπο ένα σχέδιο νομέων με την χρήση του προγράμματος Rhinoceros®. Η απαραίτητη πληροφορία δίνεται σε ένα αρχείο tif., χρησιμοποιώντας το οποίο, δημιουργούνται οι ψηφιοποιημένες καμπύλες των νομέων και προφίλ. Στην συνέχεια αυτές μεγεθύνονται και χρησιμοποιώντας τις αντίστοιχες εντόλες του προγράμματος Rhinoceros® για την δημιουργία επιφανειών, προκύπτει το τριδιάστατο μοντέλο της γάστρας. Η τελική επιφάνεια προκύπτει να έχει G1 συνέχεια. Τέλος οι ίσαλοι που προκύπτουν άπο το τριδιάστατο μοντέλο συγκρίνονται με τις άρχικές ισάλους που είχαν δοθεί σε αρχείο tif.

Μεθοδολογία της άσκησης.

Παρόλο που υπάρχει μία υποδιαίρεση της άσκησης στα επιμέρους τμήματα, η επιτυχής εκπόνηση της ήταν αναγκαίο να βασιστεί σε μία ολιστική προσέγγιση. Προφανώς, για να δημιουργηθέι μία επιφάνεια με την G1 συνέχεια, πρέπει να υπάρξει μία ιδιαίτερη επεξεργασία των καμπυλών και συγκεκριμένα βήματα στο στάδιο της ψηφιοποίησης τους. Το ίδιο απαιτείται για να προκύψουν ισάλοι που δεν αποκλείνουν πολύ άπο τις αρχικές. Γι' αυτό κατα την διάρκεια της εκπόνησης της άσκησης χρειάστηκε αρκετές φορές για την επιτυχή έκβαση του ζητήματος 3 και 4 να ξαναγίνει το βήμα 1. Τα βήματα που παρουσιάζονται εδώ είναι τα ελάχιστα δυνατά για την επιτυχή εκτέλεση της άσκησης

Υπολογίσμός του συντελεστή σύμπτύξης.

Το τελικό μήκος του σκάφους θα προκύπτει χρησιμοποιώντας το μήκος που φαίνεται στην αποτύπωση, πολλαπλασιασμένο με τον συντελεστή σύμπτυξης: σ = 0.9 + 0.2 * Ν / 24, όπου Ν η αλφαβητική θέση του πρώτου γράμματος του επιθέτου. Για Ν=Μ δλδ, για Ν=12--> σ=1, όποτε δεν χρειάζεται να γίνει καμμία σύμπτυξη.

2/14


Ζήτημα 1: Ψηφιοποιήση των δεδομένων.

Η ψηφιοποίηση των δεδομένων προκύπτει χρησιμοποιώντας το αρχείο perama.tif που δόθηκε με την εκφώνηση της άσκησης. Τα βήματα που ακολουθήθηκαν έχουν ως εξής:

Α. Δημιουργία πλαισίου

1. Χρησιμοποιώντας την εντολή PictureFrame τοποποθετείται το αρχείο perama.tif σε Front view, όπως στο Σχήμα 1.

Σχήμα 1: Τοποθέτηση εικόνας.

2. Τοποθετείται ένα Point στην αρχή των αξόνων, όπως στο Σχήμα 2.

3. Με την χρήση των Nudge keys μεταφέρεται το σχέδιο των νομέων στην αρχή των αξόνων έτσι ώστε ο άξονας συμμετριάς να βρίσκεται στον άξονα x=0 και το κατώτατο σημείο του νομέα να συμπίπτει με την αρχή των αξόνων, όπως στο Σχήμα 3.

4. Ρυθμίζεται η διαπερατότητα στο Properties-->Materials-->Transparency.

5. Πραγματοποιείται ένα Copy στην εικόνα και το αντίγραφο το περιστρέφουμε γύρω άπο y άξονα κατά 90ο με εντολή Rotate στο Top view.

6. Εφαρμόζεται ένα Lock στο πλαίσιο. Πλέον είναι δυνατόν να γίνει η ψηφιοποίηση των καμπυλών πάνω στις αυτές τις δύο επιφάνειες. Το αποτέλεσμα φαίνεται στο Σχήμα 4.

3/14


Σχήμα 2: Τοποθέτηση σημείου στην αρχή των αξόνων.

Σχήμα 3: Μεταφορά του σχεδίου νομέων στην αρχή των αξόνων

4/14


Σχήμα 4: Το παραγόμενο πλαίσιο

Β.Δημιουργία καμπυλών

1. Επιλέγεται το Right view ως το σχέδιο νομέων. Άπο τις ισάλους και το σχέδιο των νομέων προκύπτει, ότι ο κάθε νομέας αποτελείται άπο ένα ευθύγραμμο οριζόντιο τμήμα κοντά στον άξονα συμμετρίας και άπο μία καμπύλη. Επιλέγεται το αριστερό τμήμα για να καθοριστεί αυτό το επίπεδο τμήμα κοντά στον άξονα συμμετρίας. Αυτο το κάνουμε τοποθετόντας μία κόκκινη κάθετη γραμμή με χρήση εντολών Polyline και έχοντας πατημένο το Ortho.

Σχήμα 5 :Δημιουργία ευθύγραμμου τμήματος στους νομείς

2. Πραγματοποιείται Mirror για αυτή την γραμμή ως προς y άξονα.Το αποτέλεσμα φαίνεται στο Σχήμα 5.

5/14


3. Αλλάζεται Layer για να έχουν οι νομείς άλλο χρώμα (γαλάζιο).

4. Χρησιμοποιείται η εντολή InterpCrv για να δημιουργηθούν οι νομείς προσπάθόντας οι καμπύλες να συμπέσουν με τους δωθέντες νομείς. Σε κάθε περίπτωση ο νομέας ξεκινά άπο την κάθετη επίπεδη γραμμή και όχι άπο το επίπεδο συμμετριάς.

5. Σε κάθε νομέα ξεχωριστά πραγματοποιείται μία πρώτη χονδροειδή εξομάλυνση. Η εξομάλυνση γίνεται με την χρήση των εντολών EditPtOn,CurvatureGraph και με τα Nudge Keys. Το αποτέλεσμα φαίνεται στο Σχήμα 6.

Σχήμα 6: Οι νομείς του πλοίου

6. Έπειτα οι νομείς μεταφέρονται στην διαμήκη θέση τους. Αυτό γίνεται είτε με την εντολή Move είτε κάνοντας Drag με το ποντίκι στο Front view, έχοντας πατημένη την επιλογή Ortho. Για την ακριβέστερη τοποθέτηση τους χρησιμοποιούνται τα Nudge Keys. Oι νομείς στις θέσεις τους φαίνονται στο Σχήμα 7.

7. Επαναλαμβάνεται η εξομάλυνση στους νομείς, βρίσκοντας τις διαφορές των νομέων άπο το προφίλ και την ανώτατη 'ίσαλο'. Τελικά στην άσκηση αυτή πρόκυψε, ότι για άγνωστους λόγους οι νομείς 3,4,16,17 δεν μπορούσαν επακριβώς να πέσουν στην θέση τους.

8. Με την χρήση της εντολής Section στο Right view, κατασκευάζονται τα σημειά των Buttocks. Με την εντολή CurveThroughPt, δημιουργούνται οι καμπύλες των Buttocks, όπως φαίνεται στο Σχήμα 8. Οι καμπύλες αυτές συγκρίνονται με τις δεδομένες γραμμές και άπο την σύγκριση προκύπτει τι εξομάλυνση πρέπει να γίνει ακόμα στους νομείς.

9. Αφού γίνει αυτό, με βάση τούς νομείς και σχέδιο γραμμών, κατασκευάζεται η καμπύλη του προφίλ. Η προκύπτουσα καμπύλη απέχει πολύ στο τμήμα της πρύμνης άπο το σχέδιο της καμπύλης στην πρύμνη, για τους λόγους που εξηγούνται στο Ζήτημα 3 και 4. Δίνεται προσοχή, η μορφή αυτή της καμπύλη να είναι σχετικά ομαλή και αυτό μπορεί να το κάνουμε μεταφέροντας πάνω κάτω τους νομείς στο τμήμα της πρύμνης. Η προκύπτουσα μορφή του προφίλ φαίνεται στο Σχήμα 9.

6/14


Σχήμα 7: Οι νομείς τοποθετοιμένοι στις θέσεις τους.

Σχήμα 8: Τα παραγόμενα Buttocks

7/14


Σχήμα 9: Η μορφή του προφίλ

10. Κατασκευάζεται μία καμπύλη που προσεγγίζει επακριβώς το προφίλ. Αυτό πραγματοποιείται, κάνοντας Copy στην προηγούμενη καμπύλη, σπάζοντας την στην περιοχή της πρύμνης με εντολή Split, κατασκευάζοντας μία καμπύλη στη περιοχή εκείνη που προσσεγίζει καλά την ακμή και ενώνοντας την με τα σπασμένα κομμάτια της προηγούμενης καμπύλης με εντολή Blend. Γίνεται μία προσπάθεια να διατηρηθεί συνέχεια της καμπυλότητας. Το απομείνων κομμάτι διαγράφεται. Το παλιό και νέο προφίλ φαίνεται στο Σχήμα 10.

Σχήμα 10: Οι τελικά παραγόμενες γραμμές

8/14


11. Τέλος για τις ανάγκες του ζητήματος 3 κατασκευάζεται άπο το σχέδιο των νομέων η “καμπύλη” ίσαλος. Η ίσαλος προκύπτει άπο τους νομείς, προφίλ και Buttocks. Απο την μορφή της ισάλου προκύπτουν επιπλέον απαιτήσεις εξομάλυσης των νομέων. Το αποτέλεσμα φαίνεται στο Σχήμα 10.

Έτσι έχουν κατασκευαστεί όλες οι απαραίτητες καμπυλες για την δημιουργία της επιφάνειας. Στην πραγματικότητα όμως η διαδικασία αυτή άπο το σημέιο 5 γίνεται μία επαναληπτική διαδικασία που συγκλίνει σχετικά γρήγορα, όταν ακολουθούνται σωστά τα βήματα.

Ζήτημα 2: Μετατροπή στις πραγματικές διαστάσεις του περάματος

Για την εκτέλεση της μεγέθυνσης χρησιμοποιείται η εντολή Scale. Προτού όμως γίνει αυτή, κάνουμε μετατροπή στις μονάδες άπο mm σε m με εντολή Options, ανατρέχοντας στα Documents Properties-Units—Model units και αλλάζοντας τις μονάδες άπο mm σε m. Στην συνέχεια:

1. Δημιουργούνται δύο ευθύγραμμα τμήματα με εντολή Polyline. Το πρώτο έχει μήκος ίσο με το μήκος πού φαίνεται στη αποτύπωση του σχέδιου γραμμών (Σχήμα 11). Το δεύτερο (έχοντας πατημένη την επιλογή στο Osnap Near και Κnot) δημιουργείται χρησιμοποιώντας ώς αρχικό σημείο το αριστερό άκρο του πρώτου ευθύγραμμου τμήματος και δίνοντας τιμή 4 για το μήκος στην γραμμή εντολών.

2. Χρησιμοποιείται η εντολή Scale, επιλέγοντας όλες τις ζητούμενες καμπύλες. Για το Οrigin Point επιλέγεται το αριστερό άκρο του ευθύγραμμου τμήματος, που φαίνεται στο Σχήμα 11. Για το first reference point επιλέγεται το δεξί άκρο του μήκους της αποτύπωσης. Για το second reference point επιλέγεται το δεξί άκρο του δεύτερου ευθύγραμμου τμήματος (αυτού που έχει μήκος 4).

3. Το τελικό συνόλο καμπυλών μεταφέρεται στην αρχή των αξόνων κάνοντας Drag και χρησιμοποιώντας Nudge Keys.

Σχήμα 11: Κλίμακα του πλοίου.

4.

9/14


Ζήτημα 3: Κατασκευή επιφανειακών τμημάτων γάστρας

Τα βήματα που ακολουθούνται είναι:

1. Στο σύνολο καμπυλών του 2 Ζητήματος εκτελείται η εντολή Curve Network. Σε αυτή επιλέγονται οι νομείς, η ίσαλος και το προφίλ, που έχει πιο ομαλή μορφή. Εδώ χρησιμοποιείται η προεπιλογή Autosort. Για το Εdge matching χρησιμοποιείται το Position. Οι συνθήκες που επιλέχθηκαν φαίνονται στο Σχήμα 12.

Σχήμα 12: Εκτέλεση εντολής Curve Network.

2.Έπειτα επιλέγεται το κανονικό προφίλ και σε αυτό εφαρμόζεται η εντολή Extrude curve --> Straight. Για το τελικό σημείο χρησιμοποιείται η αρχή των αξόνων. Έτσι δημιουργείται επίπεδη επιφάνεια στην περιοχή του προφίλ.

3.Ανάμεσα στις δύο προηγούμενες επιφάνειες, κάτω στην περιοχή της πρύμνης, δημιουργείται επίπεδη επιφάνεια χρησιμοποιώντας την εντολή Planar curves. Γίνεται αποδοχή στις τροποποιήσεις που δίνει το πρόγραμμα.

4. Επακολούθως, χρησιμοποιείται η εντολή Variable fillet surfaces ανάμεσα στην πρώτη και τελευταία επιφάνεια με ακτίνα 0.01, όπως φαίνεται στο Σχήμα 14, ώστε να υπάρχει ομαλή μετάβαση.

Σχήμα 14: Παραγωγή fillet.

5. Τέλος γίνεται ένα Join για όλες τις δημιουργημένες επιφάνειες.

10/14


Όπως φαίνεται άπο τα Σχήματα 15 και 16, επιτυγχάνεται ο αρχικός στόχος μία επιφάνειας με G1 συνέχειας, διατηρώτας τις ακμές εκεί που χρειάζεται.

Σχήμα 15: Η επιφάνεια που παράχθηκε.

Σχήμα 16: Η επιφάνεια που παράχθηκε.

11/14


Η προσπάθεια επίλυσης του προβλήματος, χρησιμοποιόντας το πραγματικό προφίλ, έδωσε αποτέλεσμα, που παρουσιάζεται στο Σχήμα 17.

Σχήμα 17: Η εναλλακτική βέλτιστη λύση

Η λύση αυτή προκύπει δημιουργόντας Buttocks άπο τους νομείς, έπειτα δημιουργόντας επιφάνειες εκατέρωθεν της ευαίσθητης περιοχής της πρύμνης και χρησιμοποιώντας την εντολή Curve Network στο τμήμα της πρύμνης με το πρόβλημα. Για το τμήμα το προφίλ στην πρύμνη χρησιμοποιήθηκε η επιφάνεια στο τμήμα της πρύμνης. Η λύση αυτή, όπως φαίνεται και άπο το σχήμα δεν αναπαριστά πιστά την γάστρα του πλοίου, γι'αυτό και ήταν αναγκαία η χρήση του τροποποιημένου προφίλ.

12/14


Ζήτημα 4: Κατοπρισμός και εξαγωγή ισάλων.

Για τον κατοπρισμό του μοντέλου γίνεται ένα Mirror των γραμμών ως προς x άξονα. Για την εξαγωγή των ισάλων ακολουθούνται τα εξής βήματα:

1. Εκτελούνται τα βήματα του ζητήματος 3 στις καμπύλες του ζητήματος 1, μετά το Mirror, για να παραχθεί η μορφή γάστρας χωρίς scale.

2. Στο μοντέλο της γάστρας εφαρμόζεται η εντολή Contour (distance=2 και η τομή ξεκινά άπο την κατώτατη ίσαλο) όπως φαίνεται στο Σχήμα 18. Οι τομές που περισσεύουν διαγράφονται.

Σχήμα 18: Η εφαρμογή της εντολής Contour στην επιφάνεια.

3. Άπο τις παραγόμενες ισάλους χρησιμοποιείται το μισό, το οποίο περιστρεφεται κατάλληλα με την εντολή Rotate

4. Τελικά οι ισάλοι μεταφέρονται στην τελική θέση και συγκρίνονται με τις αρχικές ισάλους, όπως φαίνεται στο Σχήμα 19.

Οι ίσαλοι που προκύπτουν άπο το τελικό μοντέλο έχουν μικρή διαφοροποιήση στο τμήμα της πλώρης, ενώ παρουσιάζουν ομοιότητα στο όλο το υπόλοιοπο κομμάτι. Τα τελικά αποτελέσματα δικαιολογούν την δημιουργία επίπεδης επιφάνειας στο τμήμα της πρύμνης και χρήση διαφορετικοήυ προφίλ.

13/14

Σχήμα 19: Η σύγκριση των παραγόμενων ισάλων με τις αρχικές ισάλους.