Федеральное агентство морского и речного транспорта
Федеральное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Волжская государственная академия водного транспорта
Кафедра проектирования и технологии постройки судов
С.В. Давыдова, Ю.А. Кочнев
Компьютерные технологии в судостроении
Методическое пособие по дисциплине «Компьютерные технологии в судостроении. Часть I» для студентов очной и заочной формы обучения по направлению подготовки 180100.62 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры»
Нижний Новгород
Издательство ФБОУ ВПО «ВГАВТ»
2014
УДК 629.12.002–52
Д 13
Давыдова, С.В.
Компьютерные технологии в судостроении: методическое пособие по дисциплине «Компьютерные технологии в судостроении. Часть I» для студентов очной и заочной формы обучения по направлению подготовки 180100.62 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» / С.В. Давыдова, Ю.А. Кочнев. – Н. Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2014. – с.
Работа рекомендована к изданию кафедрой проектирования и технологии постройки судов (протокол №4 от 25.12.2013 г.).
ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2014
Введение
Данное методическое пособие знакомит с принципами автоматизированного проектирования в среде AutoCAD, правилами применения графических примитивов AutoCAD, возможностями установки видовых экранов в пространстве модели. Рассмотрены возможности применения различных типов трехмерных моделей при проектировании объемной надстройки. Представлены алгоритмы разработки объемных моделей дельных вещей, планировок ярусов и объемной надстройки.
Архитектурное решение внешнего вида судна составляет важнейшую часть проектирования. При разработке проекта изготавливается макет, представляющий объемное изображение судна в уменьшенном масштабе, позволяющий оценить архитектурное решение внешнего вида судна. На макете показаны основные элементы экстерьера судна: корпус, надстройка, трубы, мачты трапы, и т.п. Изготовление макета – длительная и трудоемкая работа, выполняемая на стадии разработки технического проекта судна и, по сути, является окончательным принятым к производству образцом. Компьютерное моделирование надстройки позволяет представить в изометрии объемное изображение не выполняя макетирования, выполнить разработку внешнего архитектурного облика надстройки на ранних этапах проектирования, а также дает возможность сравнения различных вариантов и выбора лучшего в кратчайшие сроки и с высоким уровнем достоверности. Другим направлением в применении объемных моделей является определение физических свойств объекта, а именно масс, весов, центра масс и т.п.
Создание компьютерных моделей требует от проектировщика рационального использования средств AutoCAD, выбора соответствующих способов отображения изображения, настройки среды, в которой выполняется чертеж. Следует грамотно использовать комбинации различных функций Автокада, таких как рисование, редактирование, установку необходимых видов изображения, задание системы координат и т. д.
Для выполнения данной работы необходимо обладать навыками работы в AutoCAD: формировать графическое изображение с использованием примитивов системы; редактировать; работать со слоями; устанавливать необходимый вид изображения.
1.Применения графических моделей AutoCad при проектировании судна
Вводные понятия и определения
AutoCAD – программный комплекс, предназначенный для двух- и трёхмерного проектирования, на основе примитивов.
Чтобы сообщить системе, какой примитив вычерчивать, необходимо ввести соответствующую команду. После запуска команды система вступает в диалог с пользователем и уточняет особенности выполнения команды. После завершения команды система переходит в режим ожидания.
Все примитивы AutoCAD можно разделить на простые, сложные, пространственные (трёхмерные).
К простым относятся: точка, отрезок, прямая, дуга, сплайн, текст и т.д.
Блок, штриховка, растровое изображение, полилиния, многомерные текст, мульти-элементы, размер, выноска относя к сложным примитивам.
AutoCAD поддерживает три типа трехмерных примитивов: каркасные, поверхностные и твердотельные. Для каждого типа существует своя технология создания и редактирования.
Каркасная модель – это скелетное описание трехмерного объекта. Модель не имеет граней и состоит только из точек, отрезков и кривых, описывающих ребра объекта.
Моделирование с помощью поверхностей – более сложный процесс, так как здесь описываются не только ребра трехмерного объекта, но и его грани. Моделирование объектов с помощью поверхностей применяется в случаях, когда можно игнорировать их физические свойства, необходимо иметь возможность подавления скрытых линий, раскрашивания и тонирования изображения.
Твердотельные модели представляют собой изображение объекта, хранящего информацию о своих объемных свойствах, и обладают такими физическими свойствами как масса, вес, центр масс и т.п. В AutoCAD имеется возможность строить простейшие базовые твердотельные объекты, такие как параллелепипед, клин, конус, шар, тор, либо создавать твердотельные объекты на основании плоских элементов с помощью функций выдавливания и вращения Автокада. Объемные модели имеют внешний вид, аналогичный проволочным моделям, пока к ним не применены операции подавления скрытых линий, раскрашивания и тонирования. Команды объединения вычитания и пересечения объектов позволяют получить из созданных твердотельных объектов сложные тела.
Общую структуру проектирования с применением системы AutoCAD как для двухмерных так и для трёхмерных моделей, можно представить следующей последовательностью (рис. 1.1.).
Рис. 1.1. Структура работы в AutoCAD
Графические примитивы AutoCAD плоские и трехмерные позволяют создавать отдельные детали конструкции. Как правило, ряд деталей применяемых в проектировании судна стандартизирован и используется многократно. Для оптимизации работы конструктора целесообразно создать каталоги стандартных деталей. Модульные принципы проектирования судна в сочетании с возможностями AutoCAD также дают положительный эффект. Проектные организации на базе многолетнего опыта работы создают банки из блок-модулей и укрупненных блок-модулей.
Команды, используемые при создании судостроительных чертежей
Команды для 2d объектов
Вызов команд осуществлён в диалоговом режиме, AutoCAD постоянно запрашивает у пользователя необходимое действие: указание точки, касательной, ключевого слова и т.п., а так же выводит сообщения об ошибках которые возникли при выполнении команды. Это позволяет не запоминать набор всех атрибутов, которые необходимо указывать при работе с той или иной командой, а определяться непосредственно при выполнении чертежа, что необходимо ввести. Поэтому не будем в каждой команде заострять внимание на её параметрах, тем более, что, как правило, при использовании русскоязычного интерфейса они интуитивно понятны, а будем лишь пояснять особенности их указания в конкретных случаях использования.
Отрезок – построение прямолинейных сегментов, соединяющих между собой некоторую последовательность точек, в результате получится некоторая ломаная линия. Сегменты ломанной могут редактироваться по отдельности.
Прямая – построение бесконечной прямой линии, которая в зависимости от заданного ключа может проходить либо произвольно, через две заданные пользователем точки, или горизонтально, вертикально и т.д.
Полилиния – представляет собой связанную последовательность сегментов прямых линий, представляющих собой единый двух мерный объект. Может состоять из линий и дуговых сегментов а так же любых их сочетаний. Полилиния обладает набором специфических ключей: особое внимание следует уделить ключу «ширина» и «полуширина», позволяющему задавать толщину сегмента независимости от толщины типа линий.
Круг – создание окружности возможно несколькими способами: центр-радиус, центр-диаметр, через три или через две точки, две касательные и радиус.
Разновидностью круга можно считать дугу, которую можно получать либо с помощью команды обрезать построенный круг, или с помощью команды дуга. Построение дуги возможно сочетанием различных комбинаций ввода значений начало, центр, конца, угол, длина, позволяющий построить сегмент в зависимости от имеющихся исходных данных.
Сплайн – создание сглаженной кривой проходящей через заданные точки. Сплайн представляет собой неоднородные рациональные B-сплайны (NURBS). Создаются и редактируются с помощью определяющих точек и управляющих вершин. Определяющие точки совпадают с узлами сплайнов, а управляющие вершины определять форму и положение сплайна.
Область – плоский замкнутый объект, образованный из нескольких плоских объектов: отрезок, дуга, полилиния, сплайн.
Помимо рассмотренных, меню рисование содержит ещё ряд примитивов, в задачах судостроения используемых крайне редко: луч, мультилиния, многоугольник, прямоугольник спираль, эллипс и т.д.