Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками — яхту своей мечты…

Как создавался Rhinoceros 3D.

Четверть века назад американец Роберт МакНил, по образованию бухгалтер, основал в Сиэтле компанию Robert McNeel & Associates(RMA), ставшую одним из первых реселлеров AutoCAD. Продавая эту набиравшую популярность чертежную систему, Боб раньше других увидел и осознал перспективы трехмерного моделирования, основанного на развитом функционале поверхностей свободной формы. Компания RMA начала разрабатывать соответствующий плагин для AutoCAD в начале 1990-х — когда подобных систем, работающих на персональных компьютерах, просто не существовало.

(Позже появилась SolidWorks, первая в мире трехмерная САПР для Windows, но ее возможности по работе с поверхностями свободной формы были и остаются до сих пор крайне ограниченными.) То, что выпустила компания RMA в 1998 г. под именем Rhinoceros 1.0 («Носорог»), было абсолютно уникальным продуктом. В процессе разработки Боб и его команда отказались от идеи создать плагин для AutoCAD и разработали свой продукт с нуля.

Причем его технологическая основа — библиотека OpenNURBS — была опубликована в открытом коде, что позволило любому желающему получить полный доступ к записи/чтению/модификации геометрических данных и открыло дорогу к широкой интеграции Rhino с другими САПР и созданию многочисленных (к настоящему моменту — более 200) плагинов (подключаемых модулей), разработанных как RMA, так и независимыми разработчиками.

А самое главное — возможности Rhinoceros по моделированию поверхностей свободной формы были и остаются до сих пор непревзойденными в этой ценовой нише (однопользовательская лицензия на Rhinoceros стоит в США меньше тысячи долларов). Аналогичные функции моделирования можно найти сегодня только в системах, которые стоят на порядок дороже (CATIAAlias).

Неудивительно, что система Rhinoceros быстро набрала популярность в нише промышленного дизайна, проектирования яхт, интерьеров, предметов мебели, ювелирных изделий — т.е. во всех областях, где требуется работать с изделиями сложной формы, и где типичными пользователями являются индивидуальные дизайнеры или небольшие коллективы, которым невыгодно покупать лицензии на high-end CAD (адресованные, прежде всего, автомобильной и авиационной отраслям промышленности).

Интересно, что RMA заняла эту нишу рынка без лишнего шума — компания никогда не отличалась активным маркетингом, сосредоточившись вместо этого на продвижение продукта самими пользователями, многие из которых позднее переквалифицировались в реселлеры.

А начиналось все так…

Скульптурные поверхности

Хорошо известно, что научные исследования в области трехмерного геометрического моделирования начались вовсе не в рамках CAD(проектирования с помощью компьютера), а со стороны CAM (производства с помощью компьютера). Изобретение в начале 1950-х гг. станка с ЧПУ (числовым программным управлением) в MIT (Массачусетском технологическом институте, США) породило потребность в цифровой модели детали, необходимой для создания управляющей программы для станка. Изучением принципов моделирования трехмерных объектов занялись различные исследовательские группы, а основными заказчиками этих исследований стали крупнейшие предприятия аэрокосмической и автомобильной отраслей промышленности.

Рис. 1. Citroёn DS

Посмотрите на фотографию модели Citroёn DS (годы выпуска 1955-1975), ставшей автомобильной иконой на все времена. Точное изготовление таких сложных «скульптурных» поверхностей требует использования продвинутого математического аппарата, и совершенно не случайно одно из первых исследований в этой области было проведено французским математиком Полем де Кастельжо (Paul de Casteljau), работавшим на Citroёn. Он предложил способ построения гладкой поверхности по набору контрольных точек, задающих ее геометрические свойства.

Результаты его работы были опубликованы только в 1974 г., но само исследование было проведено еще в 1959 г., что дает основания именно его считать автором кривых и поверхностей, получивших имя совсем другого француза – Пьера Безье (Pierre Bézier). Впрочем, прежде чем рассказать о нем, напомним о самой проблематике «скульптурных» инженерных поверхностей.

Как можно конструктивно (не в виде абстрактного алгебраического уравнения, а путем геометрических построений) задать гладкую поверхность, обладающую требуемой эстетической формой? Простейшим способом задания является указание четырех точек в трехмерном пространстве, которые формируют так называемый билинейный лоскут (bilinear patch):

Рис. 2. Билинейный лоскут

Билинейный лоскут является разновидностью линейчатой поверхности (ruled surface), которая целиком состоит из отрезков, соединяющих две кривых:

Рис. 3. Линейчатая поверхность

Стивен Кунс (Steven Coons), профессор MIT, обобщил такой способ задания на поверхности с двойной кривизной, получившие его имя (Coons patch):

Рис. 4. Лоскут Кунса

Опубликованный им в 1967 г. препринт “Surfaces for Computer-Aided Design in Space Form” [Coons 1967] получил широкую известность как «Малая красная книга». Предложенный им аппарат граничных кривых и функций сопряжения дал основу для всех дальнейших исследований в этой области. Именно Кунс первым из исследователей предложил использовать рациональные полиномы для моделирования конических сечений. Выдающийся вклад Кунса в развитие отрасли САПР подчеркивается еще и тем, что он являлся научным руководителем Айвэна Сазерлэнда (Ivan Sutherland), создателя знаменитой системы Sketchpad, ставшей прообразом нынешних САПР.

Кривые Безье

Лоскут Кунса позволял контролировать форму поверхности на ее границах, но не между ними. Необходимость контролировать форму внутри хорошо понимал Пьер Безье, разрабатывавший в начале 1960-х гг. систему UNISURF для проектирования поверхностей автомобилей Renault.

Рис. 5. Пьер Безье

Безье, как истинный представитель французской математической школы, хорошо знал труды Шарля Эрмита (французского математика XIX в.), в частности аппарат кубических кривых, названных в его честь. Эрмитова кривая (Hermite curve) является геометрическим способом задания кубической кривой: с помощью концевых точек и касательных векторов в них. Варьируя направления и величины этих векторов, можно контролировать форму Эрмитовой кривой:

Рис. 6. Семейство Эрмитовых кривых

Безье не нравилось то, что, задавая Эрмитову кривую, мы указываем только ее поведение в концевых точках, но не можем влиять явным образом на форму кривой между этими точками (в частности, кривая может удалиться сколь угодно далеко от отрезка, соединяющего ее концевые точки). Поэтому он придумал конструктивно задаваемую кривую (позднее получившую его имя), форму которой можно контролировать в промежуточных, так называемых контрольных, точках. Кривая Безье (Bézier curve) всегда выходит из первой контрольной точки, касаясь первого отрезка ломанной, соединяющей все контрольные точки, и заканчивается в последней контрольной точке, касаясь последнего отрезка. При этом любая точка кривой всегда остается внутри выпуклого замыкания множества контрольных точек:

Рис. 7. Кривая Безье с четырьмя контрольными точками

Безье опубликовал работу по своим кривым в 1962 г., но когда двенадцать лет спустя компания Citroёn рассекретила свои исследования, выяснилось, что эти кривые были известны де Кастельжо как минимум за три года до Безье. Де Кастельжо описывал их конструктивно, и соответствующий алгоритм получил название в его честь.

Позднее Форрест установил связь между кривыми Безье и полиномами в форме Бернштейна (который были известны математикам еще с начала XX в.) Он показал, что функция, задающая кривую Безье, может быть представлена в виде линейной комбинации базисных полиномов Бернштейна. Это позволило исследовать свойства кривых Безье, опираясь на свойства данных полиномов.

Перейти от кривых к поверхностям Безье можно двумя способами. В первом вводятся так называемые образующие кривые Безье, имеющие одинаковую параметризацию. При каждом значении параметра по точкам на этих кривых в свою очередь строится кривая Безье. Перемещаясь по образующим кривым, получаем поверхность, которая называется поверхностью Безье на четырёхугольнике. Областью задания параметров такой поверхности является прямоугольник. Другой подход использует естественное обобщение полиномов Бернштейна на случай двух переменных. Поверхность, которая задается таким полиномом, называется поверхностью Безье на треугольнике.

Рис. 8. Поверхность Безье

Сплайны

Кривые и поверхности Безье, являясь безупречным геометрическим конструктивом, имеют, однако, пару свойств, существенно ограничивающих их область применения. Одно из этих свойств состоит в том, что с помощью кривых Безье нельзя точно представить конические сечения (например, дугу окружности). Второй – их алгебраическая степень растет вместе с числом контрольных точек, что весьма затрудняет численные расчеты.

Способ борьбы с алгебраической степенью сложной кривой известен математикам давно – достаточно построить кривую, состоящую из гладко сопряженных сегментов, каждый из которых имеет ограниченную алгебраическую степень. Такие кривые называются сплайнами, а в математический обиход их ввел американский математик румынского происхождения Исаак Шёнберг [Schoenberg 1946].

Его теоретические работы практическим образом (в контексте САПР) переосмыслил Карл де Бур, американский математик немецкого происхождения. Его работа “On calculating with B-Splines”, равно как и вышедшая в том же году (1972) статья Кокса “The numerical evaluation of B-Splines” установили связь между геометрической формой составной кривой и алгебраическим способом ее задания.

B-сплайны являются обобщением кривых и поверхностей Безье: они позволяют аналогичным образом задавать форму кривой с помощью контрольных точек, но алгебраическая степень B-сплайна от числа контрольных точек не зависит.

Уравнение B-сплайна имеет вид, аналогичный кривой Безье, но сопрягающие функции не являются многочленами Бернштейна, а определяются рекурсивным образом в зависимости от значения параметра. Область задания параметра B-сплайна разбита на узлы (knots), которые соответствуют точкам сопряжения алгебраических кривых заданной степени.

Изобретение NURBS

Первой работой с упоминанием NURBS стала диссертация Кена Версприла (Ken Versprille), аспиранта Сиракузского университета в Нью-Йорке [Versprille 1975].

Рис. 9. Кен Версприл, изобретатель NURBS

Версприлл получил степень бакалавра математики в Университете Нью-Хэмпшира, затем обучался в магистратуре и аспирантуре Сиракузского университета, где в то время работал профессором Стивен Кунс. Проникшись идеями Кунса, Версприл опубликовал первое описание NURBS и посвятил этой теме свою диссертацию. Вскоре после защиты он был принят на работу в компанию Computervision на должность старшего программиста для разработки функционала трехмерного моделирования в системе CADDS 3.

И хотя порученная ему работа (реализация сплайнов) совпадала с интересующей его темой, его босс, будучи сконцентрирован на выполнении проекта в срок, настоял на отказе от NURBS и реализации более простого (с математической точки зрения) аппарата кривых Безье.

Спустя несколько лет Версприлл занял руководящую позицию в Computervision, и компания наконец решила поддержать NURBS. Программист, которому поручили реализацию, пришел к Кену за советом, который не заставил себя ждать: «Измени в таком-то файле такой-то флаг с 0 на 1 и перекомпилируй код!» Оказалось, что Версприлл с самого начала реализовал NURBS, просто не включил соответствующий код в релиз. И после исправления пары ошибок этот код заработал!

В 2005 году CAD Society, некоммерческая ассоциация отрасли САПР, присудила Кену Версприллу награду за неоценимый вклад в технологию САПР в виде NURBS. Премия была вручена на конгрессе COFES, состоявшемся в том же году в Аризоне.

Вклад Boeing

В 1979 г. авиастроительная корпорация Boeing решила начать работы по разработке собственной CAD/CAM системы под названием TIGER [Solid Modeling 2011]. Одна из задач, стоявших перед ее разработчиками, состояла в выборе подходящего представления для 11 требуемых форм кривых, включавших в себя все от отрезков и окружностей до кривых Безье и B-сплайнов.

В процессе работы один из исследователей – Юджин Ли (Eugene Lee) – обнаружил, что основная задача (нахождение точки пересечения двух произвольных кривых) может быть сведена к решению задачи нахождения точки пересечения кривых Безье, поскольку любая гладкая кривая в некоторой окрестности может быть аппроксимирована кривой Безье. Это мотивировало исследователей к поиску способа представления всех кривых с использованием одной формы. (О диссертации Версприла они, похоже, ничего не знали.)

Важным локальным открытием стала возможность представления окружностей и других конических сечений с помощью рациональных кривых Безье [Lee 1981]. Другим шагом к открытию стало использование в промышленной практике давно известных из научной литературы неоднородных B-сплайнов. Наконец, исследователи пришли к интеграции двух этих понятий в единую формулу – NURBS. После чего потребовалось немало усилий, чтобы убедить всех остальных разработчиков TIGER начать использовать единое представление для всех типов кривых.

Вскоре после этого компания Boeing предложила включить NURBS в формат IGES, подготовив технический документ с исчерпывающим описанием нового универсального типа геометрических данных. Предложение было с энтузиазмом воспринято – прежде всего, благодаря позиции компании SDRC.

Вклад SDRC

В 1967 г. бывшие профессора машиностроительного факультета Университета Цинциннати (США) создали компанию SDRC (Structural Dynamics Research Corporation). Изначально ориентированная на оказание консалтинговых услуг в области машиностроения, SDRC со временем превратилась в одного из ведущих разработчиков САПР в мире.

Начав с области CAE (средств инженерного анализа) компания затем сосредоточилась и на CAD (проектирование), разработав систему I-DEAS, которая позволяла решать широкий спектр задач – от концептуального проектирования посредством каркасного и твердотельного моделирования до черчения, конечно-элементного анализа и составления программ для станков с ЧПУ. В основе САПР I-DEAS лежала подсистема твердотельного моделирования GEOMOD.

Изначально GEOMOD представляла твердые тела в виде многоугольных сеток, аппроксимирующих их оболочку. Осознав важность предложения Boeing по стандартизации NURBS, программисты SDRC с энтузиазмом взялись за реализацию NURBS в GEOMOD. Основным разработчиком алгоритмов был Уэйн Тиллер (Wayne Tiller), впоследствии ставший соавтором знаменитой монографии «The NURBS Book» [Piegl 1997].

Рис. 10. Уэйн Тиллер, президент GeomWare, соавтор «Книги NURBS»

Система I-DEAS прекратила свое существование, после того как в 2001 г. компания EDS поглотила SDRC, а Уэйн Тиллер применил полученный опыт при реализации библиотеки NLib (см. ниже).

Вклад GeomWare, IntegrityWare и Solid Modeling Solutions

Американская компания IntegrityWare с 1996 г. разрабатывает набор библиотек для геометрических вычислений. В 1998 г. она заключила соглашение с компанией Solid Modeling Solutions о разработке ядра твердотельного моделирования SMLib, первая версия которого увидела свет в том же году.

Ядро SMLib устроено в виде «матрешки», где каждый уровень вложенности является отдельной библиотекой функций или классов. Самой вложенной «матрешкой» является библиотека функций NLib (NURBS Library), разработанная партнерской компанией GeomWare.

NLib предоставляет исчерпывающий набор функций для конструирования и манипулирования кривыми и поверхностями NURBS. Алгоритмы NLib основаны на классической монографии [Piegl 1997], а один из ее авторов – Уэйн Тиллер является основателем и президентом компании GeomWare. Библиотеку NLib используют более 85 компаний, разрабатывающих инженерное ПО.

На основе NLib реализована объектно-ориентированная библиотека GSNlib (General Surface NURBS Library), предоставляющая набор методов для создания, редактирования, получения информации и пересечения кривых и поверхностей NURBS. Самой компанией IntegrityWare эта библиотека распространялась под именем GSLib и была лицензирована такими компаниями как Robert McNeel & Associates (для разработки Rhino 3D) и Ford Motor Company.

Источник:  http://plmpedia.ru

09.01.2012 Posted by | CAD-проектирование, яхтенный дизайн | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Что такое CAD и Rhinoceros.

Развитие и совершенствование компьютерных технологий открыло широчайшие возможности перед конструкторами. Еще в 1960-х  годах на базе IBM 7094 в Массачусетском Технологическом Институте были составлены первые программы для обмера и расчетов ходкости яхт, использовавшиеся для разработки «12-метровиков». С тех пор вычислительная техника шагнула далеко вперед, превратившись из громоздких сооружений в доступные каждому компактные настольные приборы.

Что такое CAD – методы и для чего они нужны конструктору яхты?

Сегодня рабочее место конструктора уже нельзя представить без персонального компьютера и применения CAD – систем (от Сомпьютер Aided Design – автоматизированное проектирование). Проектирование яхт, за редким исключением, ведется небольшими коллективами или «одиночками». В этих условиях компьютер открывает возможности сложных специализированных расчетов, автоматизации чертежно – графических работ, ускорения и повышения качества всего процесса проектирования.

Программное обеспечение.

Рынок программного обеспечения и CAD многообразен. Рассмотрим одну из универсальных программ 3 — х мерного моделирования Rhinoceros 3D.

Rhinoceros 3D от компании McNeal & Associates — это очень мощный («носорог» все-таки!) и легкий в использовании пакет истинного NURBS моделирования. Это не универсальная 3D программа (в ней нет анимации и весьма скудные возможности для текстурирования или рендеринга), но она предназначенна специально для дизайнеров, желающих построить высококачественные 3D модели.

У Rhino есть инструменты, весьма похожие на инструменты NURBS моделирования, которые можно встретить в дорогих high-end программах, таких как Alias Studio, хотя Rhino более ограничен по ассоциативности и не имеет блок-схемы сцены или истории построения. Rhino может бесшовно соединять вместе множество обрезанных NURBS компонентов и экспортировать их в разнообразные NURBS и полигонные форматы.

Подход Rhino к моделированию, скорее всего слишком тяжеловесен для построения персонажей с качественной анимацией, но идеален для строений, машин, оружия, механических моделей, изделий судостроения, промышленных образцов, инженерных прототипов или даже ограненных логотипов и 3D текста.

Возможности Rhinoсeros 3D в судостроении.

Rhinoceros 3D —  используется на многих стадиях в судостроении, потому что с Rhinoceros 3D  возможно объединить процессы проектирования и постройки. Rhinoceros 3D  используется для:

• Проектирования

• Визуализации

• Проектирования технического оснащения

• Построение по сечениям

• Механической обработки

Проектирование

С Rhino Вы можете совершенствовать формы корпуса, туннелей, надстроек, интерьеров и шкафов, затем извлечь эскизы и детали для производственной информации.

                                                                    Alan Andrews J Bird III. 

Rhino является:

• Достаточно гибким для детального моделирования надстроек.

• Достаточно точным для проверки зазоров.

• Не ограниченным определенным типом судов.

С Rhino Вы можете:

• Соединять и подгонять смежные поверхности.

• Создавать чистую геометрию для дальнейшего использования.

• Моделировать внутренние пространства.

Визуализация.

Rhino может использоваться для ратификации концепции и визуализации. Эти изображения могут использоваться для презентаций клиентам и поиска финансирования.

                                                       85-ти метровый патрульный катер Kvaerner Masa.

Механическое оснащение.

Rhino также используется для технических конструкций, прокладок трасс, энергетических установок.

                                          124-х футовая моторная яхта, разработанная JQB Ltd. Построена Delta Marine.

С Rhino Вы можете:

• Моделировать судовой набор и все системы.

• Проверять зазоры и допуски.

• Разрабатывать сложные участки судна.

• Транслировать информацию в другие программы для анализа.

• Детализировать металлоконструкции.

• Размещать оборудование.

• Детализировать леера, трапы и оборудование.

• Детализировать столярные изделия.

Построение по сечениям

При работе над формами, создаваемыми по сечениям, Rhino может помочь в разработке этих форм, необходимых для конструкции.

                                               Washington State Ferry Jumbo Mark II. Конструкция корпуса — Eric Jolley Marine Design.

Постройка — Todd Shipyards, Seattle, WA.

С Rhino Вы можете:

• Безошибочно создавать формы по сечениям с минимальными затратами времени.

• Анализировать построенную по сечениям поверхность.

• Моделировать механическую обработку и шаблоны.

• Получать сечения под любым углом.

• Создавать и разворачивать разворачиваемые поверхности.

• Использовать данные для жидкостной или плазменной резки.

• Использовать данные для станков с ЧПУ и сложного наложения.

Механическая обработка.

                                           Заготовка корпуса, обработанная на 5-ти осном фрезерном станке Janicki из файла Rhino.

Для механической обработки с помощью Rhino Вы можете:

• Создавать точную геометрию.

• Манипулировать моделью, чтобы получить детали.

• Непосредственно использовать модель для обработки на станке с ЧПУ.

• Использовать модель для работы с листовой сталью.

• Разрабатывать сложные участки.

Кроме того Rhino предоставляет:

• Множество форматов для экспорта.

• Быстрый рендеринг для замещения конструируемой модели.

Источник:  http://sual.narod.ru

08.01.2012 Posted by | CAD-проектирование, яхтенный дизайн | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Обеспечение комфорта при проектировании яхт.

С появлением в России большого спроса на яхты и катера (особенно дорогие) возникает потребность в методах оценки комфорта на борту этих судов. Поэтому систематизированный обзор критериев комфорта, подготовленный яхтенным дизайнером, будет полезен потенциальным покупателям яхт, яхтсменам и брокерам.

Какие качества являются определяющими при приобретении судна для отдыха? Их несложно перечислить: эстетика, комфорт, эксплуатационные качества (за рубежом называемые емким словом «performance»), безопасность и, конечно же, стоимость. Проблема в том, что эти качества зачастую противоречивы, и любое судно – в зависимости от поставленных при проектировании приоритетов – является компромиссом этих качеств. Хорошее судно – это удачный компромисс.

Итак, что же мы имеем в виду, говоря о комфорте? Здесь помимо общих оценок «удобно» и «не удобно» можно выделить конкретные критерии, а факторы, определяющие комфорт, разделить на психологические и физиологические [10]. Читать далее

02.09.2011 Posted by | CAD-проектирование, проектирование, яхтенный дизайн | , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Крейсерский швертбот – выбор размерений и обводов.

Регион, в котором мы ходим – Белое море, в основном его Двинской залив. В течение 10 лет я имел возможность плавать с Михаилом Фальковским на его яхте, построенной им по проекту Д. А. Курбатова «Нерпа» (см. первое издание «15 проектов судов…»). Длина яхты габаритная – 5.7 м, длина по КВЛ – 4.8 м. Лодка вначале имела шверт, но впоследствии его заменили на длинный киль, что сделало невозможным посещение ряда мелководных районов.

«Нерпа» три раза была на Соловках, неоднократно пересекала беломорские сулои в районе о. Жижгин. Эти походы подтвердили пригодность ее обводов для неспокойного Белого моря: при нормальных погодных условиях и отсутствии волн длиной более 6 м двое человек могут совершать достаточно комфортное плавание продолжительностью более недели. За время эксплуатации удалось оптимизировать под наши требования планировку всех объемов.

Но при усилении волнения экипаж на борту испытывает «непередаваемые ощущения» из-за короткого корпуса. Поэтому мы пришли к выводу, что длина лодки должна быть около 7 м, чтобы длина по КВЛ была не менее 6 м. (Кстати, именно поэтому все поморские лодки строились длиной не менее 7 м.) О плюсах и минусах обводов шарпи написано много, поэтому повторяться не стоит.

При анализе существующих проектов, удовлетворяющих поставленным целям, наиболее подходящим оказался проект крейсерского швертбота «Морской еж» («КиЯ» № 90 за 1981 г.), однако после более тщательного рассмотрения этого проекта пришлось отказаться от него по следующим причинам: из-за недостаточного для предполагаемых походов водоизмещения и очень узкой ватерлинии в носовой части, а также отличия параметров гидростатики и внутреннего устройства каюты. Читать далее

01.09.2011 Posted by | CAD-проектирование, проектирование | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Компьютер проектирует яхтенные паруса.

Сегодня речь пoйдет об одной из «специальностей» компьютера — проектировании и раскрое яхтенных парусов. Что же делают ставшие уже вездесущими ПЭВМ в парусной мастерской? Цель большинства парусных мастеров  — сделать «быстрые» паруса. Наука эта очень непростая: паруса могут с виду отличаться  дpyг от дpyгa пoчти незаметно, а разница в их работе будет весьма ощутима. Труд парусных дел мастера —  это пробы и ошибки, опыт и здравый смысл. Как раскроить пoлотнища, чтобы пoлучить нужную форму паруса?  Ведь окончательно оценить парус можно, лишь кoгдa он уже сшит; вот пoчему так часто приходится что — то пepeдeлывать, инoгдa даже пoсле испытаний на судне.

Обычно парус проектируется в двух измерениях. Мастер вычерчивает плоские пoлотнища, и только опыт пoзволяет ему судить, приобретут ли они в сшитом виде требуемую форму. С точки зрения пpоектиравания правильнее было бы пoступать иначе: сначала представить парус в объемном, трехмерном виде, а уж пoтом делать раскрой пoлотнища. При проектировании «вручную» этот cпoсоб практически нeпpиeмлем. Н тут на сцену выходит ПЭВМ.

Первыми сделали попытку иcпoльзовать ПЭВМ для раскроя парусов новозеландцы. Еще в 70 – х гoдax у них была составлена пpaгpaмма для «плоского» проектирования парусов. Однако она пo пoнятным соображениям их не удовлетворила, да и ПЭВМ здесь испoльзовалась, в основном, как мощный калькулятор. В 1985 г. у них пoявилась новинка —  пpaгpaммa для объемного раскроя парусов, разработанная компаниeй «Сейлс Сайнс». Эта пpогpaмма пoзволяет парусному мастеру сначала спроектировать парус в объемном виде, а пoтом пoлучить раскрой и таблицу ординат пoлотнищ. Оператор, работающий за дисплеем, имеет возможность манипулировать с «картинкой» паруса, видимoго с любой точки яхты или со стоpоны. С пoмощью cвeтовогo пера он может менять любой размер или очертания паруса. Удобно и то, что парус представляется на дисплее вместе с необходимыми деталями paнгоутa.

Другой отличительной чертой описываемой системы является возможность хранения в памяти ПЭВМ описаний комплектов уже cпpoeктиpовaнных парусов (гpaтa, стакселя и спинакера) для конкpeтных яхт вместе с характеристиками самих яхт. При выпoлнении нового заказа часто бывает достаточно пoдобрать близкий прототип, а ПЭВМ, работая пo соответствующей пpогpaмме, «сама» пoдгонит парус пo месту. Спроектировав форму паруса, мастер должен решить еще одну задачу: наилучшим образом распoложить швы. Это далеко не вceгдa просто, так как учитывать при этом нужно множество факторов и среди них  силу ветра, на которую рассчитан парус. И в этом тоже ПЭВМ пoмoгaeт мастеру. Точнее, не ПЭВМ, а разработанная специалистами пpогpaмма.

Нельзя не сказать, что компьютер оказывает существенную пoмощь не только в проектировании парусов, но и в их изготовлении. Работая совместно с координатником, оснащенным маломощной лазерной головкой, ПЭВМ обеспечивает непoсредственный раскрой парусной ткани. Программа раскроя составлена таким образом, что отходы пoлучаются минимальными. Читать далее

27.07.2011 Posted by | CAD-проектирование, Аэродинамика, паруса | , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Компьютер проектирует яхту.

В судостроении 80 — x гг. ЭВМ стала неотъемлемым элементом дизайнерскoгo бюро как средство, способное облегчить наиболее трудоемкие зтапы проектирования. Одна из наиболее интересных задач, которую позволяет решить компьютер, — проектирование корпуса судна (создание теоретического чертежа, таблицы ординат). Однако получившие широкое распространение системы проектирования ориентированы прежде вceгo на крупные суда и малопригодны для специфических корпусов «мaлого» судостроения. Поэтому тем, кто занимается проектированием яхт, трудно воспользоваться apсеналом «большого» судостроения, и приходится искать свои средства, что называется, «с нуля».

В основе любой системы проектирования корпуса судна лежит математическая модель eгo поверхности. Для создания такой модели обычно применяют два подхода:

—  задается некоторое количество точек в пространстве, которые определяют искомую поверхность (например, таблица ординат должна определять поверхность корпуса соответствующего судна);

—  подбирается функция от двух переменных (например, тeoретический шпангоут и высота от ОП) с множеством параметров (длина, ширина, осадка…), гpaфик которой, построенный в пространстве, может соотвeтствовать поверхности корпуса судна.

Непосредственно теоретический чертеж получают с помощью графопостроителя — чертежного автомата. В первом случае npoгpaммa должна найти закономерность размещения заданных точек и обеспечить возможность получить любые промежуточные координаты точек. Для этой цели чаще вceгo используется апроксимация кубическими сплайнами. Кубическим сплайном называется мaтематическая функция. Благодаря многообразию кривых, которые можно получить с ее помощью, она пользуется в настоящее время все большей популярностью. Само слово «сплайн» происходит от английского нaзвания гибких реек, издавна применяемых в черчении. К достоинствам этого метода можно отнести завидную универсальность: исходные точки мoгут определять любые формы.

Однако описанный таким образом простой корпус яхты может определяться 30 — 300 точками, а каждая из таких точек тремя координатами. Итого от 90 до 900 чисел! При таком количестве исходных данных легко ошибиться или снять координаты точек с предварительного чертежа недостаточно точно, и на корпусе (если он будет напоминать корпус) появятся «пузыри» и «вмятины». Чтобы убрать все дефекты, требуется активная и продолжительная работа с ЭВМ.  Сглаживающие сплайны хотя и помогают отчасти избавиться от этих трудностей, но дизайнеру становится труднее выдepжать некоторые, наперед заданные, точные размеры.

Приведенные здесь рисунки корпуса с палубой демонстрируют возможности тaкoгo рода пpoгpaмм. Исходные данные заданы в виде последовательностей трех координат (Х, У и Z) «управляющих» точек. Эти точки определяют линии, наиболее xapaктерные для дaннoгo объекта. Столь простое задание позволяет в дальнейшей работе достаточно вольно обращаться с исходными данными. Так, умножив любую из координат, например, на два, мы «растянем» объект в направлении этой координаты в два раза. Аналогичным образом объект можно «двигать» и «поворачнвать».

Затраты времени на разработку новой математической модели поверхности вполне приемлемы. На создание предварительнoгo эскиза яхты, представленной на стр. 31, 32, уходит до 10 часов, на непосредственную работу с ЭВМ —  до 6 часов. Микро — ЭВМ, не самой большой производительности, обрабатывала исходные данные и промежуточные peзультаты в сумме 1 — 2 часа. Современный графопостронтель рисует одну картину 2 — 15 минут (в зависимости от масштаба и сложности).

Второй из упомянутых способов проектирования корпуса кoгдa подбирается функция, описывающая поверхность в цeлом  называется генерацией теоретического чертежа. Он основан на том, что выделяются наиболее xapaктерные элементы формы: линия борта, палубы, шпангоутов, ватерлиний, cкeгa и перегиба в корме.

После тщательного изучения архитектурных особенностей гoночных яхт разных классов последних лет мною были подобраны функции, которые мoгyт служить моделями этих линий. Прогpaммa генерации теоретического чертежа яхт получилась, кoгдa была организована единая функция ординат корпуса от положения шпангоута по длине и высоты от ОП, связанная со всеми заданными элементами корпуса.

Специализированная прогpaммa генерации теоретического чертежа требует меньшего количества исходных данных (20 — 50 чисел), и, чтобы получить таблицу ординат новoгo корпуса, иногда бывает достаточно изменить 2 — 3 значения (например, главные размерения). Диапазон изменений достаточно широк: удавалось рисовать корпуса в стиле 12 — мeтpoвиков, катамаранов, швертботов и даже глиссирующих —  остроскулых. Приведенный выше рисунок, выполненный с помощью графопостроителя, иллюстрирует наиболее тнпичную продукцию такой пpoгpaммы.

И. ИСАКОВ.

Источник:  «Катера и яхты»,  №127.

21.07.2011 Posted by | CAD-проектирование, яхтенный дизайн | , , , , , , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Автоматизированное проектирование и дизайн яхт.

Проектирование яхт – это процесс постоянного приближения к результату, который должен удовлетворять определенным, заранее заданным требованиям. 
Чтобы достичь этого, дизайнер должен начать с некоторых предпосылок и проверить насколько они удовлетворяют поставленным условиям. Скорее всего, это не получится с первого раза, так что придется изменить некоторые начальные условия и повторить процедуру, обычно несколько раз. 
Такой процесс, получивший название «дизайн-спираль», состоит в повторном прохождении нескольких этапов до получения желаемого результата.

Обычно спираль состоит из следующих шагов:
— модель корпуса
— гидростатика
— распределение весов
— силовая установка
— конструкционные элементы
— общее расположение
Возможна и другая последовательность:
— модель корпуса и палубы
— модель киля и руля
— расчет парусов и такелажа
— общее расположение
— винт и двигатель
— конструкция корпуса и палубы
— размеры такелажа
— расчет весовой нагрузки
— гидростатика и остойчивость
— оценки параметров яхты.

Шаги спирали могут меняться в зависимости от того, какой тип яхты проектируется, и повторяются на этапе эскизного проектирования, первичного проекта и детального рабочего проекта. Из собственного опыта можно сказать, что очень важно просмотреть как можно больше вариантов на начальной стадии работы над проектом, прежде чем заняться детальными расчетами. Читать далее

08.07.2011 Posted by | CAD-проектирование, проектирование | , , , , , , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Мачты из углепластика.

Почему карбон?

Статья – перевод по материалам Selden mast

  1. Легкий рангоут. Экономия веса на профиле- 50%, экономия веса на готовой мачте без такелажа – 40%. Общий вес вооруженной карбоновой мачты меньше на 25-30% аналогичной алюминиевой.
  2. Легче рангоут = Легче лодка = Больше скорость (особенно улучшаются динамические характеристики)
  3. Легче рангоут = Меньше кренящий момент = Появляется потенциальная возможность облегчения киля = Опять же уменьшается вес яхты = Еще больше скорость
  4. Уменьшенный момент инерции судна = Больше скорость на волнении.
  5. Возможность подбора жесткости профиля под специфические требования (Ужесточение профиля между форштагом и ахтерштагом для лучшей набивки штага, например)
  6. Профиля обладают более высокой жесткостью. Выдерживают повышенные нагрузки от такелажа и позволяют лучше контролировать натяжение форштага.
  7. В большинстве гандикапных правил штраф за использование карбонового вооружения меньше, чем потенциальный выигрыш в скорости. Яхта – победитель стоит дороже!

Преимущества карбоновых мачт производства Selden.

  1. Производитель использует процесс CNC намотки препрегового карбонового жгута. Процесс укладки жгута контролируется компьютером. Содержание связующего в жгуте варьируется в пределах всего 2%. Процесс отверждения в автоклаве проходит под давлением до 7 бар.
  2. Самое низкое возможное содержание смолы в готовом изделии – чем больше угольных волокон и меньше смолы в мачте, тем легче и жестче мачта.
  3. Нить укладывается под натяжением.
  4. Современные профиля оптимизированы с точки зрения продольной жесткости для максимально эффективного использования в конструкциях современного дробного типа вооружения.
  5. Хорошая возможность взаимозаменяемости с алюминиевыми профилями Selden. Не придется менять степсы и пяртнерсы при замене мачты.
  6. Оптимизирован угол укладки жгута для обеспечения наилучшего баланса между продольной прочностью, прочностью на скручивание и устойчивостью стенок.
  7. Производство индивидуальных конструкций ламинатов.
  8. Изготовление из углепластика вертлюгов гиков и топов мачт.
  9. Стандартный лаковый финиш с добавкой УФ – фильтров плюс УФ – ингибиторы, добавляемые в смолу, обеспечивают отличную изоляцию и защиту.

Читать далее

04.07.2011 Posted by | CAD-проектирование, CAM-система, технология, углепластик | , , , , , , , , , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

profiinvestor.com

Инвестиции и заработок в интернет

SunKissed

мое вдохновение

The WordPress.com Blog

The latest news on WordPress.com and the WordPress community.

Домашняя яхт-верфь.

Сайт создан для тех, кто мечтает построить яхту своими руками - яхту своей мечты...

Twenty Fourteen

A beautiful magazine theme