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

Яхтенный дизайнер Альберт Назаров – и его «Albatros».

Известного яхтенного – дизайнера Альберта Назарова нет нужды представлять, это довольно известный человек в кругах яхтинга. Широко известны и его проектные работы такие как «PLUTO», «Краля», «Кавалер», «Пиллигрим» и др. Он неоднократно публиковался в журналах «Катера и Яхты», «Фарватер», «Судостроение». В его статьях всегда находили отражение современные проблемы яхтостроения, САD – проектирования, динамики и статики корабля… Его консалтинговыми услугами воспользовались очень многие, включая известного яхтсмена-одиночку – Виктора Языкова, кстати он об этом вспоминает с чувством большой благодарности.

Но не все знают, что этот деловой человек сумел в Таиланде организовать дизайнерское бюро «Albatros», и оно успешно работает в юго – восточной Азии с 1996 года.

Вот как Сhrome Googl делает перевод аннотации о Дизайн-бюро «Albatros» из —  http://www.amdesign.co.th

«Мы Таиланд основе дизайна Международная команда сертифицированных, опытных и признанных на международном уровне профессионалов. Мы предоставляем полный комплекс услуг от первых концептуальных эскизов до точную конструкцию лодки в соответствии с международными стандартами и методы проектирования. • яхт и лодки дизайн, мощность и Парус • корабельной архитектуры и морской техники • Лодка Дизайн интерьеров • Морские Консультации и Техническая и инженерным изысканиям • Проекты Управление Мы близки к boatbuilders и следовать Вашей строительство лодок проекта в Таиланде лофтинг к запуску завершена лодке.

Директор компании Альберт Назаров — Морской архитектор, окончил Севастопольский национальный технический университет, 1996. Получил кандидат специальности «эксплуатации судна», 2004, Одесский морской академии. Начало проектирования лодок в возрасте 11 лет, а в 14 построил свою первую лодку. Опыт лодке бак тестирования, CAD развития, положения, финалист международных конкурсов в области дизайна яхт. Диплом в области искусства. Автор более 60 статей в лодках и научных журналах, 20 + лет лодках опыт.Член RINA , SNAME
Альбатрос морское конструкторское является членом  TMBA».

Используя материалы из —  http://albertnazarov.blog.ru  представим на блоге  Дизайн – бюро «Albatros».

«Исторические» фото…


На фото — 2006 г. — первый состав компании в офисе; местная марина в которой еще нет наших лодок; «оморячивание» сотрудников на парусной лодке типа Platu25.

3 апреля 2006 года был первым днем работы нашей компании. В доме-таунхаусе на Сои Чаяпык, на первом этаже была комнатушка со стеклянными дверями, где и разместились дизайнер и бухгалтер. Мой кабинет был на втором этаже. Несколько месяцев спустя, штат пополнился еще одним инженером. Нашим первыми проектами в составе новой компании были 8-метровая парусная яхта для AWL (Украина) и 38-футовый катамаран-спасатель для MerlinMarine (Таиланд/Норвегия).

На фото — 2007 г. — сотрудники на катамаране Draco; катамаран Draco — первое судно компании; новый офис в здании на Раттаките.

На фото — 2008 г. — мы в новом офисе на третьем этаже; один из многочисленных спусков судов; отмечаем Новый Год; вид с башни на острова. 

Что в результате?

На фото — 2010/11 г. — Наша компания сегодня; спуск флагманского проекта — 90-футовой моторной яхты.

Что имеем на сегодняшний день? Есть эффективная команда дизайнеров и инженеров, есть опыт отточенный на сотне проектов, есть креативность и индвидуальность. Построенные по нашим проектам суда эксплуатирущимися от нефтяных месторождений Сибири до Большого Барьерного рифа в Австралии, от Уругвая до Скандинавии. Наши суда обслуживали Олимпиаду 2008, находятся в составе ВМС и спецслужб ряда стран. Есть международное признание, есть безусловное лидерство в отрасли…

Вышла… статья в Австралийском журнале.


Вышла моя статья в австралийском журнале, посвященная оценке физиологических факторов комфорта на малых судах, с особым вниманием к многокорпусникам. Приведены требования, результаты изменений на ряде судов и рекомендации по обеспечению комфорта. 

Кое-что об остойчивости.  Подходы к обеспечению остойчивости.

Итак, что же такое остойчивость? Работая с судоводителями, я давал простое определение: «остойчивость – это способность наклоненного судна выпрямляться».

Остойчивость принято оценивать в различных ситуациях и во всем диапазоне углов крена. Для нормирования остойчивости умные люди сформулировали критерии. Наиболее распространенные из них, для малых судов:

  • угол крена при  смещении людей к борту – так называемый ‘offset load test’;
  • требования к диаграмме статической остойчивости – углы максимума и заката, максимальное плечо остойчивости, площадь под диаграммой остойчивости;
  • угол крена при совместном действии расчетного ветра и бортовой качки, так называемый «критерий погоды».

Все это рассматривается и нормируется как для судна в неповрежденном состоянии (intact stability), так и для судна при затоплении части отсеков (damaged stability).

Но то, как обеспечивают остойчивость в Таиланде, поначалу ставило меня в тупик. Когда местные едят рыбу (как известно, ее сервируют на большом плоском блюде), ее ни в коем случае нельзя переворачивать: «иначе корабль опрокинется». Таким образом, рыба съедается с одной стороны, потому убирается кость и далее съедается остальная часть рыбы — не переворачивая… Это пошло от рыбаков, но даже офицеры Королевских ВМС едят рыбу именно так – «для обеспечения остойчивости».

А вы тут: диаграмма динамической остойчивости есть интегральная кривая к диаграмме статической остойчивости… Не портьте аппетит!

                                                              «Albatros» — встречает новый 2012 год.

Альберт Назаров.

07.01.2012 Posted by | 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. Причина этого в том, что чем ближе к окончанию проекта вы находитесь, тем сложнее вносить необходимые изменения.

Нет ничего хуже, чем пройти все этапы разработки проекта и убедиться в том, что яхта погружается на 100 мм ниже расчетной ватерлинии. Рассмотрим этапы работы над проектом более подробно. На первом этапе у дизайнера имеется только спецификация яхты или техническое задание, причем часто приходится их разрабатывать самому, так как заказчик не может правильно сформулировать задачу, или, в лучшем случае, совместно с заказчиком. Техническое задание является фактически целью работы над проектом, поэтому необходимо, время от времени, возвращаться к нему и уточнять необходимые параметры. На этапе эскизного или концептуального проектирования уже применяется дизайн-спираль.

Эта фаза работы часто является наиболее продуктивной. На этой стадии заказчик и дизайнер часто ставят трудно реализуемые или вообще нереальные задачи. Не стоит сразу отказываться от их решения, пока не использованы все возможности. На основании своего опыта или данных по аналогичным судам дизайнер задает основные параметры корпуса. Таким образом, могут быть рассчитаны: отношение длины к ширине корпуса, отношение парусности к площади смоченной поверхности, выравнивающий момент и метацентрическая высота.

Мы, обычно, создаем на компьютере несколько вариантов корпуса и надстройки и оцениваем их параметры и эстетические качества одновременно. На первом витке приближение к идеалу довольно грубое. После выбора эскиза яхты, как правило, создается трехмерная модель, проводится цветная визуализация (рендеринг) модели и полученные изображения предлагаются для одобрения заказчику. На этапе первичного проектирования, после выбора основных параметров, приходит время для собственно конструирования корпуса, киля, руля и парусов.

Можно также выбрать примерное общее расположение внутри и снаружи яхты, для того, чтобы определить весовые нагрузки для начального расчета остойчивости. Цель этого этапа – провести предварительные расчеты гидростатики, остойчивости, скорости и других параметров для проверки их соответствия техническому заданию. Эти расчеты придется уточнять на следующем этапе. Одним из важнейших результатов этапа первичного проектирования является теоретический чертеж корпуса, который лучше всего характеризует действительную форму яхты и ее свойства. Результаты данного этапа могут быть переданы судостроителям, для оценки возможной стоимости яхты. Не рекомендуется оценивать стоимость яхты без согласования с фирмой изготовителем.

На этапе детального проектирования определяют конструктивные элементы набора и обшивки корпуса, проводят расчет такелажа и выбор двигателя. Только на этом этапе можно провести уже точный расчет весовых нагрузок и остойчивости. И, наконец, можно провести более детальный расчет ходовых и эксплуатационных параметров яхты. Результатом последнего этапа проектирования являются рабочие чертежи для судостроителей, офсетные таблицы и файлы для раскроя обшивки, деталировка отдельных узлов.

Проведение расчетов в процессе выполнения этапов спирали – очень трудоемкая задача, которая раньше решалась с привлечением большого числа инженерного персонала. В наше время, эти задачи решаются с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР, CAD- англ.), причем для этих целей подходит практически любой современный персональный компьютер. Наиболее важным модулем САПР для дизайна яхт являются программы создания линий и поверхности корпуса, которые появились в 1980-х годах.


Корпус представляется системой поперечных и продольных линий или элементарными площадками, соединенными вместе, размер которых определяется заданными условиями гладкости поверхности. В любом случае, каждая точка поверхности определена математически, и, если заданы две координаты этой точки, то третья определяется автоматически. Так, например, если конструктор задал расстояние от форштевня, X , и глубину ниже ватерлинии, Z , то ширина корпуса в этой точке, Y , будет вычислена программой.

Существуют две задачи при построении поверхностей.  Создать новый корпус или скопировать, как можно точнее, существующий.
Вторая задача сложнее и требует многократных итераций, что может оказаться довольно продолжительным процессом.

Создание нового корпуса основано на использовании системы мастер-линий, через которые или вблизи которых проходит поверхность. Каждая линия определяется набором контрольных точек, лежащих на линии или вблизи нее. Число точек и линий обычно порядка 10. Путем изменения координат отдельных точек можно менять форму мастер-линий и, следовательно, форму поверхности. Многие программы позволяют рассчитывать кривизну поверхности и сглаживать её. Большинство программ позволяют вращать поверхности и рассматривать их в перспективе, что является бесспорным преимуществом САПР.
Например, форма линии борта на виде сбоку и в перспективе может выглядеть совершенно по-разному, так как изображение линии на сетчатке глаза зависит от распределения лучей вдоль корпуса. Корпус, который хорошо выглядит на виде сбоку, может быть уродливым в реальном изображении.
Наиболее современные программы позволяют создавать поверхности не только корпуса, но и палубы, надстройки и отдельных деталей яхты, что позволяет получить полностью реалистическое изображение (см. изображение на главной странице нашего сайта).

При создании обтекаемых поверхностей типа киля, программы позволяют строить поверхности различных заданных профилей сечения (обычно, на основе набора профилей NASA). После этого, рассчитываются объем, вес, центр тяжести и центр приложения гидродинамической силы. Для парусных яхт существуют программы с парусным модулем, где рассчитываются площади и центры, а также раскрой парусов.

Общий вес и центр тяжести яхты, обычно рассчитываются подпрограммой распределения весов (weight schedule), где учитываются масса и координаты каждого элемента конструкции.

Важным модулем яхтенных САПР является модуль расчета гидростатики и остойчивости яхты. В этом модуле определяются: параметры остойчивости при малых и больших углах крена и дифферента, вес вытесненной воды на см осадки, площадь смоченной поверхности и др. При расчете остойчивости определяется осадка и дифферент для каждого угла крена, что является достаточно трудоемкой задачей, если не применять данный модуль.

Программы расчета скорости ( VPP -англ.) позволяют по заданным параметрам корпуса и движителя предсказать скорость яхты в различных условиях. Для парусных яхт, в зависимости от параметров корпуса, киля, руля и парусов, рассчитываются скорость яхты, угол крена и дрейф при различных скоростях и направлениях ветра. Простые симуляторы движения яхты используются даже на борту яхты для оптимизации параметров плавания.

Существуют также программы для расчета элементов корпуса, основанные на правилах различных классификационных обществ – ABS, Lloyd’s Register, ISO Scantling Standard 12215 . Применяют и другие методы расчета на основе сопромата или метода конечных элементов. Перспективным считается развитие программ по расчету гидродинамики корпуса, что позволит обходиться без опытных бассейнов и испытания моделей судов.

САПР для дизайна яхт могут быть развиты для использования в процессе постройки яхты (CAM-системы – англ.). Например, очень трудоемкий процесс плазовой разбивки корпуса и изготовления полномасштабных шаблонов может быть полностью исключен. Традиционно, судостроитель получал от конструктора офсетные таблицы, на основе которых изготавливались шаблоны для деталей корпуса. Если корпус спроектирован с использованием САПР, то шаблоны могут быть вырезаны автоматически. Развертка и раскрой листов обшивки также может быть проведен непосредственно на основе соответствующего файла программы, управляющего работой координатного режущего инструмента, например, плазмореза.

Более подробный анализ и сравнение существующих систем автоматизированного проектирования моторных и парусных яхт мы планируем опубликовать в скором будущем.

О.Карулин.

Источник:  http://karulinyachts.com

06.01.2012 Posted by | яхтенный дизайн | , , , , , , , , , | Оставьте комментарий

Современные методы и технологии проектирования парусных яхт.


Назаров А.Г.
 (Севастопольский Государственный Технический Университет)

В статье содержится обзор основных этапов и современных методов исследования и проектирования парусных яхт, рассмотрено применяемое программное обеспечение и экспериментальное оборудование, затрагиваются пути совершенствования яхт.

На фоне многовековой истории паруса, за последние десятилетия достигнут небывалый прогресс в проектировании и постройке парусных яхт, во многом благодаря применению компьютерных технологий и научных достижений космического века в этой, казалось бы, консервативной области. Сегодня конструктор яхты координирует ход проектных работ, а на отдельных этапах привлекаются узкие специалисты из смежных отраслей, обладающие необходимыми знаниями, экспериментальной базой и программным обеспечением.
Проектирование гоночных яхт — это своего рода соревнование, и многие регаты выигрываются еще «на чертежной доске». Толчок развитию парусных судов дают, в первую очередь, престижные кампании гонок на Кубок Америки, Volvo Ocean (бывший WRWR) и т.д., финансируемые солидными спонсорами или «богатыми сумасбродами», которые ради победы готовы вложить немалые средства в научные исследования и разработки. В то же время нельзя отрицать и существование эффективных «малобюджетных» методов проектирования.

Основные характеристики яхты

С точки зрения конструктора яхт, проект любого парусного судна — это взаимосвязь нескольких первостепенных характеристик, определяющих его ходовые качества: длины L, водоизмещения DSPL, парусности SA и начального восстанавливающего момента RM. Их безразмерные соотношения:

— относительная длина, характеризует гидродинамическое сопротивление корпуса, и

— относительная энерговооруженность парусами, характеризует располагаемую «мощность» парусов.

Начальный восстанавливающий момент RM характеризует возможность

реализовать эту «мощность» — т.е. способность к несению парусов, и в целом определяет тип парусного судна и способ противодействия крену: швертбот с разными видами откренивания, килевая яхта с постоянным либо перемещаемым балластом, многокорпусное судно и т.д.
Перечисленные выше характеристики обусловливают концепцию проекта и подлежат обоснованию в первую очередь. Такие параметры, как ширина BWL, осадка корпусом Tс, коэффициент продольной полноты CP, абсцисса центра величины LCB, удлинение киля, руля и парусов и т.д. — являются менее значимыми и уточняются на последующих этапах [4].

Подходы к обоснованию характеристик

Для гоночной яхты требуется «вписаться» в класс, обеспечить выгодный обмер по определенной системе и выдержать требования к обитаемости и оборудованию. Изначально системы обмера создаются для классификации яхт и уравнивания шансов на победу. Каждая обмерная формула или система — IOR, IMS, IRM и т.д. — накладывает собственные ограничения и диктует архитектуру яхт и соотношения размерений, поощряя или штрафуя те или иные технические решения. В качестве примера, на рис.1 показаны базовые величины для морских гоночных яхт по новым правилам IRM (IR2000). Зачастую на данном этапе задача конструктора превращается в поиск «лазеек» в обмерной системе, чтобы «заставить яхту ходить быстрее, чем думают правила»; чем сложнее и изощреннее обмер, тем больше здесь скрытых и подчас неожиданных возможностей.

Рис.1 Схема обмера и базовые величины для морских гоночных яхт по правилам IRM (кликните рисунок, чтобы увеличить).

Системы обмера, тем не менее, позволяют в пределах класса «поиграть» с основными характеристиками, и подобрать их по критерию наилучших ходовых качеств: гоночная яхта «программируется» на конкретные условия соревнований. Общий подход заключается в генерировании на основе правил обмера нескольких вариантов проекта, из которых в дальнейшем предстоит выбрать оптимальный, обеспечивающий победу в гонке на заданной дистанции и при заданных метеоусловиях.

Для круизной яхты выбор основных характеристик осуществляется «от обитаемости»: на стадии эскизирования решается задача комфортного размещения пассажиров и удобств в мореходном корпусе экономичных размерений.

Автоматизированное проектирование формы корпуса и программное обеспечение

Проектирование формы корпуса яхты с использованием систем CAD (Computer Aided Design) имеет неоспоримые преимущества и позволяет решать следующие задачи [2]:

  • Построение трехмерной модели и сглаживание поверхности корпуса корпуса. Наибольшее распространение получили сплайн — поверхности NURB (Non Uniform Rational B-spline).
  • Вывод проекций теоретического чертежа, таблицы ординат и плазовых шаблонов.
  • Построение разверток листов наружной обшивки для остроскулых судов.
  • Встроенные возможности для расчетов плавучести и остойчивости.
  • Визуализация — наглядное представление формы корпуса.
  • Обмен данными с другими CAD/CAM-системами и расчетными программами: LPP, CFD, FEM.

Анализ мирового опыта позволяет выделить наиболее популярные судостроительные и заимствованные из других отраслей CAD, нашедшие применение для проектирования корпусов яхт: AutoSHIP, Maxsurf, MultiSurf, Prolines 98, ProSurf, ShipShape, FastShip и некоторые другие. Специально для проектирования остроскулых фанерных и металлических корпусов предназначены системы Plyboat, BtDzn, Carene 40/50, Carlson Design и т.д. Существуют отдельные программы для проектирования формы яхтенных килей: LOFT97, FOIL97, WINGS. Успешно используются также CAD-системы общего назначения: AutoCAD (и специализированные приложения Baseline II, Atalanta), Pro/Engineer, Solid Edge, 3D Eye и др.
К приведенному списку «яхтенного софта» можно добавить также комплекс YachtCAD, [7] разработанный под руководством автора статьи и имеющий аналогичные возможности.Полученные с применением YachtCAD трехмерная модель и теоретический чертеж яхты «Зарница 1250» показаны на рис.2.

Рис.2 Трехмерная модель корпуса яхты и теоретический чертеж, построенные в CAD-системе

Гидро- и аэродинамика элементов яхты

Знание гидро- и аэродинамических характеристик отдельных элементов быстроходной яхты необходимо для моделирования ее движения и оптимизации проекта по критерию ходовых качеств; при проектировании гидроаэродинамика заслуженно рассматривается как приоритетное направление.
Особенность движения парусных яхт заключается в том, что они ходят с углами крена и дрейфа, вследствие чего полное сопротивление яхты принято представлять как [1, 3]:

где Ru — «прямое» (upright) сопротивление при движении без крена и дрейфа, характерное для традиционных типов судов; Ri и Rh — индуктивное и креновое сопротивление; Raw — дополнительное сопротивление на волнении.
Основная «интрига» гидродинамики яхты — в уменьшении сопротивления корпуса и выступающих частей (киля и руля), при одновременном обеспечении остойчивости и противодействия дрейфу. Поэтому помимо сопротивления, интерес представляет поперечная сила, создаваемая в основном на киле и руле, а также на корпусе. Используется как раздельное рассмотрение корпуса и выступающих частей, так и совместное — для учета их взаимодействия.

Гидродинамика корпуса
Основные методы, применяемые в исследовании гидродинамики корпуса:

Систематические серии
Самый доступный, но наименее точный метод определения гидродинамических характеристик корпуса — использование LPP (Lines Processing Program). Эта компьютерная программа предназначена для представления формы корпуса, расчетов гидростатики и оценки гидродинамики по результатам испытаний систематических серий. В настоящее время наибольшее распространение получила основанная в 1970-х систематическая серия из 39 моделей корпусов яхт Дэльфтского Университета (Нидерланды) [1]. На начальных этапах проектирования выполняется параметрический анализ формы корпуса и намечаются перспективные направления дальнейшего конструкторского поиска. 

Модельные испытания в опытовых бассейнах
Если в 1950-60-е годы испытываемые в бассейнах 1…2 -метровые модели яхт были подвержены сильному влиянию масштабного эффекта, то современные модели имеют длину 3…5 м и даже до 8 м и водоизмещение до нескольких тонн, что позволяет получить достоверные результаты. Для таких испытаний длина опытового бассейна должна составлять 100…400 м. Дороговизна модельных испытаний яхт обусловлена также необходимостью использовать специальное оборудование, позволяющее задавать движение модели с креном и дрейфом (отсюда и увеличенное число пробегов) и регистрировать сопротивление, поперечную силу и момент рыскания трехкомпонентным датчиком. Как правило, модельные испытания проводятся для ответственных проектов на завершающей стадии, и ограничиваются 1…2 моделями с изменяемыми обводами.

Численное моделирование динамики жидкости (CFD)
CFD (Computer Fluid Dynamics) это группа методов расчета гидро- и аэродинамических характеристик, основанных на компьютерном моделировании свойств жидкости. В настоящее время для исследования сопротивления корпуса нашли применение два основных типа CFD: для моделирования вязкостного сопротивления (решение уравнений Навье-

Стокса и теория пограничного слоя) и волнового сопротивления.
Преимущества CFD — в относительной дешевизне и доступности; они позволяют расчетным путем получить полную картину обтекания тела, удобны для сопоставления вариантов и задач оптимизации. Недостатки — сравнительно небольшой опыт применения и возможные погрешности, в результате чего требуется осуществлять «привязку» расчетов к экспериментальным данным для каждого нового типа судов и объектов. Поэтому зачастую выполнение расчетов поручаются самим создателям программ; из наиболее популярных в яхтостроении CFD можно назвать SPLASH, AeroLogic, ShipFlow и т.д. 

Гидродинамика выступающих частей
Киль и руль яхты представляют собой несущие поверхности — консольные гидрокрылья, для их исследования и расчетов широко привлекаются методы теории крыла. Учитывается взаимодействие выступающих частей с корпусом яхты: влияние корпуса на гидродинамические характеристики эквивалентно присутствию твердого экрана, что вызывает рост эффективного удлинения по сравнению с геометрическим. Близость или пересечение свободной поверхности, в свою очередь, снижает эффективность крыльев. Все это заставляет применять для их исследования весь комплекс средств: CFD-методы, испытания как в аэродинамических трубах, так и в бассейнах.
Форма и взаимное расположение выступающих частей отличается многообразием. Киль и руль современной гоночной яхты — это узкие профилированные плавники с высоким удлинением; киль может снабжаться на задней кромке триммером (закрылком), а на нижней кромке бульбом и крыльями в разных конфигурациях. Поэтому при проектировании и доводке уже построенной гоночной яхты рассматриваются и испытываются целые серии килей.

 

Рис.3 Пример применения CFD для расчета гидродинамики яхтенного киля.

 Аэродинамика парусного вооружения

Аэродинамика парусной яхты с точки зрения практических расчетов менее разработана. При испытаниях в аэродинамических трубах возникают проблемы с моделированием сложных условий работы реального парусного вооружения: градиента ветра по высоте, изменению профиля и взаимного положения парусов, деформируемости ткани, влияния качки и т.д. Практическое применение расчетных CFD-методов ограничивается острыми курсами. На сегодняшний день основной источник информации об аэродинамических характеристиках парусного вооружения — метод Дэвидсона, заключающийся в «выделении» аэродинамических сил из результатов натурных пробегов при известной гидродинамике яхты.

Ходовые качества яхты.

Предсказание скорости яхты (VPP)
Гидро- и аэродинамические характеристики отдельных элементов используются в компьютерных программах предсказания скорости яхты VPP (Velocity Prediction Program). Общий принцип работы многочисленных версий VPP заключается в решении системы алгебраических уравнений, описывающих установившееся движение яхты под действием равновесия гидродинамических и аэродинамических сил при заданных курсе относительно истинного ветра y и его скорости [3, 6]:

Неизвестными в этих уравнениях являются скорость яхты v, углы дрейфа и крена; по результатам расчета строятся полярные диаграммы скоростей яхты, дающие полное представление о ее ходовых качествах в диапазоне курсов и скоростей ветра (см. рис).

Рис.4 Полярные диаграммы скоростей яхты класса IRM 12.5 м

В настоящее время VPP является не только незаменимым инструментом при проектировании и оптимизации проектов, но также применяются для обмера яхт по системе IMS и решения задач судовождения.

Компьютерное моделирование гонки (RMP)
Для оценки времени прохождения дистанции используется RMP (Race Modelling Program), в которую вводится формируемая на основе вероятностного подхода дистанция: каждому курсу относительно ветра и каждой скорости ветра назначается вероятность, исходя из данных многолетних наблюдений и известного распределения курсов.

Аналогично учитываются параметры волнения; наличие течений приводит к фактическому удлинению одних и укорочению других этапов.
Умножив скорости с поляры v на соответствующие вероятности p курсов y и скоростей ветра во всем их диапазоне, можно после их суммирования получить среднюю скорость и определить время t прохождения предполагаемой дистанции S:

Например, короткая гонка по треугольной Олимпийской дистанции состоит из 55% лавировки, 26% бакштага и 19% фордевинда; скорость ветра назначается как наиболее вероятная. В маршрутных гонках доля полных курсов выше — до 80% и более. Таким образом, используя VPP и RMP и определяя время прохождения дистанции t, обоснованно выбираются характеристики проектируемой яхты.

«Масштабное плавание» 
Так можно перевести английское «scale sailing», означающее полунатурные испытания самоходных моделей яхт. Настоящий «бум» этого метода пришелся на кампанию Кубка Америки 1992 года, когда его использовали практически все участвующие синдикаты. Построить и испытать такую 4…7-метровую самоходную управляемую яхту-модель несомненно дешевле и быстрее, чем настоящую яхту.

Натурные испытания яхт
Анализ испытаний яхт — наиболее полный источник информации о ходовых качествах и работоспособности конструкций, необходимый как для совершенствования уже построенной яхты, так и для создания новых проектов и разработки VPP. Метод натурных испытаний часто используется для окончательного выбора формы и расположения выступающих частей, с учетом их работы в условиях качки судна: киль набирается из блоков, собираемых наподобие детского конструктора, и испытывается в разных комбинациях.
При натурных пробегах используются приборы, объединенные в интегрированную систему через бортовой компьютер: от вертушечного лага и анемометра до GPS и полицейского радара. Для контроля профиля парусов применяются нанесенные на них специальные полосы, форма которых фиксируется видеокамерами.

Конструкция и прочность корпуса и парусного вооружения

Задача конструкторов несколько облегчается тем, что для морских гоночных яхт категорий 0, 1 и 2 спецправила ORC требуют соответствия конструкции правилам ABS (American Bureau of Shipping) или RCD (Recreational Craft Directive). Так, автором статьи разработана программа, использующая чтение графической базы данных трехмерного чертежа для расчета конструкции (по ABS), весовых и инерционных характеристик корпуса.
Недавние случаи разрушения яхты «Young America», катамарана «Team Philips» и т.д. заставляют уделять особое внимание прочности и надежности сверхлегких скоростных экстремальных судов, построенных из современных композиционных материалов и испытывающих нагрузки, близкие к критическим. Например, для океанских яхт класса OPEN60 в подверженных слемингу районах корпуса установленные из практики расчетные напоры для обшивки, стрингеров и рамных шпангоутов составляют 30, 15 и 6 м соответственно. В борьбе за снижение веса конструкции, прочностные расчеты корпуса и вооружения гоночных яхт выполняются с использованием метода конечных элементов FEM (Finite Elements Method). Исследования свойств армированных пластиков и FEM-расчеты выполняются с привлечением компаний соответствующего профиля.

Рис.6 Трехмерный вид яхты класса IRM 12.5 м «Зарница 1250»

Вопросы дизайна

Высокая конкуренция на рынке плавсредств для спорта и отдыха предъявляет особые требования к дизайну и художественному проектированию этой специфической судостроительной продукции, ориентированной на массового потребителя. Покупатель яхты или катера зачастую недостаточно подготовлен в «технических вопросах», и на передний план выходит критерий внешней привлекательности судна.
На стадии дизайнерских проработок и представления проекта потенциальному заказчику незаменимо фотореалистичное изображение — компьютерная визуализация, полученная с использованием тонирования трехмерной модели. В качестве примера на рис.6 показана «трехмерка» яхты класса IRM 12.5 м (проект автора статьи).

Говоря о дальнейших перспективах яхтостроения, следует отметить развитие средств активного противодействия крену; резервы скрыты и в совершенствование парусного вооружения [5]. Требует внимания надежность конструкций: многие гонки проигрываются из-за поломок. Существуют «белые пятна» и в динамике яхты: анализ показывает, что, например, в матчевой гонке яхта проходит в нестационарном режиме (торможение, поворот, разгон) значительную часть дистанции. Автором статьи разработана и совершенствуется компьютерная программа SCD (Sail Craft Dynamics), позволяющая моделировать маневрирование яхты, проводятся экспериментальные работы по исследованию нестационарных гидродинамических характеристик.
И все же, как и сто лет назад, проектирование яхт нуждается в творческом подходе и во многом остается искусством, а высокотехнологичные проекты вовсе не гарантируют победу. Конструктор яхты руководствуется не только расчетом, а помимо всего опытом и интуицией, его мастерство — в правильном применении и интерпретации достижений технологии. В реальности задача ученых, как правило, сводится к количественному усовершенствованию параметров яхт, отработке, обкатке деталей — и это обеспечивает требуемый результат… до появления качественно новых идей.

Литература

  1. Gerritsma J., Keuning J.A., Versluis A. Sailing Yacht Performance in Calm Water and in Waves. // Eleventh Chesapeake Sailing Yacht Symposium. 1993. pp.233-246.
  2. Hollister S.M. The Design Spiral for Computer Aided Boat Design. 1994.
  3. Larsson L., Eliasson R. Principles of Yacht Design. Adlard Coles Nautical. London, 1994.
  4. Mills M. The State of Yacht Design. // Yachts & Yachting, June, 1997.
  5. Marchaj C.A. Sail Performance. Adlard Coles Nautical. London, 1994.
  6. Король И.Э., Назаров А.Г. Практические расчеты ходовых качеств парусных яхт. // Вестник СевГТУ, Вып.6. Севастополь, 1997. С.32-36.
  7. Назаров А.Г. Вопросы адаптации и применения CAD-систем для автоматизированного проектирования малотоннажных судов // Моделирование и исследование сложных систем. Труды международной научно-технической конференции. Том 1. Москва: МГАПИ, 2000. С.99-101.
05.09.2003

16.05.2011 Posted by | CAD-проектирование, проектирование, теория | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , | 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