副標題#e#
0前言
船舶設計時，需要繪制出船體肋骨型線圖和外板展開圖用于船體建造，使用傳統(tǒng)二維設計方法費時費力，需要計算出大量數(shù)據(jù)并人工進行大量的繪圖工作.而運用現(xiàn)在流行的三維實體技術可完成從草圖設計、計算加工到產品數(shù)據(jù)管理等一系列功能，可充分利用計算機高效準確的計算功能、圖形處理功能以及對復雜上程數(shù)據(jù)的存儲、傳遞、加上功能本文基于三維參數(shù)化設計技術，借助計算機編程手段實現(xiàn)船體肋骨型線圖和外板展開圖的自動繪制和外板模型的建立;不僅可縮短船體肋骨型線圖和外板展開圖的繪制周期，也能保證船舶設計建造過程中外板數(shù)據(jù)信息的精確性和致性，以及為造船生產及定貨提供必要的條件.
1 軟件結構
本文使用支持OLE和COM的編程語言VB.NET控制Solidworks API函數(shù)進行開發(fā)VB.NET建立的程序與Windows的操作界面一致，交互能力強大，可以方便地根據(jù)用戶需求進行設計與修改.采用Solidworks三維實體特征建模軟件作為圖形平臺Solidworks提供了幾百個API函數(shù)，這此API函數(shù)是Solidworks的OLE或COM接口，對其進行二次開發(fā)，就可建立需要的功能模塊.產品數(shù)據(jù)管理(PDM )是實現(xiàn)船舶產品設計和信息集成的重要手段，產品結構與物料需求表(BOM)產生于產品的設計過程，木文將記錄的數(shù)據(jù)以BOM表的形式應用于后續(xù)的設計和制造.SQL Server作為后臺數(shù)據(jù)庫，提供信息管理模塊供用戶進行數(shù)據(jù)的管理、維護和輸出.軟件結構如圖1所示.
2船體曲線與曲面的裹達與計算
2.1肋骨型線的表達與計算
鑒于船體型線具有造型靈活和局部性，選用非均勻有理B樣條CNURBS)曲線來描述肋骨型線可以保證計算的精確性控制點的權因子在程序中能影響到曲線形狀，具有局部性，方便對曲線進行分段處理，同時可以修改曲線的局部形狀程序中先獲取相應肋位的肋骨型線，在指定高度利用拉格朗日插值添加控制點，并讀取控制點的三維坐標信息.程序采用曲線擬和的方法求出曲線的經驗公式，再將公式編入程序.采用最小二乘法.擬合完畢通過辛浦生公式計算出所有肋骨型線的實長，并把長度與肋位號保存入肋骨型線數(shù)據(jù)表中.
2.2船體曲面裹達與計算
NURBS曲面是一種對控制點加權的B樣條曲面.可以通過改變控制點的位置或控制點的權值來改變曲面的形狀，對個別控制頂點和權值的調整只影響曲而的局部形狀.因此用雙參數(shù)變量分段有理多項式來定義u向k次具有n+1個控制點，v向l次具有m+1個控制點的船體曲面:
船舶設計時，需要繪制出船體肋骨型線圖和外板展開圖用于船體建造，使用傳統(tǒng)二維設計方法費時費力，需要計算出大量數(shù)據(jù)并人工進行大量的繪圖工作.而運用現(xiàn)在流行的三維實體技術可完成從草圖設計、計算加工到產品數(shù)據(jù)管理等一系列功能，可充分利用計算機高效準確的計算功能、圖形處理功能以及對復雜上程數(shù)據(jù)的存儲、傳遞、加上功能本文基于三維參數(shù)化設計技術，借助計算機編程手段實現(xiàn)船體肋骨型線圖和外板展開圖的自動繪制和外板模型的建立;不僅可縮短船體肋骨型線圖和外板展開圖的繪制周期，也能保證船舶設計建造過程中外板數(shù)據(jù)信息的精確性和致性，以及為造船生產及定貨提供必要的條件.
1 軟件結構
本文使用支持OLE和COM的編程語言VB.NET控制Solidworks API函數(shù)進行開發(fā)VB.NET建立的程序與Windows的操作界面一致，交互能力強大，可以方便地根據(jù)用戶需求進行設計與修改.采用Solidworks三維實體特征建模軟件作為圖形平臺Solidworks提供了幾百個API函數(shù)，這此API函數(shù)是Solidworks的OLE或COM接口，對其進行二次開發(fā)，就可建立需要的功能模塊.產品數(shù)據(jù)管理(PDM )是實現(xiàn)船舶產品設計和信息集成的重要手段，產品結構與物料需求表(BOM)產生于產品的設計過程，木文將記錄的數(shù)據(jù)以BOM表的形式應用于后續(xù)的設計和制造.SQL Server作為后臺數(shù)據(jù)庫，提供信息管理模塊供用戶進行數(shù)據(jù)的管理、維護和輸出.軟件結構如圖1所示.
2船體曲線與曲面的裹達與計算
2.1肋骨型線的表達與計算
鑒于船體型線具有造型靈活和局部性，選用非均勻有理B樣條CNURBS)曲線來描述肋骨型線可以保證計算的精確性控制點的權因子在程序中能影響到曲線形狀，具有局部性，方便對曲線進行分段處理，同時可以修改曲線的局部形狀程序中先獲取相應肋位的肋骨型線，在指定高度利用拉格朗日插值添加控制點，并讀取控制點的三維坐標信息.程序采用曲線擬和的方法求出曲線的經驗公式，再將公式編入程序.采用最小二乘法.擬合完畢通過辛浦生公式計算出所有肋骨型線的實長，并把長度與肋位號保存入肋骨型線數(shù)據(jù)表中.
2.2船體曲面裹達與計算
NURBS曲面是一種對控制點加權的B樣條曲面.可以通過改變控制點的位置或控制點的權值來改變曲面的形狀，對個別控制頂點和權值的調整只影響曲而的局部形狀.因此用雙參數(shù)變量分段有理多項式來定義u向k次具有n+1個控制點，v向l次具有m+1個控制點的船體曲面:
船體的大部分曲面為雙曲度曲面，先縱向展開，再確定其橫向位置.這樣可以最大限度地保證每根肋骨在展開圖上為直線，整個船體曲面的面積與展開后所有外板的面積和是一樣的，保證數(shù)據(jù)統(tǒng)計的精確性.按照程序設計的習慣先定義外板類，主要參數(shù)是展開后每塊四邊形外板的四點坐標，所有的信息被自動保存在數(shù)據(jù)庫中進行處理，按照設計者給定的距離劃分網格，利用區(qū)域面積不變的原則保證每個網格中曲面面積大小不變，畫出展開圖.
以肋骨#0和肋骨#1的展開為例.設定肋骨#0的橫向位置(沿船長方向)x1為己知，肋骨的起點高度和長度在肋骨設計中已經求出，即其Y小標可知，利用求出的四邊形面積與兩條肋骨圍成的曲面面積S相等的原則，可計算出X2=2S/(H1+H2)+X1為肋骨#1的橫向位置(H1和H2分別為兩條肋骨的高度).類似地，從艦部肋骨開始計算直至船舷最后一根肋骨，依次計算并得到兩根肋骨間的曲面表達式，算出其面積，最終繪出展開圖.